中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.007

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (1): 38-45.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.007

中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究

张伟程¹(), 胡祥¹, 罗鸿兴¹, 金卉¹, 游峰¹^,²(), 江学良¹, 姚楚¹

^1.湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，武汉工程大学材料科学与工程学院，武汉 430205
^2.佛山（华南）新材料研究院，广东佛山 528200

收稿日期:2022-10-25 出版日期:2023-01-26 发布日期:2023-01-26
通讯作者: 游峰（1985—），男，副教授，研究方向为聚合物纳米复合材料，youfeng.mse@wit.edu.cn
E-mail:1024503918@qq.com;youfeng.mse@wit.edu.cn
作者简介:张伟程（2000—），男，研究方向为聚合物纳米复合材料，1024503918@qq.com
基金资助:
广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515110465)

Study on sound absorption and dynamic mechanical properties of polyurethane foaming materials filled with hollow glass beads

ZHANG Weicheng¹(), HU Xiang¹, LUO Hongxing¹, JIN Hui¹, YOU Feng¹^,²(), JIANG Xueliang¹, YAO Chu¹

^1.Hubei Key Laboratory of Plasma Chemistry and New Materials，School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China
^2.Foshan（Southern China） Institute for New Materials，Foshan 528200，China

Received:2022-10-25 Online:2023-01-26 Published:2023-01-26
Contact: YOU Feng E-mail:1024503918@qq.com;youfeng.mse@wit.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以聚氨酯（PU）为基体、磷酸三甲酚酯（TCP）为增塑剂、中空玻璃微珠（HGB）和偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）为填料，采用熔融共混法制备了软质PU/TCP、PU/TCP/HGB、PU/TCP/HGB/AC材料，研究了增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的含量对PU材料的吸声性能和动态力学性能的影响。结果表明，在一定范围内，增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的加入显著提升了复合材料的吸声性能，当TCP含量为25 %（质量分数，下同）、HGB含量为10 %、AC含量为2 %时，材料的吸声性能最佳，平均吸声系数达到0.29，且频率为1 714 Hz时吸声系数最大，为0.55；以半峰宽衡量材料的吸声频率宽度，发现在一定范围内增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂对半峰宽的长度分别有减少、增加的作用，为制备轻质宽频吸声材料提供了实验依据；对PU/TCP、PU/TCP/HGB材料的动态力学性能分析进一步验证了选用25 % TCP和10 % HGB配比对材料整体性能调控的合理性。

关键词: 玻璃微珠, 吸声系数, 半峰宽, 聚氨酯, 动态力学性能

Abstract:

A series of soft polyurethane （PU）/tricresyl phosphate （TCP）， PU/TCP/hollow glass beads （HGB）， PU/TCP/HGB/azodicarbonamide （AC） composites were prepared by melt blending method using TCP as a plasticizer， HGB as a filler， and AC as a foaming agent. The effects of the contents of TCP， HGB and AC foaming agent on the sound absorption and dynamic mechanical properties of PU composite materials were investigated. The results indicated that the addition of TCP， HGB， and AC foaming agent enhanced the sound absorption properties of the composites significantly. The composites obtained optimal performance at a TCP mass fraction of 25 wt%， a HGB mass fraction of 10 wt%， and an AC mass fraction of 2 wt%. Their average sound absorption coefficient and maximum sound absorption coefficient reached 0.29 and 0.55， respectively， at a frequency of 1 714 Hz. Based on the half⁃peak width of sound absorption frequency， the addition of TCP was found to reduce the length of half peak width of the composites with an increase in the amounts of HGB and AC foaming agent. Through analyzing the dynamic mechanical properties of PU/TCP， PU/TCP/HGB composites， the rationality of the addition of 25 wt% TCP and 10 wt% HGB in the composites was verified.

Key words: hollow glass bead, sound absorption coefficient, half peak width, polyurethane, dynamic mechanical property

中图分类号:

TQ323.8

张伟程, 胡祥, 罗鸿兴, 金卉, 游峰, 江学良, 姚楚. 中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 38-45.

ZHANG Weicheng, HU Xiang, LUO Hongxing, JIN Hui, YOU Feng, JIANG Xueliang, YAO Chu. Study on sound absorption and dynamic mechanical properties of polyurethane foaming materials filled with hollow glass beads[J]. China Plastics, 2023, 37(1): 38-45.

图/表 8

图1 TCP含量对PU/TCP材料吸声系数的影响

Fig.1 Effect of TCP content on sound absorption coefficient of PU/TCP composites

图2 HGB含量对PU/TCP/HGB材料吸声系数的影响

Fig.2 Effect of HGB content on sound absorption coefficient of PU/TCP/HGB composites

图3 AC发泡剂含量对PU/TCP/HGB/AC材料吸声系数的影响

Fig.3 Effect of AC content on sound absorption coefficient of PU/TCP/HGB/AC composites

图4 不同含量AC发泡剂的PU/TCP/HGB/AC材料的SEM照片

Fig.4 SEM of PU/TCP/HGB/AC composites with different content of AC foaming agent

AC含量/ %	开孔体积/cm³	开孔率/%
1	0.359	33.782
2	0.569	53.565
3	0.678	63.744

表1 AC发泡剂含量对PU/TCP/HGB/AC材料开孔率的影响

Tab.1 Effects of different content of AC foaming agent of the porosity of PU/TCP/HGB/AC composites

TCP含量/%	HGB含量/%	AC含量/%	半峰宽/Hz
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表2 TCP、HGB、AC发泡剂含量对不同材料吸声系数频率半峰宽大小的影响

Tab.2 Effects of different content of TCP， HGB and AC foaming agent on the half peak width of sound absorption coefficient frequency of different composites

图5 TCP含量对PU/TCP材料动态力学性能的影响

Fig.5 Effect of TCP content on dynamic mechanical properties of PU/TCP composites

图6 HGB含量对PU/TCP/HGB材料动态力学性能的影响

Fig.6 Effect of HGB content on dynamic mechanical properties of PU/TCP/HGB composites

参考文献 29

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中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究

Study on sound absorption and dynamic mechanical properties of polyurethane foaming materials filled with hollow glass beads

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