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硅溶胶在吸声材料中的应用

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硅溶胶在吸声材料中的应用

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【摘要】:
随着石油资源的枯竭,传统石油基吸声材料(如聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫)的发展逐渐受限,因此开发绿色吸声材料显得尤为重要。植物纤维是一种天然可生物降解的生物质材料,广泛存在于天然植物中,储量丰富。利用硅溶胶对吸声纤维进行改性,通过泡沫成型技术可以快速制备轻质、高强、耐热的硅溶胶和植物纤维吸声材料。

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  随着石油资源的枯竭,传统石油基吸声材料(如聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫)的发展逐渐受限,因此开发绿色吸声材料显得尤为重要。植物纤维是一种天然可生物降解的生物质材料,广泛存在于天然植物中,储量丰富。利用硅溶胶对吸声纤维进行改性,通过泡沫成型技术可以快速制备轻质、高强、耐热的硅溶胶和植物纤维吸声材料。溶胶的添加量对材料的密度、力学性能、热稳定性和吸声性能有不同的影响。合理利用这些资源可以减少人类对石油等不可再生原材料的依赖。

  以植物纤维为原料,具有可降解、可再生的优点,替代传统石油基吸声材料具有广阔的应用前景。然而,由于相对蓬松的结构和原材料特性,以及较差的机械性能和阻燃性,植物纤维泡沫材料的发展受到限制。

  硅溶胶沉积在植物纤维表面形成无机膜,可有效延缓传热,延长分解温度,提高硅溶胶-植物纤维吸声材料的热稳定性。与非硅溶胶相比,硅溶胶-植物纤维吸声材料的体积减小,内部致密性提高,弹性模量和屈服强度明显提高。但随着它的含量的增加,吸声材料的密度明显增加,过高的硅溶胶含量不利于吸声材料的轻量化。

  没有硅溶胶的材料吸声效果差。随着含量的增加,材料的吸声性能先变大后减小。这是因为声波的方式主要是衍射至吸声材料内部。当内部孔隙率过高时,吸声材料的流动阻力较小,声波在吸声材料内部无法反复衰减,导致吸声材料的吸声效果较差;当吸声材料中的孔隙率太低时,声波到达材料表面时更容易被反射,但不能进入吸声材料内部,从而降低吸声材料的吸声性能。硅溶胶的加入降低了吸声材料的孔隙率,使其内部逐渐致密。考虑到吸声材料的轻量化应用,吸声材料的密度不宜过高。通过优化硅溶胶的用量,可以达到孔结构和吸声性能的平衡。