改性PP基吸声体吸声性能的研究

　　前 言

　　随着社会和科技的迅速发展,噪声污染已被列入世界影响人类生态的三大环境公害之一。当前,控制噪声的降噪材料,按其吸声机理可分为多孔吸声材料和共振吸声结构两大类。

　　多孔吸声材料在国内多数是用无机矿物纤维(玻璃棉等)制造的。近年来,有机类多孔吸声材料的研究也广泛地开展着[1]。1995年我们首次在国内外研制出了EPR改性PP基阻燃泡沫吸声材料[2],但这种结构单一的泡沫材料在中低频时吸声性能不佳,而且最大吸声系数频率仅在某个点,其平均吸声系数较小。为此,本文以自行研制的PP基阻燃泡沫材料为基体,运用吸声结构理论[3]研制出双层泡沫材料组合吸声体,有效地提高了中低频的吸声性能。同时,对于拓宽最大吸声系数频带和提高全频率的平均吸声系数等方面也取得较好的效果。

　　1 实验部分

　　1.1 主要原材料和仪器设备

　　乙丙橡胶,日本产;聚丙烯,北京燕山石化公司化工二厂;阻燃剂、交联剂等市售。

　　SK-160B型开放式双辊炼塑机,上海橡胶机械厂;YY200A型200吨油压式压力实验机(其中自行设计加热和控温系统)国营红山实验机厂;驻波声学测试仪,丹麦B&K公司。

　　1.2 试件加工工艺流程

　　1.3 吸声性能测试

　　按测试要求,用驻波管法测试吸声性能[4]。把试件或吸声体放入驻波管中,使声波垂直入射到试件或吸声体上,测试其吸声性能数值。

　　2 结果与讨论

　　本文所研制的双层泡沫材料吸声体,即用自行研制的PP基阻燃泡沫材料制成两层微穿孔板,其示意图如图1所示。它是在研究单层泡沫材料微穿孔板吸声体,并较详细地讨论了其孔径、穿孔率,板厚度及板后空腔厚度等因素对单层吸声体吸声性能影响规律的基础上研制的两层微穿孔板厚均为0.9mm,穿孔率为2.5%,孔径为0.6mm。

　　按微穿孔板吸声结构理论,双层结构的吸声性能主要依赖于空腔的作用,两层微穿孔板采用同样的结构。我们主要讨论内层板与刚性壁之间的距离,简称内腔为W1,外层板与内层板之间的距离,简称外腔为W2,外层板与刚性壁之间的距离,简称空腔为W(忽略内层板的厚度,则W=W1+W2)三个因素对吸声体吸声性能的影响规律。

　　将空腔总厚度W确定为80mm、60mm、40mm和20mm。不同尺寸的吸声体如表1所示。

　　2.1 空腔厚度W=80mm吸声体的吸声性能

　　当W=W1+W2=80mm时,改变不同的内外腔尺寸,各种尺寸吸声体吸声性能的测试结果如表2所示,吸声系数平均值与内外腔比例的关系如图2所示。

　　由表2和图2可以看出:(1)各种内外腔尺寸的吸声体,其最大吸声系数均可达到0.95以上,多数情况下可达到0.99;(2)该吸声体最大吸声系数分布的频率,即中心频率在400~600Hz的中低频域;(3)当外腔厚度W2=0时,其吸声系数平均值最差。这是因为W2=0两层微穿孔板叠加(相当于一层微穿孔板),即板厚度增加而穿孔率相对降低,两种作用的结果使吸声体总的吸声效果下降;(4)当W1=W2即内外腔比为1:1时,其吸声系数平均值(0.72)最大。这是因为两层微穿孔板各有其自身的中心频率,耦合作用的结果使总体的吸声效果最好。