[发明专利]一种微纳米纤维复合的层状吸音材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米纤维复合的层状吸音材料，属于声学材料领域。

背景技术

无论噪声控制还是音质设计，都需要使用吸音材料。当今，吸音材料不仅被广泛用于建筑装修领域，还被用在汽车、飞机以及重型机械等需要控制噪声的位置。同时，随着科技的发展，噪声污染也日益受到重视，吸音材料的使用有效的提高了人们日常生活的声学环境质量，具有广阔的市场和巨大的社会意义。

吸音材料的类别和形式很多，从吸音的特性分类可以分为多孔吸音材料、共振吸音材料和特殊吸音材料三大类。其中多孔吸音材料是最传统，应用最广的吸音材料，一般具有的必要特征是：材料有大量孔隙，孔隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。多孔吸声材料包括玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等。这类材料具有良好的吸声性能不是因为表面粗糙，而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为摩擦热能而吸声。从多孔性吸音材料本身的结构来说，影响其吸音特性的因素主要有：流阻、孔隙率、厚度、密度和结构因子等。由此可见，材料的吸音性能与结构密切相关。

另外，对于吸音材料，尤其是作为建材使用的吸音材料，即使吸音效果相同，那么尽量减少材料的重量和厚度也是具有很高现实意义的。因此，吸音材料本身的结构优化是提高吸音材料产品质量的最重要方法，也成为很多研究者不断努力的研究方向。

专利《层状吸声非纺织物》(申请号200680011484.3)公开了一种新型吸音材料，包含共振薄膜和至少另一层纤维材料的层状吸声非纺织物，其中该共振薄膜由直径达600纳米且表面权重为0.1至5g/m²的纳米纤维层形成，同时该共振薄膜连同至少一层纤维材料(由直径10～45微米且表面权重为5至100g/m²)一起通过交叉铺网至所需的厚度和表面权重而形成的；同时公开了含有纳米纤维的共振薄膜是由静电旋涂聚合物溶液形成的。该专利带来的启发是：纳米纤维可以有效提高对较低频率声音的吸音系数(一般来说，多孔性吸音材料以吸收中、高频声能为主)。

从专利《层状吸声非纺织物》得知，普通无纺布结合纳米纤维可以提高材料的吸音效果，纤维直径对材料的吸音性能有影响。尽管该专利发明了一种纳米纤维层连同至少一层纤维材料一起通过交叉铺网至所需的厚度和表面权重而形成的层状吸声非纺织物，并证实了其吸音效果，但是研究者仍然有理由认为，纳米纤维共振膜对吸音性能的影响不会仅局限于纤维直径和表面权重两个因素，甚至有可能这两个因素与吸音性能建立的联系是根本不存在的。得出现有的结论可能是由于纤维直径、表面权重和吸音性能是现有研究中只有这样三个研究对象。也许会有更深层次的因素在起作用，而这些因素未被发现。所以，本发明的任务就是进一步揭示纤维层的哪些本质特征会影响吸音性能，从而得到吸音效果更理想的材料。

发明内容

一、本发明的目的在于提供一种微纳米纤维复合的层状吸音材料，具体的说是公开这种吸音材料的结构特征和制备技术。

二、本发明的具体内容如下：

1.一种微纳米纤维复合的层状吸音材料，吸音材料是由一个或者多个吸音层互相叠加结合组成的，每个吸音层中要同时含有直径在50纳米至900纳米的纤维和直径在2微米至800微米范围内的纤维，不同直径的纤维在该吸音层的面积上均匀分布，而且无法将它们分开。

2.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层中分布在5纳米至950纳米之间的纤维重量占该吸音层总重量的1％至99％。

3.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层的单位面积上的重量为0.1～100克/平方米。

4.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层的孔隙率为10％～90％。

5.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层中含有的微米或者纳米纤维都可以具有以下一种或者多种微观形态：光滑表面纤维、串珠结构纤维、核壳结构复合纤维、中空纤维。

6.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层中含有的微米或者纳米纤维的制造方法可以是静电纺丝或静电纺丝与熔融纺丝的结合。

7.本发明中所述的微纳米纤维复合的层状吸音材料，其每个吸音层中的微米或者纳米纤维内部或者纤维之间还可以带有以下功能性成分中的一种或者多种：阻燃剂，胶粘剂，防静电剂，抗菌剂，粉体填料。

三、本发明的具体说明：

1.本发明中吸音材料的结构：