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多孔陶瓷吸声材料的制备与性能研究

覃东  
【摘要】:随着经济和社会的发展,噪声危害越来越严重,噪声控制成为环境保护的要点之一。吸声是噪声控制的有效手段,而使用多孔吸声材料是吸声的主要方法。无机非金属多孔吸声材料具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优点,具有良好的发展前景。本文详细探讨了多孔陶瓷制备的颗粒堆积法、添加造孔剂法、发泡法、凝胶注模法、有机模板浸渍法和冷冻浇注法等方法,确定凝胶注模法和有机模板浸渍法具有制备高性能多孔陶瓷吸声材料的可行性。因此,本研究以传统陶瓷坯料为原料,通过这两种方法制备多孔陶瓷,研究了原料配方、工艺参数和工艺条件等因素对制品结构和吸声性能等的影响,为多孔吸声陶瓷材料的研究与应用提供参考。 研究表明表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的发泡量大且泡沫稳定性好,用于凝胶注模法的发泡剂,可制备显气孔率高于70%的多孔陶瓷。以天然无毒的高分子植物胶为胶凝剂,添加K+可提高植物胶的凝胶温度,有利于降低料浆粘度、提高工艺操作性以及降低成本。研究了料浆空气体积分数和固含量对显微结构的影响:空气体积分数决定制品的显气孔率,孔径随着显气孔率的增加而增大;增加固含量使粘度提高,从而使孔径减小。 对于有机模板浸渍工艺,模板的亲水性和料浆固含量是挂浆量的决定因素,而模板孔径决定制品孔径。对聚氨酯泡沫模板进行氢氧化钠预处理使模板的粗糙度增加;对模板进行CMC亲水改性和增加料浆固含量都可显著提高其挂浆量。 研究了显气孔率、孔径和厚度对上述两种多孔陶瓷吸声性能的影响:提高显气孔率使吸声峰向高频移动,吸声峰值和降噪系数都是先增加后降低;减小孔径使吸声峰向低频移动并同时使吸声峰值提高;增加厚度使吸声峰向低频移动。实验证明Voronina经验模型可准确预测多孔陶瓷的吸声系数。 凝胶注模法可控制多孔陶瓷的显气孔率在60~80%、平均孔径173~374μm、抗压强度2.4~5.7MPa、容重0.47~0.94g/cm3,且吸声性能优良。显气孔率74.50%,孔径173μm,厚38mm制品的降噪系数为0.75,接近玻璃棉的吸声性能,具有良好的应用前景。有机模板浸渍法制品的显气孔率达75%以上,但孔径较大,吸声性能较低。


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