纤维基柔性吸声降噪材料的研究现状与发展趋势

文章概述了吸声降噪材料的吸声机理及柔性纺织类吸声材料的优势,纺织材料具有结构疏松、材料轻薄、加工性能好等特点,适用于吸声降噪产品的制备;从纺织材料的结构出发,从纤维种类、组织结构、吸声性能和应用特点等方面,分别介绍了机织物结构、针织物结构和非织造结构的吸声材料的研究进展及未来发展趋势。     

多层复合吸声结构的制备与性能研究

将穿孔板与氯化聚乙烯/七孔涤纶纤维复合材料进行复合制备了一系列的无后部空腔层的多层复合吸声结构。采用SW230驻波管运用传递函数法测试了复合吸声结构的吸声性能,分析了不同组合层数、组合方式、复合材料厚度以及穿孔板的孔隙率对吸声性能的影响。研究结果表明：在双层复合结构中,当穿孔板为测试面时,其吸声性能呈现多孔材料的特性;而测试面为复合材料时,吸声结构具有膜空腔共振的特性;当穿孔板层数超过二层时,复合吸声结构能将多孔材料吸声机理和共振吸声机理进行有机结合从而拓宽了其的吸声频域。是一种具有工程应用潜力的吸声结构。     

废弃羊毛吸声复合材料的制备及其性能

为解决废弃羊毛再生循环利用问题,开发吸声系数高且吸声频带宽的吸声材料,以废弃羊毛为增强材料,乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）为基体材料,通过热压法制备了废弃羊毛/EVA 吸声复合材料。选用传递函数法分析废弃羊毛/EVA吸声复合材料的热压温度、材料密度、废弃羊毛质量分数、材料厚度、后空气层厚度以及废弃羊毛的排列方式等对吸声系数的影响。结果表明：用最优工艺制备的废弃羊毛/EVA吸声复合材料在低中高频都有优异吸声性能;该材料的吸声性能在中低频区域表现突出,在1 000 Hz处吸声系数达到0.9,材料降噪系数达0.65,平均吸声系数为0.6,即该材料为高效吸声材料;为吸声机制声波入射材料内部激发振动,声能转化为动能及热能,使废弃羊毛/EVA吸声复合材料具有优异吸声性能。     

废弃纤维吸声复合材料的制备及其吸声性能

针对废弃纺织纤维利用率不高的问题,采用共混-热压工艺,以废弃纤维为增强材料,以热塑性聚氨酯为基体材料,制备废弃纤维/聚氨酯复合材料。将废弃纤维/聚氨酯复合材料加工成穿孔板,并与废弃涤纶织物贴合,构成吸声复合材料。重点研究吸声复合材料中穿孔直径、穿孔板厚度、穿孔率及废弃涤纶织物层数四种结构参数对材料吸声性能的影响。结果表明,穿孔直径主要影响吸声材料的吸声系数峰值;穿孔板厚度、穿孔率和废弃涤纶织物的层数主要影响吸声材料的吸声频带范围。     

结构参数对非织造材料吸声系数的影响

分别以涤纶针刺法非织造材料和丙纶熔喷非织造材料为基,通过热粘合方式制成不同参数的同质非织造材料吸声体。通过分析同质非织造材料吸声体的厚度、面密度、孔径、孔隙率等结构参数与其平均吸声系数之间的关系,探讨非织造材料结构参数对其吸声性能的影响。实验结果表明,对于同种材料而言,涤纶针刺非织造材料与丙纶熔喷非织造材料的结构参数对其平均吸声系数具有较大影响,材料的平均吸声系数随厚度和面密度的增加而增加。     

棕榈纤维毡/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)热压复合材料的吸声性能

为缓解当前我国汽车内饰用黄麻吸声复合材料产量缩减的现状,研究了棕榈纤维毡/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)热压复合材料的吸声性能。在分析Johnson-Allard吸声模型后,研究了棕榈纤维毡与PHBV质量比、棕榈纤维毡面密度、棕榈纤维线密度、棕榈纤维毡梯度结构、多孔粉煤灰陶粒等对热压复合材料吸声系数的影响;探讨了优化工艺下棕榈纤维毡/PHBV热压复合材料的结构和性能。结果表明:当棕榈纤维毡与PHBV质量比为40∶60,棕榈纤维线密度为14.5 dtex,棕榈纤维毡梯度结构为143.3/102.5 g/m²时,制备的复合材料的平均吸声系数(200~1 600 Hz)最高,可达到0.53,添加质量分数为5%的多孔粉煤灰陶粒,可将复合材料的平均吸声系数提高到0.66,具有部分替代黄麻制备吸声复合材料的潜力。     

非织造降噪复合材料的研究

选择丙纶纤维、铜、铁粉末为主要材料 ,结合吸声、隔声降噪原理经纺丝成网工艺、挤出成型工艺及化学粘接复合工艺研制出非织造柔性降噪复合材料。它具有隔声效果好、阻燃、质轻、强度高、加工性好、易裁剪等优良特性     

