基于不同结构纳米纤维材料的吸声性能研究

摘要

噪声污染与大气污染、水污染被一起视为当今世界的三大公害，其对人体的影响也是多方面的。纳米纤维材料以其纤维直径小、比表面积大等特点逐渐在噪声控制方面受到关注。本文主要研究了具有不同结构特征的聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈（PAN）三种静电纺纳米纤维材料的吸声性能，以发展具有更高效吸声性能的新型吸声材料。
　　本文首先通过正交设计等方法，根据纳米纤维的纤维直径和形态确定出PU纳米纤维材料的最佳纺丝参数为溶液浓度10％，施加电压11kV，接收距离20cm。又根据课题组内之前试验结果，分别确定PVA的最佳纺丝参数为溶液浓度10％，施加电压10kV，接收距离20cm。PAN的最佳纺丝参数为溶液浓度8％，施加电压15％，接收距离15cm。
　　接下来分析了PU、PVA、PAN纳米纤维材料的基本参数及吸声性能。三种静电纺纳米纤维材料的结构不同，因此吸声原理也有所差异，表现出的吸声性能也会不同。
　　对于PU纳米纤维膜来说，制备了PU多孔膜和PU流延膜与其进行对比，结果表明:在相同面密度和空腔条件下，孔径较小且分布均匀的PU纳米纤维膜的最大吸声系数略小于PU多孔膜但显著大于PU流延膜;PU纳米纤维膜的共振频率和最大吸声系数的实际测试值与一般多孔膜共振材料的理论计算值相符，因此PU纳米纤维膜中纤维的振动等作用对其共振频率和最大吸声系数无影响或影响很小。PU纳米纤维膜中的纤维结构使其强力和弹性下降明显但刚度有所增加。
　　对于PVA纳米纤维毡，由于结构的差异和流阻的不同，其最大吸声系数大于其它两种材料。层合后的PVA纳米纤维毡最大吸声系数有显著的提高，并且PVA纳米纤维层按照面密度由低到高排列更有利于声波进入到材料内部，所以其最大吸声系数要高于面密度由高到低排列结构。PVA纳米纤维毡的断裂强力与PU纳米纤维膜相似，但弹性差，表面纤维在外力作用下更容易脱落。
　　对结构最为蓬松的PAN纳米纤维毡来说，层合结构也使其最大吸声系数显著提高并使其共振频率向低频方向移动。为增加纳米纤维与声波的相互作用，制备了表面覆有银颗粒的PAN纤维毡，虽然与之前的PAN纳米纤维毡相比吸声性能有所提高，但其原因是多方面的，需要在接下来的研究中继续探讨。
　　另外，在三种纳米纤维材料后添加非织造材料均能使其最大吸声系数显著提高，并使共振频率向低频方向移动。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 吸声材料

1．3 静电纺纳米纤维

1．4 国内外研究现状

1．5 研究的目的、内容、意义和创新点

2 静电纺纳米纤维吸声材料的制备

2．1 引言

2．2 聚氨酯纳米纤维膜的制备

2．3 聚乙烯醇和聚丙烯腈纳米纤维毡的制备

2．4 本章小结

3 多种结构聚氨酯膜吸声性能研究

3．1 引言

3．2 试验材料的制备和测试方法

3．3 结果与分析

3．4 本章小结

4 聚乙烯醇及其层合纳米纤维毡吸声性能研究

4．1 引言

4．2 试验材料的制备和测试方法

4．3 结果与分析

4．4 本章小结

5 聚丙烯腈及其复合纳米纤维毡吸声性能研究

5．1 引言

5．2 试验材料的制备和测试方法

5．3 结果与分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 后续工作

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