EVA阻燃隔音复合材料的制备与性能研究

摘要

伴随着全球轨道交通领域里动车组的飞速发展，动车组在人们的日常出行中的地位越来越高，动车组车内噪声的大小直接影响人们乘坐的舒适性。随着高速动车组运营速度的进一步提高，隔声降噪必将成为动车组车辆设计和制造的重点问题之一，为了解决这一问题，适时开发设计出轻型和隔音性能良好的隔音地板，并针对不同速度等级的动车组设计结构特性和运用要求进行结构提升，才能达到提高乘坐舒适性的目的。本论文选用EVA树脂作为基材，与其他树脂熔融共混得到性能更佳的合金树脂，然后加入阻燃剂和隔音填料，制得综合性能优异的阻燃隔音EVA复合材料，本论文的主要内容和结论如下：　　1.选用硫酸钡、铁粉、云母粉三种填料改善提高EVA树脂的隔音性能。研究发现：硫酸钡为最适合EVA体系的隔音填料，添加300份硫酸钡时，EVA复合材料的拉伸强度为6.1MPa，断裂伸长率为312%，在力学性能满足使用要求的情况下同时具备良好的隔音性能。自制TXT树脂改性EVA，得到的EVA/TXT合金树脂在15℃左右出现玻璃化转变峰，阻尼tanδ高，EVA/TXT合金树脂具有更优异的动态力学性能。在树脂总量25份不变的前提下，随着TXT树脂用量逐渐增多时，EVA/TXT合金树脂的玻璃化转变峰逐渐右移，tanδ值增大。筛选出较好的EVA复合材料配方，当配方为EVA68份、TXT树脂32份、硫酸钡300份、白油WO4份、硬脂酸（HSt）4份和抗氧剂1010为2份时，得到的EVA/TXT复合材料具有较好的综合性能，硬度为84A，密度1.81g/cm3，拉伸强度4.1MPa，断裂伸长率354%。　　2.对比研究了金属氢氧化物、次磷酸铝和膨胀型阻燃剂5002对EVA复合材料的阻燃性能的影响，结果发现，膨胀型阻燃剂5002对EVA/TXT树脂的阻燃效率最高，不仅使得EVA/TXT树脂的垂直燃烧达到Ⅴ-0级，而且氧指数提升至45，阻燃性能得到明显改善。EVA/TXT/膨胀型阻燃剂5002复合材料的峰值热释放速率降至156kW/m2，仅仅只有纯EVA/TXT的21.8%；EVA/TXT/膨胀型阻燃剂5002复合材料的总热释放曲线的斜率减小，体系的热释放速率降低。纯EVA/TXT完全燃烧，燃烧后没有任何残余物剩余，而EVA/TXT/膨胀型阻燃剂5002复合材料燃烧后有致密的膨胀炭层，内表面炭层为规整的封闭蜂窝状膨胀结构，外表面炭层结构稳定，可以起到隔热隔氧的作用，从而达到良好的阻燃和抑烟作用。　　3.研究了压力和温度对EVA/TXT/阻燃剂/隔音填料复合材料的力学和阻燃性能的影响。中试挤出机抽真空后气体在机筒内及时排出，挤出模口时熔体致密，得到的片材表面光滑平整。由于中试挤出机设定温度偏高和螺杆剪切两者共同作用导致膨胀型阻燃剂5002的部分降解，使其阻燃效果变差；中试样品的拉伸强度提高了7.55%，断裂伸长率降低了34.72%。在保持轨道交通车辆用地板厚度不变的情况下，随着隔音材厚度的增加，地板的隔音量逐渐提高，隔音性能改善，当隔音材厚度为6mm厚时，地板隔音量高达36.7dB(A）。但是，考虑轨道车辆的轻量化要求，TMTDB-GY18-5地板是最适合用作轨道车辆的型号，其在满足密度要求的前提下，表现出最好的隔音效果，隔音量高达35.0dB（A），密度为972kg/m3。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 EVA简介

1.1.1 EVA发展历史

1.1.2 EVA结构与性能

1.1.3 EVA的应用

1.2 EVA阻燃改性研究进展

1.2.1 无机阻燃剂

1.2.2 磷系阻燃剂

1.2.3 氮系阻燃剂

1.2.4 膨胀型阻燃剂

1.3 EVA隔音改性研究进展

1.3.1 噪声简介

1.3.2 隔音原理

1.3.3 隔音改性研究进展

1.4 EVA合金研究进展

1.5 本课题的研究目的与意义

1.6 本课题的研究内容与创新性

第2章 添加物对EVA改性复合材料性能的影响

2.1 引言

2.2 主要原料

2.3 主要仪器

2.4 试样制备

2.4.1 基础配方比例

2.4.2 试样制备工艺

2.5 性能测试

2.5.1 密度

2.5.2 拉伸性能

2.5.3 动态力学性能

2.6 结果与讨论

2.6.1 填料种类及用量对EVA隔音隔音性能的影响

2.6.2 树脂种类对EVA动态力学性能的影响

2.6.3 TXT树脂添加量对EVA动态力学性能的影响

2.6.4 白油用量对EVA/TXT复合材料力学性能的影响

2.7 本章小结

第3章 EVA复合材料的阻燃性能研究

3.1 引言

3.2 主要原料

3.3 主要仪器

3.4 试样制备

3.4.1 基础配方比例

3.4.2 试样制备工艺

3.5 阻燃性能测试

3.6 结果与讨论

3.6.1 EVA阻燃改性研究

3.6.2 膨胀型阻燃剂对EVA/TXT复合材料阻燃性能的影响

3.7 本章小结

第4章 EVA隔音材料制备工艺研究及应用

4.1 引言

4.2 主要原料

4.3 主要仪器

4.4 中试样品制备

4.5 性能测试

4.5.1 力学性能测试

4.5.2 燃烧性能测试

4.6 工艺设计对EVA/TXT复合材料性能的影响研究

4.6.1 压力对EVA/TXT复合材料性能的影响研究

4.6.2 温度对EVA/TXT复合材料性能的影响研究

4.7 EVA隔音材料在轨道车辆地板中的应用

4.8 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