一种力学性能优异的隔音复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种力学性能优异的隔音复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。

噪声已成为一种主要的环境污染，声环境问题越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料进行吸音和隔音处理是噪声控制工程中最常用最基本的技术措施之一。材料吸音和材料隔音的区别在于，材料吸音着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小；材料隔音着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。

隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量。对于隔音材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的。隔音量遵循质量定律原则，就是隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系。

隔音材料品类繁多，比较常见的有实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板等等，但上述材料加工工序复杂、应用范围受限。热塑性树脂复合材料具有产品设计自由度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀、可回收利用等特点，已逐步取代木材及金属材料得到广泛应用，但现有技术中材料的力学性能和隔音效果往往不能兼备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种力学性能优异的隔音复合材料及其制备方法，本发明的复合材料为热塑性树脂类材料，具备了良好的隔音性能以及优秀的机械性能，同时还具备成型方法多样、外形设计自由度高、着色方便、可回收利用等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种力学性能优异的隔音复合材料，由以下组分按重量份组成；

作为优选的技术方案，所述聚丙烯在温度230℃和载荷2.16kg条件下的熔融指数为20-25g/10min。

作为优选的技术方案，所述海泡石纤维的长度为10-15mm，PH值9，含水率小于5％。

作为优选的技术方案，所述PET纤维的长度为3-12mm，单丝直径为15-20微米。

作为优选的技术方案，所述偶联剂为KH550。

作为优选的技术方案，所述润滑剂为聚丙烯蜡，其数均分子量为2500～3500。

作为优选的技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168以质量比1:1组成的混合物。

本发明的另一个目的是提供上述所述的力学性能优异的隔音复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯、海泡石纤维、PET纤维、甲基丙烯酸缩水甘油酯、润滑剂、抗氧剂、偶联剂混合均匀后,加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出、冷却后得到目标产品。进一步优选的，所述其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160-170℃、170-180℃、180-190℃、180-190℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明制备的隔音复合材料在具有优异隔音性能的同时，还具有良好的机械性能。本发明通过海泡石纤维与PET纤维复配，其力学性能及隔音性能优于其单独使用时的性能，远优于本领域常用填料用作隔音材料的性能；同时还具备成型方法多样、外形设计自由度高、着色方便、可回收利用等特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：聚丙烯熔融指数为28g/10min，生产商中国台湾台塑，牌号K1023。海泡石纤维长度10mm，PH值9，水分小于5％，生产商为石家庄睿远矿产品有限公司；PET纤维长度10mm，单丝直径18微米，生产商山东鲁纤建材科技有限公司；偶联剂KH550生产商郑州中润化工产品有限公司。甲基丙烯酸缩水甘油酯生产商宁波亿诺化学品有限公司；润滑剂为聚丙烯蜡数，其均分子量2500～3500，生产商韩国进口聚丙烯蜡CS-52NC/53NC；抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168以质量比1:1组成的混合物，生产商均为德国巴斯夫公司。对比例中碳酸钙、滑石粉、硫酸钡生产商为石家庄本诺矿产品有限公司。上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。

实施例以及对比例所用拉伸样条型号为(170.0±5.0)mm*(13.0±0.5)mm*(3.2±0.2)mm，拉伸速率50mm/min；所用弯曲样条型号为(125.0±5.0)mm*(13.0±0.5)mm*(3.2±0.2)mm，弯曲速率1.25mm/min；所用悬臂梁缺口冲击强度样条型号为：(125.0±5.0)mm*(13.0±0.5)mm*(3.2±0.2)mm，缺口用机械加工，缺口深度(2.6±0.2)mm。

实施例1

将聚丙烯100份，海泡石纤维5份，PET纤维3份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

实施例2

将聚丙烯100份，海泡石纤维10份，PET纤维5份，甲基丙烯酸缩水甘油酯10份，润滑剂5份，抗氧剂2份，偶联剂KH550 2份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、180℃、190℃、190℃、200℃、210℃、220℃、220℃。

实施例3

将聚丙烯100份，海泡石纤维8份，PET纤维4份，甲基丙烯酸缩水甘油酯8份，润滑剂3份，抗氧剂2份，偶联剂KH550 2份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是165℃、175℃、185℃、185℃、195℃、205℃、215℃、215℃。

对比例1

将聚丙烯100份，海泡石纤维12份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

对比例2

将聚丙烯100份，PET纤维12份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

对比例3

将聚丙烯100份，硫酸钡12份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

对比例4

将聚丙烯100份，滑石粉12份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

对比例5

将聚丙烯100份，碳酸钙12份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，润滑剂2份，抗氧剂1份，偶联剂KH550 1份混合均匀,加入双螺杆板材挤出机中经混炼、挤出，冷却后得到最终产品。其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、200℃、210℃、210℃。

表1各实施例和对比例制得的产品的性能检测结果

从表1可以看出，本发明隔音复合材料在具有优异隔音性能的同时，还具有良好的机械性能。本发明通过海泡石纤维与PET纤维复配，其力学性能及隔音性能优于其单独使用时的性能，更远优于本领域常用填料用作隔音材料的性能。