玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料隔聲性能

王玉玲,曹豐慧,董云峰

（大慶師范學院機電工程學院,黑龍江大慶 ,163712）

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玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料隔聲性能

王玉玲,曹豐慧,董云峰

（大慶師范學院機電工程學院,黑龍江大慶 ,163712）

摘要：本文從玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料的材料、結構、檢測方法以及它的隔聲性能等多方面闡述了它的可行性。通過分析各種參數比例可以制備出不同層次重合結構的玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料。這為日后研究隔聲材料擴展了研究方向，也為防止噪音污染提供了更有力的保障。

關鍵詞：玻璃纖維織物；聚氯乙烯；復合材料；隔聲性能

0　引言

噪聲污染是21世紀環境污染中最嚴重的一種污染，它不僅影響人們身體健康，降低生活質量，還會造成某些設備的加速老化。為了解決噪聲污染所帶來的各種危害，人們主要采取的措施是依靠隔聲材料來阻斷噪音。隔聲材料是否能達到良好的隔聲效果，與材料自身的某些性能以及噪聲有關。以往使用的隔聲材料體積比較笨重，很大程度上影響其可加工性，并且使用范圍也狹小。而玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料在很大程度上彌補了傳統材料的不足，不僅重量輕，厚度薄，而且具有很好的可加工性，同時阻尼性也比較好。本文將對玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料隔聲性能以及影響因素進行簡單的闡述，為消除噪音污染提供更好的材料。

1　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料分析

1.1玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料

玻璃纖維織物本身具有隔聲性能，它主要起到一個反射隔聲和耗能吸聲的作用。反射隔聲指的是纖維表面反射聲波的作用，而耗能吸聲指的是織物內部可將吸入的聲波，產生與空氣的機械摩擦轉變為熱能被吸收。玻璃纖維織物本身是具有穿透性的，但是不能單獨作為隔聲材料使用，只是起到了增強隔音效果的作用。

1.2玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料結構

玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料是將PVC基與兩種玻璃纖維織物結合制作而成的復合型材料，厚度很小，僅為0.05mm，空隙率在0.1左右，與普通的隔聲材料厚度相比差了好幾厘米；另外它的表面密度每平方0.6千克左右，與普通的隔聲材料相比差了十幾千克，因此質量特別輕。由于玻璃纖維具有良好的力學特性，因此該復合材料同時具有非常較好的柔韌性。

2　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料測試

材料的隔聲性能、動態力學特性和拉伸程度可以進行聲學分析測試。隔聲性的測試，先采用單一材料對噪音的自然增減量以及最初的聲壓級降進行測試，然后測量材料噪音的總增減量以及總的聲壓級降。其次，測試材料的動態力學特性，采用機械分析儀對動態熱進行分析，測定出該材料的動力學特性。最后測定拉伸特性，它可以用萬能強力儀進行測試，測試時滿足一個標準大氣壓，溫度20°C左右，相對濕度約為65%，將該材料沿著縱軸的方向進行拉伸，從而測出拉伸性能。

圖1　復合材料的隔音原理圖

3　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料隔聲性能

3.1材料的阻尼性能

阻尼性能是指將噪音在隔聲材料中的機械振動的動能轉變為熱能，并將其消耗分散，這種能力則稱為阻尼能力。阻尼性能的高低因材料而異，阻尼能力用阻尼因數表示，其值與隔聲材料在規定時間內將機械振動產生的能量轉變為熱能時消耗的動能成正比。阻尼因數越大，表明材料將機械振動的動能轉變為熱能并耗散的能力越強。

影響隔聲材料的阻尼性能的因素有兩個，一是環境溫度，二是聲波振動頻率。在隔聲材料中加入玻璃纖維織物，能有效提高材料的阻尼因數，并且阻尼性能隨著玻璃纖維織物的層數的增多而提高。另外，在層數相同時，玻璃纖維織物的種類也會有影響，當在隔聲材料中加入更多的玻璃纖維時，玻璃纖維會限制分子的運動，將滯后應力與應變之間的相對位置，同時擴大阻尼因素溫度影響范圍。另外由于玻璃纖維的增多，還會使隔聲材料的內部摩擦作用增強，使得長分子鏈不能自由的活動，并且會使能量的轉化量增多，損耗阻尼因數。

