剪切增稠流体处理织物对复合材料低频隔音性能的影响

摘要

对低频噪音的抑制是预防和控制噪音污染的重要内容，也是科研人员亟待解决的难点问题。由于纺织材料具有多孔性、柔软性以及良好的加工性等特点，常用作吸音材料或隔音材料的夹层;高分子材料具有一定的粘弹性、内阻尼特性，有利于隔音减振。因此，本课题通过设计织造异型纤维针织物，对针织物进行剪切增稠流体(STF)处理，并以STF处理的针织物为增强体，聚氨酯为基体制备复合材料，研究剪切增稠流体处理织物对复合材料低频隔音性能的影响。以期利用STF的吸能性能和纺织材料的多孔结构，制备出低频隔音性能良好的纺织复合材料，为低频噪音污染的治理提供参考。
　　 由于异型纤维在声波入射时，可以增加声波的反射，且在织造针织物时能形成更多不规则的气孔，因此，本文首先以横截面为三叶形的聚酯纤维为原料，织造不同面密度的异型纤维织物，研究织物的面密度、层数和结构形式对纺织材料隔音性能的影响，结果表明:织物的面密度和层数相同时，具有频率选择特性的结构形式有利于材料隔音性能的提高。
　　 其次，以纳米SiO2为分散相粒子，PEG200为分散介质，制备具有不同质量比的剪切增稠体系，结果表明:体系中SiO2的含量越大，其临界剪切速率越小，增稠的效果也越明显。本文选择SiO2含量为30wt％的STF对织物进行处理，处理前用无水乙醇以1∶1的体积比进行稀释，结果发现:稀释后的STF可以均匀渗透到织物中单根纤维的表面及纤维间的孔隙中，使织物的隔音性能，尤其是低频隔音性能，有了大幅度的提高。
　　 再次，选用价格低廉的煅烧高岭土填充热塑性聚氨酯(TPU)，探讨不同填充量对TPU力学性能、阻尼性能、隔音性能和热学性能的影响，结果表明:随着填充量的增加，TPU的断裂强度和断裂伸长率均有所下降，但其热稳定性影响不大，另外，当含量为4wt％时，材料的阻尼性能和隔音性能有较好改善。
　　 最后，以剪切增稠流体处理的织物为增强体与煅烧高岭土填充的TPU进行层合，研究结构纺织复合材料的低频隔音性能，结果表明:经STF处理后纺织复合材料的低频隔音量有明显提高，低频平均隔音量至少可以提高3dB以上，且纺织复合材料的层合结构对其低频隔音隔音性能也有一定的影响，可以通过改变层合结构提高其低频隔音性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 隔音材料的研究背景

1．2 隔音材料的研究概况

1．2．1 隔音技术的基本原理

1．2．2 隔音性能的测试方法

1．2．3 隔音材料的种类和发展趋势

1．3 剪切增稠流体

1．4 论文研究的目的和意义

1．5 论文研究的主要内容及创新点

1．5．1 论文研究的主要内容

1．5．2 论文研究的创新点

第二章 异型纤维织物的织造及性能

2．1 引言

2．1．1 异型纤维的简述

2．1．2 双罗纹组织织物的简述

2．2 实验部分

2．2．1 异型纤维的形貌观察

2．2．2 织物织造

2．2．3 织物厚度测试

2．2．4 织物密度的表示

2．2．5 织物面密度测试

2．2．6 织物的隔音性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 异型纤维的形貌观察

2．3．2 织物的隔音性能分析

2．4 本章小结

第三章 STF-织物的制备及性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原材料

3．2．2 实验主要仪器

3．2．3 实验样品的制备

3．2．4 STF的流变性能测试

3．2．5 STF-织物的形貌观察

3．2．6 STF-织物的隔音性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 STF的流变性能分析

3．3．2 STF的剪切增稠现象

3．3．3 STF-织物的形貌观察

3．3．4 STF-织物的隔音性能分析

3．4 本章小结

第四章 基体材料的制备及隔音性能

4．1 引言

4．1．1 TPU的简述

4．1．2 煅烧高岭土的简述

4．2 实验部分

4．2．1 实验原材料

4．2．2 实验主要仪器

4．2．3 实验样品的制备

4．2．4 动态力学性能测试

4．2．5 静态力学性能测试

4．2．6 扫描电镜观察

4．2．7 热稳定性测试

4．2．8 隔音性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 煅烧高岭土在TPU中的分散性

4．3．2 基体材料的动态力学性能

4．3．3 基体材料的静态力学性能

4．3．4 基体材料的热学性能

4．3．5 基体材料的低频隔音性能

4．4 本章小结

第五章 STF-织物／TPU复合材料的低频隔音性能

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验材料及试剂

5．2．2 实验主要仪器

5．2．3 实验样品的制备

5．2．4 隔音性能测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 织物面密度对织物增强树腊基复合材料的低频隔音性能的影响

5．3．2 织物层数对织物增强树脂基复合材料的低频隔音性能的影响

5．3．3 夹芯层合复合材料的低频隔音性能研究

5．3．4 多层结构复合材料的低频隔音性能研究

5．3．5 不同排列形式对层合材料隔音性能的影响

5．4 本章小结

第六章 总结

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