利用复配剪切增稠流体提高纺织复合材料的隔声性能

摘要

用于噪声控制的隔声材料，对环境保护有重要的作用。但传统的隔声材料一般以增加面密度来提高隔声性能，因而质量重或厚度大，对其使用范围等有很大影响;剪切增稠流体(STF)作为一种新型功能材料备受关注，在防弹防刺材料中已有应用。由于声波入射过程中也有剪切力存在，可以想象，增稠过程中将吸收声能，从而增加材料的隔声效果。但对于常规剪切增稠流体，提高二氧化硅粒子(SiO2)的含量虽然可以提高体系的剪切增稠效果，但SiO2含量过高，存在着加工困难和质量密度偏高的问题。
　　本论文为了进一步提高纺织复合材料的隔声性能，探索性地提出了利用复配剪切增稠流体对织物进行处理，提高纺织复合材料的隔声性能的方法。为此，论文首先研究复配剪切增稠流体的制备工艺，并对其流变性能、增稠机理等进行了分析。并进一步地，选用剪切增稠效果较佳的复配剪切增稠流体处理织物，制备复配剪切增稠流体修饰织物隔声复合材料，并对复合材料的隔音性能进行了研究。在此基础上，通过热压层合技术，制备具有不同层合结构的隔声纺织复合材料。考察了结构因素以及流体处理对其隔声性能的影响，以期通过上述处理进一步提高纺织复合材料的隔声性能。
　　首先，论文在以SiO2为第一分散相的基础上，提出了分别以线状的埃洛石纳米管(HNT)和体状的四针状氧化锌晶须(TW-ZnO)为第二分散相，制备HNT-SiO2和TW-ZnO/SiO2两类复配剪切增稠流体体系的方法，并对其剪切增稠性能进行研究。研究结果表明:添加少量的第二相分散相，就可以大大改善流体的剪切增稠性能。其中，采用SiO2/HNT配比为25/0.10时得到的复配剪切增稠流体具有最佳的增稠效果。
　　其次，使用复配剪切增稠流体分别对两种不同织造结构的玻璃纤维织物进行处理，制备得到STF-织物隔声纺织品，并就流体处理对织物微观形貌和隔声性能的影响进行研究。结果表明，剪切增稠流体特有的增稠特性能有效吸收声能、削弱震动，提高了织物的整体隔声性能。其中，SiO2/HNT为25/0.10时复配剪切增稠流体对织物隔声性能具有最佳的改善效果。
　　再次，通过对复合材料的结构进行设计并借助热压层合技术制备得到了不同层合结构的隔声复合材料，研究了结构因素材料隔声量的影响，研究结果表明:复合结构的差异会对材料的隔声效果产生一定影响，其中分体式三明治夹心结构具有最佳的隔声效果。在此基础上，以STF-织物为基础结合最优结构制备隔声纺织复合材料，研究了复合材料的隔声性能。结果表明，与未经剪切增稠流体改性的织物制备的复合材料相比，采用STF-织物制备的复合材料显示了优异的隔声效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 隔声材料的研究背景

1．2 隔声技术的研究概况

1．2．1 隔声技术的基本原理

1．2．2 隔声性能的测试方法

1．2．3 隔声材料的种类及未来的发展趋势

1．3 剪切增稠流体简述

1．3．1 剪切增稠流体的研究现状

1．3．2 剪切增稠流体增稠效应的影响因素

1．3．3 剪切增稠流体未来的研究趋势

1．4 论文研究的目的

1．5 论文研究的主要内容及创新点

1．5．1 论文的主要研究内容

1．5．2 论文创新点

第二章 复配剪切增稠流体的制备及性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 HNT-SiO2复配剪切增稠流体的制备

2．2．4 HNT-SiO2复配剪切增稠体系分散性和流变性表征

2．2．5 复配剪切增稠流体的组分拓展

2．3 结果与讨论

2．3．1 HNT-PEG体系的流变性

2．3．2 HNT-SiO2复配剪切增稠体系的分散性

2．3．3 复配剪切增稠体系的增稠现象

2．3．4 复配剪切增稠体系的流变性能

2．3．5 复配剪切增稠体系增稠机理讨论

2．4 本章小结

第三章 利用复配剪切增稠流体提高纺织复合材料的隔声性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 STF-织物的制备

3．2．4 隔声纺织复合材料基体的制备

3．2．6 STF-织物的形貌表征

3．2．7 隔声复合材料基体的动态力学性能测试

3．2．8 隔声纺织复合材料的隔声性能

3．3 结果与讨论

3．3．1 STF-织物的形貌

3．3．2 STF-织物的隔声性能

3．3．3 隔声纺织复合材料基体的动态力学性能

3．3．4 隔声纺织复合材料基体的隔声性能

3．3．5 隔声纺织复合材料的隔声性能

3．3．6 隔声机理探讨

3．4 本章小结

第四章 总结

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

硕士期间的研究成果

致谢