王燮阳 马驰 纪汉锋 白宇 刘紫婷 张伟琳 闫泽明 张泽华 焦健健

（1.沈阳化工大学材料科学与工程学院 辽宁沈阳 110142 2.辽宁继诚环保科技有限公司 辽宁沈阳 110003 3.北新禹王防水科技集团有限公司 辽宁盘锦 223001）

隔音板被广泛应用在建筑工程、装备制造以及汽车工业等领域，其主要的功能是阻隔噪音、抑制振动。随着材料科学的不断发展，隔音板材料也逐渐从传统的石棉夹芯板过渡到高分子隔音板。此类隔音板的机理主要是将声波振动能转化为分子运动的内能以热量形式耗散掉，但是这种耗散机制会引起体系温度的快速上升，温度的提升不仅会使材料的阻尼隔音性能大幅下降，还会导致材料的老化加速，缩短使用寿命[1]。而压电材料是一种能够将外界压力转化为电能的功能材料，常见的压电材料有锆钛酸铅类无机压电材料和聚偏氟乙烯类有机压电材料[2]，而近年来有报道称具有泡孔结构的聚丙烯类高分子材料也具有一定的压电性[3]。因此将压电性与阻尼性相结合将有助于缓解阻尼材料生热老化问题，而且还可以赋予材料一定的功能性。本研究利用偶氮类发泡剂对热塑性聚氨酯进行发泡处理，并经过压缩和极化处理后，制得了具有压电特性的泡孔聚氨酯（TPU）阻尼隔音板，并考察了发泡剂对吸声性和压电性的影响。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

实验试剂：聚氨酯（5377A），工业级，拜耳材料科技集团；偶氮二甲酰胺（AC），工业级，湖南长沙恒昌化工有限公司；

测试仪器：动态热机械曲线测试仪（DMA，Diamond），美国PE公司；吸声测试系统（SW477型），北京声望公司。

1.2 实验方法

泡孔聚氨酯的制备：先将100份的TPU加入反应器中，升温至170℃使其充分熔融，然后加入计量的AC发泡剂，在强力搅拌的作用下充分混合1min，再将其倒入已预热至200℃的模具中，保温10min后制得泡孔聚氨酯。将制备好的泡孔聚氨酯，放入已预热好的平板硫化机中在5MPa压力下将其压至原始高度的1/3，保压10min，制得聚氨酯降噪板。再将其放入90℃油浴中，用1kV/mm的直流电压进行接触极化10min，制得具有压电性能的泡孔聚氨酯阻尼隔音板。

2 结果与讨论

2.1 发泡剂含量对阻尼隔音性能的影响

表1为发泡剂含量对隔音性能的影响。由表1可以看出发泡剂的加入使隔音板在2kHz下的吸声系数明显升高，并且随着发泡剂含量的增加吸声系数也随之增加，最大吸声系数达到了0.38，并且频带宽度也随之增长。发泡剂的加入可以使聚合物内容部形成大量连通或者半连通的孔洞，声波可在这些孔洞中不断产生碰撞反射，而被消耗，因此起到很好的消声效果。但是随着发泡剂含量达到20份，其吸声系数则迅速下降到0.09，这主要是由于其共振频率与测试频率相当产生了明显共振而降低了吸声性能。

表1 发泡剂含量对吸声性能的影响

2.2 发泡剂含量对压电性能的影响

由于在制备过程中对隔音板进行了适度的压缩和极化处理，而赋予了隔音板一定的压电性，发泡剂含量对隔音板压电的影响见图1。由图1可以看出，该隔音板已经具有一定的压电性，这是由于泡孔聚氨酯在经过压缩处理后，其内部泡孔由原来的球型变为了“眼状”结构，再经过极化工艺，使泡孔内部的空气发生了电离，材料内部电荷按照电场方向进行了定向排列，在外力的作用下引发的材料变形，促使了宏观偶极距的变化，从而产生了压电性。因此发泡剂含量的增高，使体系内部泡孔增加，进而压电性也随之增加，发泡剂含量为10份时，最大压电常数（d33）达到20.66Cp/N。但是发泡剂含量过高时，体系内部泡孔的连通性增加，而使电荷的分布不均匀，造成压电性反而减低。

3 结论

通过压缩和极化处理制得了具有压电特性的泡孔阻尼隔音板。研究发现该隔音板具有良好的吸声效果，但是发泡剂的含量过高时，使吸声效果变差，而压电性在发泡剂含量为10份时达到最高。

图1 泡剂含量对压电性能的影响