以硅藻土和聚氨酯為原材料,成功制備出了具有多孔徑連通孔道的硅藻土/聚氨酯復(fù)合材料。研究了硅藻土、勻泡劑及增塑劑含量對(duì)硅藻土/聚氨酯復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)、抗壓強(qiáng)度和吸聲性能的影響。結(jié)果表明,硅藻土/聚氨酯多孔復(fù)合材料具有良好的抗壓強(qiáng)度和吸聲特性。硅藻土含量為65wt%的硅藻土/聚氨酯復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)良的吸聲特性,其吸聲峰位于1 600Hz附近,且吸聲系數(shù)大于0.9,吸聲系數(shù)高于0.56的頻率寬度大于2 000Hz。 

【文章來(lái)源】：復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2014,31(06)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖１硅藻土含量為６５ｗｔ％的硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料的ＸＲＤ譜圖

２（ｅ）中Ａ處和圖２（ｆ）中Ｃ處）不僅與聚氨酯（圖２（ｅ）中Ｂ處和圖２（ｆ）中Ｄ處）連接緊密，而且還保持了硅藻土原有的開(kāi)通狀態(tài)的微孔（圖２（ｆ）中Ｅ處）。這不僅能使復(fù)合材料具有更高的強(qiáng)度，而且根據(jù)微孔吸聲原理，當(dāng)聲波通過(guò)這些大量的微小開(kāi)孔時(shí)極有可能發(fā)生衍射，孔道中的空氣與孔隙和孔壁產(chǎn)生充分的摩擦，損耗大量的聲能，從而達(dá)到吸聲的目的。２．２復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度由于多孔材料的抗拉強(qiáng)度分散性大，考察了硅藻土／聚氨酯多孔復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度。圖３為硅藻土和增塑劑含量對(duì)硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度的影響。研究表明，不同增塑劑含量的硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料均表現(xiàn)出抗壓強(qiáng)度隨硅藻土含量的增加而增加的趨勢(shì)。其中，對(duì)于增塑劑含量為２ｗｔ％的復(fù)合材料，當(dāng)硅藻土含量由６５ｗｔ％增加到７５ｗｔ％時(shí)，抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的３．２９ＭＰａ增加到圖３硅藻土和增塑劑含量對(duì)硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度的影響Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２１．５８ＭＰａ，提高了５倍以上。此外，增塑劑含量對(duì)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度也有較大影響。隨著增塑劑含量的增大，復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出提高趨勢(shì)。這是因?yàn)樵鏊軇┠茉黾泳郯滨サ捻g性，對(duì)多孔材料而言，材料韌性的提高有利于其斷裂強(qiáng)度的增加。２．３復(fù)合材料的吸聲特性一般來(lái)說(shuō)，多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)與材料的厚度、容重、孔隙形態(tài)、空腔和外部聲源的頻率等因素相關(guān)。大多數(shù)多孔材料都

大甚至有所降低［１０］。硅藻土含量為６５ｗｔ％的復(fù)合材料隨著厚度的增加，在５００～３１５０Ｈｚ頻率范圍內(nèi)吸聲系數(shù)有所增大，在３１５０～６４００Ｈｚ頻率范圍內(nèi)則表現(xiàn)出相反的規(guī)律。從整體上看，厚度在１０～２０ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí)，復(fù)合材料的吸聲特性變化不大�；谝陨系脑�，在研究硅藻土／聚氨酯多孔復(fù)合材料的吸聲系數(shù)隨硅藻土含量的變化規(guī)律時(shí)，選用了厚度為１５ｍｍ的試樣。圖５為硅藻土含量對(duì)硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料吸聲系數(shù)的影響�？芍�，頻率小于２５００Ｈｚ時(shí)，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)降低。由前面的ＳＥＭ組織分析可知，隨著硅藻土含量的提高，復(fù)合材料的密度增加，孔隙率和平均孔隙直徑減校硅藻土含量為６５ｗｔ％的復(fù)合材料與另兩種硅藻土含量的復(fù)合材料相比具有較大的孔隙率，因此具有較大的中高頻（５００～２５００Ｈｚ）吸聲系數(shù)，這與多數(shù)相關(guān)研究的結(jié)果一致［１１］。但當(dāng)頻率高于４０００Ｈｚ時(shí)，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)略有提高。這與多數(shù)研究結(jié)果不一致，其原因有待于進(jìn)一步地研究�，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，降低樣品的孔隙率會(huì)有效地改善材料的中低頻吸聲性能，但是高頻吸聲性能則會(huì)變差［１２］。本研究中出現(xiàn)這一反常結(jié)果，可能與添加硅藻土這一多孔微顆粒有關(guān)。圖５硅藻土含量對(duì)硅藻土／聚氨酯復(fù)合材料吸聲系數(shù)的影響Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ此外，研究還發(fā)現(xiàn)吸聲系數(shù)的峰值頻率隨著硅藻土含量的提高向高頻方向偏移。這一現(xiàn)象可用黃學(xué)輝

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本文編號(hào)：3090794