聚氨酯多孔材料配方及其吸聲性能分析

摘要：近年來引起的職業(yè)病噪聲聾人數(shù)日益增多，其已經(jīng)對人們的生產(chǎn)生活造成了非常大的影響，因此，加強噪聲控制，減少噪聲污染是當前各國研究的重點內(nèi)容之一，在本文中對聚氨酯多孔材料的配方以及其吸聲性能進行了簡單的分析。

關鍵詞：聚氨酯；多孔材料；噪聲；吸聲

1 吸聲降噪聚氨酯多孔材料的結(jié)構(gòu)和特點分析

對于吸聲降噪聚氨酯多孔材料，其與傳統(tǒng)的多孔材料相比在結(jié)構(gòu)方面具有阻尼特性，其吸聲性能的好壞主要是由材料中的泡沫結(jié)構(gòu)決定。對于聚氨酯多孔材料中的泡沫，其在形成過程中主要是通過發(fā)泡產(chǎn)生，前期的反應聚合物能夠在材料內(nèi)部形成許多微小的氣泡，然后隨著熱量的增加，氣泡的大小也在逐漸增加，而氣泡體積的增加使得材料整體體積變大，這就是聚氨酯多孔材料的形成過程。對于聚氨酯多孔材料形成過程中的氣泡擴散現(xiàn)象，理論上其最多占據(jù)整個體積的76%左右[5]，若其占據(jù)體積超過了這一數(shù)值，材料內(nèi)部的氣泡之間會產(chǎn)生相互擠壓現(xiàn)象，從而形成一種液態(tài)薄膜相交的狀態(tài)，邊緣處在冷卻后便成為了泡沫的棱，這便是泡孔多面體形態(tài)[6]。

2 聚氨酯多孔材料的配方設計

對于當前我國的工業(yè)企業(yè)來說，其產(chǎn)生的噪聲頻段主要分布在中低頻段范圍，通過對聚氨酯多孔材料的配方進行調(diào)整，其能夠?qū)崿F(xiàn)通過該材料吸收噪聲的目的，下面對聚氨酯多孔材料的配方對泡孔結(jié)構(gòu)的影響進行了簡單的介紹。

2.1 發(fā)泡劑對聚氨酯多孔材料泡孔結(jié)構(gòu)的影響

對于聚氨酯生產(chǎn)過程中所使用的發(fā)泡劑，其對聚氨酯多孔材料的生產(chǎn)質(zhì)量具有重要的影響，具體表現(xiàn)為種類和數(shù)量等對多孔材料的最終形態(tài)會造成較大的影響。在當前的聚氨酯多孔材料中，常見的發(fā)泡劑主要分為物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑。對于發(fā)泡劑種類的影響，本次主要是對HCFC-141b體系、全水發(fā)泡體系和正戊烷發(fā)泡體系對聚氨酯多孔材料的泡孔結(jié)構(gòu)影響進行分析。通過實驗表明[4]，采用兩種材料下的聚氨酯多孔材料結(jié)構(gòu)存在著較大的不同，HCFC-141b發(fā)泡體系下的聚氨酯多孔材料泡孔外觀較為均勻，而后一種材料的泡孔結(jié)構(gòu)相差較大，且在材料的表面存在著一定的缺陷。

2.2 催化劑對聚氨酯泡孔結(jié)構(gòu)的影響

對于聚氨酯多孔材料，其在進行發(fā)泡的過程中采用催化劑能夠大大提高其催化效率，且通過催化劑催化之后，其能夠在凝膠和乳白等過程中進行更好的控制，提高聚氨酯多孔材料的生產(chǎn)質(zhì)量。但對于催化劑的使用數(shù)量，其需要控制在一個合適的范圍[3]，這樣既能夠保證催化效果，同時還能夠防止其出現(xiàn)開裂和收縮等問題。對于聚氨酯發(fā)泡所使用到的催化劑，當前主要包含兩種類型，分別是胺類和有機錫類。通過實驗研究得知[4]，對于催化劑的使用，其對于異氰酸酯和水作用時，有機胺類的催化效果要明顯強于有機錫類的催化劑，這是由于有機胺類的催化能夠促進其產(chǎn)生二氧化碳，從而增強其發(fā)泡效果。但對于擁有-OH的化合物，其采用有機錫進行催化效果要更好。

3 聚氨酯多孔材料吸聲性能分析

3.1 影響材料吸聲性能的因素

對于聚氨酯多孔材料的吸聲性能，其影響因素是非常多的，主要包括材料本身的特性以及其結(jié)構(gòu)等，下面對其中的幾個主要因素進行了簡單的分析。首先是材料的孔徑大小對吸收系數(shù)的影響，通過實驗數(shù)據(jù)顯示我們可以發(fā)現(xiàn)[4]，對于不同頻段的聲波，其吸收系數(shù)存在著較大的差異，且其吸收系數(shù)與噪聲的頻段之間具有一定的規(guī)律。

而對于孔徑的增加，其平均吸聲系數(shù)也會出現(xiàn)平穩(wěn)的增長，這表明隨著孔徑直徑的增加，聚氨酯多孔材料的吸聲性能也在逐漸提高。然后是開孔率對吸聲系數(shù)的影響，對于這一影響因素，材料在開孔時的吸聲性能要明顯高于閉孔時，且隨著開孔的數(shù)量增加，其吸聲系數(shù)呈現(xiàn)正相關特性。

3.2 聚氨酯多孔材料的吸聲原理分析

對于聚氨酯多孔材料，其在使用過程中的吸聲原理主要是對聲波能量進行吸收和消耗。對于閉孔聚氨酯多孔材料，其通過Huygens原理分析可以得知，其主要是通過相鄰點之間的振動對聲波進行傳播，在這一過程中出現(xiàn)質(zhì)點間的振動。在閉孔聚氨酯多孔材料中，其內(nèi)部存在的氣泡使得聲波傳播更加便利，但在空氣和氣泡壁之間進行聲波傳播時，其會存在著一部分的能量反射，通過大量的氣泡反射效果對聲波進行吸收。

4 總結(jié)

綜合上述所說，隨著工業(yè)企業(yè)噪聲污染問題的嚴重，開發(fā)各種吸聲收材料能夠有效改善人們的生產(chǎn)、生活環(huán)境，在本文中研究的聚氨酯多孔材料，其通過不同的配方控制能夠針對不同波段的噪聲進行有效的吸收，且材料的結(jié)構(gòu)以及特性等對吸聲系數(shù)具有較大的影響。在工業(yè)企業(yè)噪聲車間使用聚氨酯多孔吸聲材料能夠有效的降低噪聲強度，對預防職業(yè)病噪聲聾的發(fā)生有重要意義。

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