[发明专利]酞菁铜聚合物薄膜吸声材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于特种高聚物功能材料的技术领域，具体涉及一种酞菁铜聚合物薄膜吸声材料及其制备方法。

背景技术

噪声污染已成为当代世界性的问题，同水污染和大气污染一起被列为全球三大污染。随着工业、农业、交通运输事业的迅速发展，噪声污染日趋严重，它对人们身心健康的危害，日益为人们所认识和关注；并且在人口密集、经济发达的大中城市，噪声污染的程度越加严重，成为环境治理过程中倍受关注的热点问题。

随着环保意识的增强，人们对声音环境的要求也越来越高。作为一项工程技术，吸声降噪的发展有赖于新型吸声材料的研发和应用。目前的吸声材料主要有无机、金属、有机多孔材料和共振吸声材料等。无机矿物多孔材料如玻璃棉，吸声性能较好，但存在环境污染及健康等问题；金属泡沫和纤维多空性金属吸声材料存在低频吸声性能差、成本高及工艺条件不易控制的问题；以阻尼共振吸声材料(结构)为代表的无纤吸声材料的吸声频带较窄，一般只适用于中、低频的声带。具有防腐无污染和良好吸声性能的有机高分子材料得到了广泛关注和应用，以聚氨酯泡沫为代表的多空材料高频吸声效果较好，但它们的中低频吸声效果较差。而由塑料颗粒压制成型的颗粒微孔材料在中低频吸声效果较好，但高频性能不理想，且低频吸声往往要求材料具有相当的厚度或留有空腔结构。所谓低频是指音频在125Hz至500Hz范围的声波，中频则是指500Hz以上至2000Hz范围的声波，而高频主要是指2000Hz以上的声波。

中国专利CN1835071A公开了一种高分子微粒复合吸声材料及其制备方法和用途。该吸声材料的特点是含有高分子微粒层、高分子多空层和高分子穿孔层，将三层高分子材料按照声阻抗梯度变化方式固定于模盒内，并粘结成整体。它在300Hz至200Hz范围内具有平均吸声系数大于0.4的吸声能力。但是其质量密度达到5～100千克每立方米，同时厚度有0.5～50毫米。这个材料密度太重，在300Hz以下的低频段的吸声效果不理想。

中国专利CN1773038A公开了一种新型吸声和隔声于一体的声屏障材料及其制备方法。该声屏障的内腔前部为吸声材料腔，后部为空气垫腔，所述声屏体为耐碱玻璃纤维强化水泥组分，其组分包括以下重量份组分：水泥40-60、砂子40-55、耐碱玻璃纤维2-4、水适量。这种声屏障具有吸音、隔音效果好、装饰美观的特点。但是该吸声材料沉重，同时靠模具喷射浇铸成型，制作不方便。

中国专利CN1381534A公开了一种用于阻尼减振的涂料组合物及其制造方法，该专利提供了一种能够形成在复杂形状的振动或发声部分减振和吸收声音的薄膜，它包括三种涂料组分：(1)含有极性基团的树脂乳液，该极性基团能形成带有氢键的涂布膜；(2)该氢键是通过极性基团与具有形成氢键效果的芳香族化合物涂布组分相接触而形成，该芳香族化合物的分子结构中还具有至少一个以上的羟基基团；(3)无机填料。该组合物能形成吸收声波振动或声音效果优异的减振膜。但是其该涂料组合物的组分的玻璃化转变温度太低，当膜不够厚时吸声效果就不太理想。

因此，开发具有宽声波频带吸声材料和吸声频带范围可控等高效吸声性能的薄膜材料具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种新型导电聚合物薄膜吸声材料。传统的吸声材料一般是通过声波与材料的振动摩擦作用而消耗声能达到吸声的目的，但是在低频波段其振动作用不明显而使低频吸声效果不显著。本发明导电聚合物薄膜吸声材料是通过声波与材料的振动摩擦和电能消耗声频能量达到吸声的目的，从而在高、低频的吸声效果都较好。

本发明是公开一种新型酞菁铜聚合物薄膜吸声材料，该吸声材料含有酞菁酮聚合物、纳米添加剂和辅助成膜剂，这三者按照组合物电导率变化大小的方式形成一体涂放在载体材料上，制成聚合物薄膜吸声材料。该吸声材料质量轻，重量只有150～400克每平方米，厚度只有0.1～0.5毫米；其在声波125Hz～4000Hz的波频范围内平均吸声系数大于0.5，最大吸声系数可达0.95。

本发明所述的酞菁铜聚合物包括具有式(1)结构式的化合物：

其中R1、R2、R3、R4独立地选自氢原子、苯基、取代苯基、烯丙基、酰胺基、羧基、氰基、硝基或卤原子；或选自1至8个碳原子的烷基、烷氧基和烷胺基；优选为酰胺基和羧基。M代表具有与酞菁衍生物环结构形成配位能力的金属原子或氧化数为2的金属离子，它们是Cu，Co，Ni，Al，Zn等，优选为铜和镍。