海水老化下类填充微穿孔板结构水下吸声材料的性能及其寿命预测

针对现阶段潜艇用水下吸声材料的低厚度强低频吸声的性能诉求,基于三维间隔织物,将兼具多孔和共振吸声特性的类填充微穿孔板(F-MPPL)结构引入常规空心微珠填充水下吸声材料(HBF复合材料)中,设计出新型三相复合水下吸声材料(F-MPPL复合材料)。鉴于海中复杂环境对水下吸声材料声学性能的影响,采用人工海水浸泡的方法对F-MPPL复合材料进行海水老化,结果发现老化12个月后的F-MPPL复合材料平均吸声系数下降了13.6%。同时,基于海水老化下孔隙率和穿孔率的变化对最终宏观模型仿真结果的影响,对F-MPPL复合材料的水下吸声性能寿命进行预测发现,模型可准确预测材料吸声峰值的位置,但对材料吸声系数峰值的大小预测稍有偏差。研究结果可为各类水下吸声材料的吸声性能老化研究提供实践经验,并为F-MPPL结构在海水老化下的长期寿命预测及性能优化提供理论参考。     

针刺非织造材料形态与组合结构对材料吸声性能的影响

利用驻波管测试方法研究了几种不同厚度、不同密度和两种不同类型的纤维材料及其组合结构的吸声性能。研究结果表明,材料厚度的单因子条件与材料的吸声系数呈正线性相关;随着材料体积密度的增加,中低频声波的吸声系数提高,而高频声波的吸声系数呈现先提高后降低的趋势;材料的组合结构对材料的吸声性能影响很大,由中空纤维制成的低密度非织造材料与高密度非织造材料组合,并将高密度非织造材料置于表面,该组合方式的材料其吸声性能明显优于其他几种组合方式的材料。     

双层复合非织造材料基吸声体吸声性能研究

以熔喷丙纶非织造材料和玻璃纤维水刺非织造材料为受声面和背衬层,通过热粘合方式制成双层复合非织造材料基吸声体。通过分析吸声体受声面和背衬层非织造材料的厚度、面密度、孔径、孔隙率等结构参数与复合吸声体的吸声系数之间的关系,探讨各层非织造材料结构参数对复合吸声体吸声性能的影响。实验结果表明,随着熔喷丙纶非织造材料和玻璃纤维水刺非织造材料厚度和面密度的增加,吸声体中高频段吸声系数显著提高;受声面和背衬层的孔径尺寸和孔隙率的变化对双层复合非织造材料基吸声体的吸声性能影响较为显著。     

废弃玉米秸秆的结构特征及其吸声性能

为增加废弃玉米秸秆的回收利用率,分别以长度为1.5、6和10 mm的废弃秸秆颗粒、棉纤维和大麻纤维为增强材料,聚己内酯为基体材料,通过热压成型工艺制备厚度为1.5 cm的吸声复合材料。采用声阻抗传递函数法对复合材料的吸声性能进行测试与对比,并分析其吸声机制。结果表明:1.5 mm长的废弃秸秆所制备复合材料的吸声性能最好,最大吸声系数达到0.71,平均吸声系数为0.50,降噪系数达到了0.51;废弃秸秆纤维素大分子主链上的氧六环结构为声波反复反射、折射提供了基础,较高的线性使得氢键等单键能够自由旋转,增加了声波能量的消耗,且废弃玉米秸秆的结晶度低使得声能易于沿着分子链传播,从而将声能转化为分子链段振动耗散。     

吸声隔音功能纺织材料的研究现状及进展

由于纺织材料在中低频声波段的吸声隔音能力薄弱，为提高其在中低频区域的降噪性能，制备出吸声隔音性能更加优异的纺织材料，对相关研究现状进行了综述。文章首先介绍了纺织材料的吸声隔音的优势和吸声隔音机制；随后详细介绍了多孔吸声复合降噪材料、多孔与共振复合降噪材料、多孔与阻尼复合降噪材料这3种纺织复合降噪材料的研究进展；最后指出未来吸声隔音纺织材料的开发应朝着结构多样化、材料复合化、方式智能化以及绿色环保的方向发展。     

基于BP神经网络的非织造材料基复合吸声体吸声系数预测

以涤纶针刺非织造材料和聚丙烯熔喷非织造材料为研究对象,通过实验获得其物理结构参数,并将复合前后非织造材料厚度、面密度、孔隙率和孔径作为BP神经网络的输入项,用于预测吸声体的平均吸声系数,同时通过调节输入神经元个数、传递函数和隐含层个数构建了最佳的BP神经网络预测模型。对非织造材料基复合吸声体的吸声性能进行预测,并与测试结果进行了对比。结果表明,运用BP神经网络可以建立较理想的适用于复合吸声体平均吸声系数预测的模型。     

废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料的制备与性能

为提高废弃秸秆的利用率,拓宽其应用领域,以废弃秸秆为增强原料,聚己内酯为基体材料,通过热压法制备废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料.在热压温度为120℃,压力为10 MPa,热压时间为20 min的条件下,通过实验探究秸秆质量分数、复合材料密度、复合材料厚度、后置空气层厚度等参数对吸声复合材料吸声性能的影响.结果表明:当秸...     

