聚氨酯多孔材料配方及其吸聲性能分析

摘要：近年來引起的職業(yè)病噪聲聾人數(shù)日益增多，其已經(jīng)對人們的生產(chǎn)生活造成了非常大的影響，因此，加強(qiáng)噪聲控制，減少噪聲污染是當(dāng)前各國研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在本文中對聚氨酯多孔材料的配方以及其吸聲性能進(jìn)行了簡單的分析。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；多孔材料；噪聲；吸聲

1 吸聲降噪聚氨酯多孔材料的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)分析

對于吸聲降噪聚氨酯多孔材料，其與傳統(tǒng)的多孔材料相比在結(jié)構(gòu)方面具有阻尼特性，其吸聲性能的好壞主要是由材料中的泡沫結(jié)構(gòu)決定。對于聚氨酯多孔材料中的泡沫，其在形成過程中主要是通過發(fā)泡產(chǎn)生，前期的反應(yīng)聚合物能夠在材料內(nèi)部形成許多微小的氣泡，然后隨著熱量的增加，氣泡的大小也在逐漸增加，而氣泡體積的增加使得材料整體體積變大，這就是聚氨酯多孔材料的形成過程。對于聚氨酯多孔材料形成過程中的氣泡擴(kuò)散現(xiàn)象，理論上其最多占據(jù)整個(gè)體積的76%左右[5]，若其占據(jù)體積超過了這一數(shù)值，材料內(nèi)部的氣泡之間會產(chǎn)生相互擠壓現(xiàn)象，從而形成一種液態(tài)薄膜相交的狀態(tài)，邊緣處在冷卻后便成為了泡沫的棱，這便是泡孔多面體形態(tài)[6]。

2 聚氨酯多孔材料的配方設(shè)計(jì)

對于當(dāng)前我國的工業(yè)企業(yè)來說，其產(chǎn)生的噪聲頻段主要分布在中低頻段范圍，通過對聚氨酯多孔材料的配方進(jìn)行調(diào)整，其能夠?qū)崿F(xiàn)通過該材料吸收噪聲的目的，下面對聚氨酯多孔材料的配方對泡孔結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了簡單的介紹。

2.1 發(fā)泡劑對聚氨酯多孔材料泡孔結(jié)構(gòu)的影響

對于聚氨酯生產(chǎn)過程中所使用的發(fā)泡劑，其對聚氨酯多孔材料的生產(chǎn)質(zhì)量具有重要的影響，具體表現(xiàn)為種類和數(shù)量等對多孔材料的最終形態(tài)會造成較大的影響。在當(dāng)前的聚氨酯多孔材料中，常見的發(fā)泡劑主要分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。對于發(fā)泡劑種類的影響，本次主要是對HCFC-141b體系、全水發(fā)泡體系和正戊烷發(fā)泡體系對聚氨酯多孔材料的泡孔結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行分析。通過實(shí)驗(yàn)表明[4]，采用兩種材料下的聚氨酯多孔材料結(jié)構(gòu)存在著較大的不同，HCFC-141b發(fā)泡體系下的聚氨酯多孔材料泡孔外觀較為均勻，而后一種材料的泡孔結(jié)構(gòu)相差較大，且在材料的表面存在著一定的缺陷。

2.2 催化劑對聚氨酯泡孔結(jié)構(gòu)的影響

對于聚氨酯多孔材料，其在進(jìn)行發(fā)泡的過程中采用催化劑能夠大大提高其催化效率，且通過催化劑催化之后，其能夠在凝膠和乳白等過程中進(jìn)行更好的控制，提高聚氨酯多孔材料的生產(chǎn)質(zhì)量。但對于催化劑的使用數(shù)量，其需要控制在一個(gè)合適的范圍[3]，這樣既能夠保證催化效果，同時(shí)還能夠防止其出現(xiàn)開裂和收縮等問題。對于聚氨酯發(fā)泡所使用到的催化劑，當(dāng)前主要包含兩種類型，分別是胺類和有機(jī)錫類。通過實(shí)驗(yàn)研究得知[4]，對于催化劑的使用，其對于異氰酸酯和水作用時(shí)，有機(jī)胺類的催化效果要明顯強(qiáng)于有機(jī)錫類的催化劑，這是由于有機(jī)胺類的催化能夠促進(jìn)其產(chǎn)生二氧化碳，從而增強(qiáng)其發(fā)泡效果。但對于擁有-OH的化合物，其采用有機(jī)錫進(jìn)行催化效果要更好。

3 聚氨酯多孔材料吸聲性能分析

3.1 影響材料吸聲性能的因素

對于聚氨酯多孔材料的吸聲性能，其影響因素是非常多的，主要包括材料本身的特性以及其結(jié)構(gòu)等，下面對其中的幾個(gè)主要因素進(jìn)行了簡單的分析。首先是材料的孔徑大小對吸收系數(shù)的影響，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示我們可以發(fā)現(xiàn)[4]，對于不同頻段的聲波，其吸收系數(shù)存在著較大的差異，且其吸收系數(shù)與噪聲的頻段之間具有一定的規(guī)律。

而對于孔徑的增加，其平均吸聲系數(shù)也會出現(xiàn)平穩(wěn)的增長，這表明隨著孔徑直徑的增加，聚氨酯多孔材料的吸聲性能也在逐漸提高。然后是開孔率對吸聲系數(shù)的影響，對于這一影響因素，材料在開孔時(shí)的吸聲性能要明顯高于閉孔時(shí)，且隨著開孔的數(shù)量增加，其吸聲系數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)特性。

3.2 聚氨酯多孔材料的吸聲原理分析

對于聚氨酯多孔材料，其在使用過程中的吸聲原理主要是對聲波能量進(jìn)行吸收和消耗。對于閉孔聚氨酯多孔材料，其通過Huygens原理分析可以得知，其主要是通過相鄰點(diǎn)之間的振動(dòng)對聲波進(jìn)行傳播，在這一過程中出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)。在閉孔聚氨酯多孔材料中，其內(nèi)部存在的氣泡使得聲波傳播更加便利，但在空氣和氣泡壁之間進(jìn)行聲波傳播時(shí)，其會存在著一部分的能量反射，通過大量的氣泡反射效果對聲波進(jìn)行吸收。

4 總結(jié)

綜合上述所說，隨著工業(yè)企業(yè)噪聲污染問題的嚴(yán)重，開發(fā)各種吸聲收材料能夠有效改善人們的生產(chǎn)、生活環(huán)境，在本文中研究的聚氨酯多孔材料，其通過不同的配方控制能夠針對不同波段的噪聲進(jìn)行有效的吸收，且材料的結(jié)構(gòu)以及特性等對吸聲系數(shù)具有較大的影響。在工業(yè)企業(yè)噪聲車間使用聚氨酯多孔吸聲材料能夠有效的降低噪聲強(qiáng)度，對預(yù)防職業(yè)病噪聲聾的發(fā)生有重要意義。

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