聚酰亞胺與聚氨酯泡沫吸聲性能的比較

　何立燕

（上海飛機設計研究院，上海201210）

材料工程

聚酰亞胺與聚氨酯泡沫吸聲性能的比較

何立燕

（上海飛機設計研究院，上海201210）

為研究新型泡沫聚酰亞胺的吸聲性能，通過阻抗管法測試了軟質聚酰亞胺泡沫和普通聚氨酯開孔泡沫的吸收特性，發現聚酰亞胺泡沫的吸聲性能優于聚氨酯泡沫。通過對測試結果的分析，發現開孔泡沫的泡孔形態、孔隙率等是影響泡沫吸聲特性的主要因素。

聚酰亞胺；聚氨酯；吸聲性能

聚酰亞胺泡沫是一種新型高性能泡沫，具有優異的耐高溫性能和阻燃性能，被應用于航空航天領域，如民用飛機艙內的減振降噪以及其他不宜公開的領域中。

泡沫塑料材料按其泡孔形態，可分為開孔泡沫和閉孔泡沫。開孔泡沫又分為全開孔泡沫和半開孔泡沫。一般定義介質可以通過一個泡孔到達整個泡沫的為全開孔泡沫，這就要求其中的泡孔必須有兩面或兩面以上泡壁破裂。若介質不能從一個泡體傳播到整個泡沫，則稱為半開孔泡沫。如果每個泡孔相互不連通，介質無法在兩個泡體之間流通的則稱為閉孔泡沫［1］。

本文選取兩種上述典型的開孔軟質泡沫，即聚酰亞胺泡沫和聚氨酯泡沫，一種新型高性能泡沫，一種是普遍使用的聚氨酯泡沫。對這兩種泡沫進行吸聲性能的測試和比較。

1　測試方案

用阻抗管法測試兩種泡沫的吸聲性能。

測試設備：B&K公司的4206型阻抗管，功率放大器，Pulse 3560C系統，電腦、傳聲器等。見圖1.

圖1　阻抗管測試裝置圖

試驗件：將聚酰亞胺泡沫（100 mm直徑，厚度10 mm的樣片），聚氨酯泡沫100 mm直徑樣片試驗測試方法：參照ISO10534-1.

本方法中，管中的平面波由噪聲源產生，干涉場的分析則用兩只安裝在管壁一定位置的傳聲器作兩點聲壓的測量來實現，經過適當的延時處理后，可有效地分離入射波和反射波，然后完成復傳遞函數、吸聲材料法向入射吸聲系數和聲阻抗率的計算。對上述問題的處理可以用時域處理也可以用頻域處理。用不同尺寸或直徑和間距作組合，可得到寬的測量頻率范圍［1］。

2　聚酰亞胺泡沫的吸聲性能

圖2為聚酰亞胺泡沫在0～1 600 Hz范圍內的吸聲特征曲線。由圖可知，該泡沫在無后空腔時已表現優異的吸聲性能，從500 Hz～6 000 Hz，吸聲系數均大于0.5，且出現三個共振峰，有效吸聲頻帶很寬。當留有后空腔時，共振吸聲系數向低頻移動，有效吸聲頻帶寬度進一步增大。

圖2　泡沫吸聲特征曲線

3　 PI泡沫（聚酰亞胺）泡沫與PU泡沫（聚氨酯泡沫）的吸聲性能比較

圖3和圖4為PI泡沫與PU泡沫的吸聲性能的比較，圖2為無后空腔，圖3后空腔為20 mm.

圖3　 PI和PU泡沫吸聲性能比較（無后空腔）

圖4　 PI和PU泡沫吸聲性能比較后空腔深度20mm

4　分析和討論

可以由試驗測試結果看出，在相同頻率下，PI泡沫的吸聲系數要明顯高于PU泡沫。PI泡沫的總體吸聲性能優于PU泡沫。這是因為PI泡沫的泡孔孔徑分布范圍更大，泡孔結構復雜，不同泡壁反射的聲波易發生干涉；泡壁和泡棱微薄，容易因聲波激勵而引起振動消耗能量。當聲波入射到PI泡沫時，聲波通過開孔泡孔，進入材料內部，一部分聲能在通過泡棱時，因摩擦引起空氣振動導致能量損耗，另一部分聲能也能引起PI泡沫中存在的厚度僅為1μm的泡壁的振動而消耗聲能。PU泡沫泡孔均勻、存在泡壁很少，引起聲波反射較少；泡棱尺寸較大，不易聲波作用下發生振動，對聲波損耗略小于PI泡沫。

泡孔結構對泡沫材料吸聲性能有著重要的影響，較理想的泡沫吸聲材料須具有高的空隙含量、低的聲波反射性，對頻率的變化相對不敏感［2］即吸聲頻帶較寬等優點。

5　結束語

聚氨酯泡沫因其成本低，工藝簡單，是目前普遍使用的優秀吸聲泡沫材料，而聚酰亞胺泡沫則可以認為是一種具有最優異的吸聲性能的新型開孔泡沫之一，但成本相對較大，制備工藝復雜，故本文結論可供工程人員按需選擇所需吸聲材料。

［1］Hans Boden，Mats Abom，Influence of errors on the two-Microphone method for measuring acoustic properties in dusts，JASA［J］.Feb 1986，79（2）：541-549.

［2］J.Y.Chung，D.A.Blaser，Transfer function method of measur ing acoustic intensity in a dust system with flow，JASA［J］.Dc 1980，68（6）：1570-1577.

Sound Absorption Performance of Polyim ideandPolyurethane Foam

HE Li-yan
（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China）

In order to study the sound absorption performance of polyimide foam（PI foam），in this paper，the polyimide foam’and polyurethane foam’s（PU foam）sound absorption performance were tested by B&K 4206 impedance tube.The reason of the differentsound absorption performance between PI’and PU’foam also be analyzed in this paper.

polyimide；polyurethane；sound absorption property

TB33文獻表識碼：A

1672-545X（2016）06-0185-02

2016-03-12

何立燕（1981-），女，浙江舟山人，工程師，研究方向：民用飛機艙內噪聲。