聚乙烯醇纳米纤维膜/罗纹空气层织物复合吸声材料的制备及其性能

为探究针织物基复合吸声材料在降低噪声方面的可应用性，通过制备聚乙烯醇纳米纤维膜与罗纹空气层织物复合材料，研究其吸声及其它基本性能，采用正交试验法对影响材料声学性能的因素进行分析，通过对实验数据进行极差分析，探究该材料可用于吸声的最佳参数。结果表明：复合材料吸声性能的影响因素从大到小依次为：覆膜情况、密度盘刻度、纱线种类；当密度盘刻度为2、毛/腈(50/50)混纺纱覆膜的情况下，复合材料的吸声效果达到最佳，平均吸声系数高于0.3,可用作吸声材料；聚乙烯醇纳米纤维膜的增加对织物吸声性能有很大改善；织物的吸声系数随着织物密度的增加而提高。     

分层复合水刺/热风非织造材料的吸声性能研究

以水刺非织造材料、热熔纤网和热风非织造材料为原料,分层叠加,置于烘箱中热风加热,制得两层和三层复合非织造材料。对分层非织造材料的厚度、透气性、孔隙率以及吸声性能等进行测试,探讨各因素对材料吸声性能的影响。测试结果显示:随着非织造材料厚度增加,同一声波频率的吸声系数提高;单层非织造材料的吸声系数随声音频率的增大而提高;双层复合材料吸声系数随着热风非织造材料面密度增加而提高,最高吸声系数向低频段偏移,吸声频段拓宽,吸声系数随着频率增加呈先上升再下降的趋势;双层分层吸声材料选择孔隙率梯度从受声面开始由低到高排列,三层复合材料的孔隙率按照低—高—低排列,可获得较好的吸声效果。     

木棉及其混合纤维非织造材料吸声预测模型

以Allard模型为基础,采用等效流体的方法,拟建立一个能够准确描述木棉及其混合纤维非织造材料吸声行为的吸声模型。该模型结合木棉纤维的大中空结构,考虑了材料的热传导效应及纤维框架的柔软性。使用新建立的吸声模型及Allard模型分别对4种不同结构的木棉纤维非织造材料的吸声系数及比表面阻抗进行了计算,并将计算值与实验样品的测量值进行比较。结果表明:新模型的计算结果更接近实验值,说明新模型更适用于木棉及其混合纤维非织造材料吸声性能的预测,为工业产品的设计提供了理论参考。     

针刺非织造布与机织物复合材料的吸声性能研究

研究针刺非织造布与机织物复合材料的吸声性能。以3种涤纶针刺非织造布和1种机织物为试样,测试了各试样的厚度和容重,并计算了非织造布的孔隙率;采用驻波法测试各复合材料的吸声系数;探讨了复合方式、非织造布容重、非织造布厚度对复合材料吸声性能的影响;对比分析了性能较好的复合材料与玻纤吸声板的吸声性能。结果表明:以机织物为表面层、针刺非织造布为后背层的复合材料吸声效果较好,对不同频率有不同吸声性能,吸声性能优于玻纤吸声板。认为:以机织物为表面层、针刺非织造布为后背层的复合材料适用于室内装潢、汽车及高铁等中的吸声内饰。     

废弃羽毛阻燃吸声复合材料的制备及其性能

针对废弃羽毛利用率不高的问题,以废弃羽毛为原料,制备废弃羽毛阻燃吸声复合材料。用氟钛酸钾和聚磷酸铵为阻燃剂,分别对羽毛和聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)进行阻燃处理,采用热压成型工艺,制备废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料。对废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料进行吸声性能和阻燃性能的测试。结果表明:当热压温度为90℃,热压压力为8 MPa,热压时间为30 min时,制得的废弃羽毛/EVA阻燃吸声复合材料,其吸声系数可达0.95,极限氧指数为32%,材料具有良好的阻燃性和吸声性能。     

中空涤纶增强橡胶基复合材料层合非织造布的吸声性能

为改进氢化羧基丁腈橡胶（HXNBR）/单孔中空涤纶短纤复合材料（HF）在中低频的吸声性能,将厚度为1 mm、质量比为70/30制取的HF与厚度为3mm、面密度为300g/ m²的针刺单孔中空涤纶短纤非织造布（NPH）层合制取了双层材料 HF-NPH、三层材料 HF-NPH-HF 和 NPH-HF-NPH。研究认为：双层材料以HF为入射面可有效改进材料在中低频的吸声性能,吸声系数在 750Hz 处达到峰值 0.761,吸声系数大于 0.2 的有效频域为550~1700Hz,但在 1700Hz 以上中高频吸声性能 差;三层材料则在中低频吸声性能优异的同时中高频吸声性能也较好,吸声系数大于 0.2 的有效频域均为 450~2500Hz,在此范围内平均吸声系数均大于0.56,但总体上NPH-HF-NPH吸声性能更优。