3.2材料的隔聲性能

隔聲性能一般用隔聲量來衡量，如圖1所示，經過測試發現玻璃纖維織物的單絲根數越密實，它的透氣量明顯會差一些，因而聲波穿透織物時遇到的空氣阻礙就越大。它吸收聲波的作用力更強，能穿透的聲波就會更少，隔聲性能就會更好。另外，材料的層合結構也會影響隔聲效果，聲音發生的頻率區域存在這高、中、低的差異，一般來說，隔聲性能與聲波的頻率區域存在聯系。低頻率區域與高頻率區域之間的隔聲效果存在明顯的差異，而中間的頻率區域則差異不大。

3.3材料的拉伸性能

當隔聲材料只使用聚氯乙烯基這種復合材料時，它的拉伸負載量很小時就會產生強烈的變形；但是在材料中融合了玻璃纖維織物，拉伸負載量會大大提高，但有缺陷時拉伸的長度明顯降低。并且隨著玻璃纖維使用數量增多，拉伸負載量也會越來越大。原因是玻璃纖維織物在隔聲復合材料中只起到增強材料的效果，它的拉伸的強度雖然很大，但是它的延伸性能缺非常差。

4　小結

在對玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料的隔聲性能測試的過程中得到以下結論：（1）在聚氯乙烯基復合材料的基礎上，加入了玻璃纖維織物制成隔聲材料，在常溫環境下，它的阻尼性能明顯有所增強，玻璃纖維織物層數與隔聲材料阻尼性能成正比；（2）復合材料的層合結構在聲波的頻率的高低區域也會使得材料的隔聲性能有所差異，隨著層數的增多，材料的隔聲性能也越好；（3）玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料在拉伸時的拉伸負載量越大隔聲效果越好。綜上所述，玻璃纖維織物/聚氯乙烯復合材料的隔聲性能要比單一材料的隔聲性能具有更強的隔聲效果，為防止噪音污染提供了更可靠的依據。

參考文獻

[1] 潘涵,姚躍飛,劉慧,查道鑫,曹賢君. 玻璃纖維織物/PVC基復合材料的層合結構隔聲性能[J] . 浙江理工大學學報,2012,03:319-323.

[2] 徐寧,徐穎,鄒偉仁,王常力. 玻璃纖維復合材料板隔聲性能的研究[J] . 聲學技術,2013,05:416-420.

[3] 涂征. 基于玻璃纖維增強隔音復合材料的層合板的隔音性能[J] . 現代紡織技術,2015,02:27-30.

[4] 許鶴,唐予遠,馬菲,單晶晶. 三維機織物復合材料的隔聲性能研究[J] . 中原工學院學報,2015,03:47-51.

[5] 潘涵. 聚氯乙烯基隔聲復合材料的層合結構對隔聲性能的影響[D] .浙江理工大學,2012.

[6] 唐曉杰,姚躍飛,程樂利,潘涵,劉慧. CPE對軟質聚氯乙烯基隔聲復合材料性能的影響[J] . 浙江理工大學學報,2011,01:1-5.

Sound insulation properties of glass fiber fabric / PVC Composites

Wang Yuling,Cao Fenghui,Dong Yunfeng
(School of mechanical and electrical engineering,Daqing Normal University,Daqing,Heilongjiang,163712)

Abstract：In this paper,the feasibility of the glass fiber fabric/PVC composite material,structure, detection method and its sound insulation performance and so on.By analyzing various parameters,the glass fiber fabric/PVC Composites with different levels of overlap structure can be produced.This research direction for the future study of sound insulation materials,but also for the prevention of noise pollution provides a more powerful guarantee.

Keywords：glass fiber fabric; polyvinyl chloride;composite;sound insulation property

基金項目：大慶市指導性科技計劃項目（szdfy-2015-59）