木质阻尼复合材料的隔声性能

摘要

[目的]将单层木质材料与高分子阻尼材料多层复合,通过优化材料参数,获得一种质轻、厚度薄、隔声性能较佳的新型隔声复合材料,为木质阻尼复合材料声学性能研究提供新思路.[方法]将中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)在热压温度100℃、热压压力3 MPa、热压时间10 min、涂胶量64g·m-2的工艺条件下复合,制备的复合材料的弹性模量(MOE)为3 490 MPa,弯曲强度(MOR)为30.9 MPa,内结合强度为1.24MPa,在减少涂胶量和提高生产效率的基础上,满足复合材料使用的力学性能.采用全因子试验,利用阻抗管测试复合材料的隔声性能,探讨MDF和R厚度及密度对其隔声性能的影响规律.借助SPSS软件分析材料参数对其隔声性能影响的显著性和相关性,确定每个参数对隔声性能的影响规律.[结果]MDF厚度对复合材料的隔声性能具有显著影响,MDF厚度从3 mm增加到5 mm,其计权隔声量增加5 dB.在低频段,复合材料受自身劲度控制,其隔声性能受面密度和阻尼性能的影响非常小.MDF厚度增加,刚度增加,板材抵抗弯曲变形的能力增强.随着MDF厚度增加,面密度增加,受相同频率入射声波激发引起的振动速度越小,隔声量越大.阻尼比从0.176增加到0.258,增加了31.8％,复合材料阻尼性能增加,使得吻合谷变浅隔声量增加.R厚度对复合材料隔声性能的影响呈较强的正相关,相关系数为0.979,随着R厚度从0.8 mm增加到2 mm,其计权隔声量增加了7 dB.在低频段为劲度控制区,隔声性能主要受刚度控制,刚度越大,复合材料的隔声曲线斜率较大,增加幅度越大.随着入射声频提高,越过劲度控制区,共振影响逐渐消失,进入质量控制区.随着面密度增加,复合材料的隔声性能增加.到达高频时,隔声性能主要受阻尼性能控制.复合材料的阻尼比从0.065增加到0.201,阻尼比越大,复合材料的阻尼性能越好.随着复合材料的阻尼性能提高,抑制了板材共振,提高了共振频率处的隔声量;使得临界频率向高频移动,抑制了吻合效应.R密度增加,复合材料的计权隔声量从36 dB提高到37 dB,隔声性能增加不明显,R密度增加对材料的隔声性能影响不显著.[结论]中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)的厚度对复合材料的隔声性能影响较大,R密度对复合材料的隔声性能几乎无影响.MDF和R厚度及密度过大或过小,都不利于复合材料隔声性能的提高.通过分析材料参数对其隔声性能的影响规律,最终确定MDF厚度2 mm,R厚度2 mm,R密度2.3 g·cm-3,在此条件下木质阻尼复合材料的隔声性能较优.