一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料及其制備方法。所述復(fù)合隔音材料由具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維和納米纖維所構(gòu)成的復(fù)合纖維層與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合得到。所述的納米纖維通過(guò)靜電紡絲制備。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)將靜電紡絲所得納米級(jí)纖維與可生物降解或光降解纖維結(jié)合，大大提高了復(fù)合材料的隔音性能，同時(shí)可生物降解或光降解纖維以及可生物降解聚合物的使用滿(mǎn)足綠色環(huán)保的理念，使其具有良好的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于功能材料
，具體涉及一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
噪音污染已成為當(dāng)代全球性的環(huán)境問(wèn)題，與大氣污染，水污染和固體廢棄物污染一起被列為世界四大污染。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平和生活質(zhì)量的不斷提升，人們對(duì)吸音隔音材料的需求越來(lái)越大，對(duì)其性能的要求也越來(lái)越高，特別是在建筑以及汽車(chē)領(lǐng)域，吸音隔音材料的市場(chǎng)不斷發(fā)展壯大。隔音吸音材料在汽車(chē)領(lǐng)域的主要作用是隔音、減振、保暖，所用的主體原料為各種廢纖維，再加入部分熱熔粉或熱熔纖維。這種隔音氈吸音、隔音效果一般。而隔音材料在建筑工程中的應(yīng)用主要在隔音板、隔音墻、密封圈等，且常用膨脹珍珠巖、礦物纖維、泡沫塑料等材料。但由于傳統(tǒng)的隔音材料厚度大、面密度大，使用材料廢棄后對(duì)環(huán)境有較大污染，限制了相關(guān)隔音產(chǎn)品的推廣使用，且對(duì)1000Hz以下的噪音吸收，隔離效果差。靜電紡絲是一種簡(jiǎn)單、靈活的制備纖維直徑為幾十到幾百納米的紡絲方法，其基本原理是：毛細(xì)管出口的聚合物溶液或熔體，以及自由表面的液體局部點(diǎn)在高壓靜電場(chǎng)的作用下，變形成為泰勒錐，當(dāng)靜電排斥力超過(guò)液滴的表面張力時(shí)，泰勒錐的頂端處就會(huì)形成細(xì)流，并在電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)中得到進(jìn)一步拉伸，同時(shí)隨著溶劑揮發(fā)(或者熔體冷卻)，得到納米纖維。利用靜電紡絲得到的纖維通常為微米/納米級(jí)。但目前鮮有利用靜電紡絲制備隔音材料的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的首要目的是為了改善現(xiàn)有材料低頻吸音隔音性能的不足，提供一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的在于提供上述雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料的制備方法。本專(zhuān)利技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，所述復(fù)合隔音材料由具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維和納米纖維所構(gòu)成的復(fù)合纖維層與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合得到。所述復(fù)合纖維層可以是可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層與納米纖維層復(fù)合得到，所述可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層的克重為10～50g/m2，納米纖維層的克重為0.2～20g/m2；或是將覆有納米纖維的可生物降解或光降解纖維單纖維鋪疊成網(wǎng)層得到，鋪疊成網(wǎng)層的克重為10.2～70g/m2，其中納米纖維的復(fù)合量為0.2～20g/m2。優(yōu)選地，所述復(fù)合隔音材料的克重為100～500g/m2。優(yōu)選地，所述可生物降解纖維包括聚酯纖維、生物基聚酰胺纖維、聚乳酸及其共聚物纖維、聚己內(nèi)酯及其共聚物纖維、聚羥基脂肪酸酯系聚合物纖維、聚酯-聚醚共聚物纖維、聚酯-酰胺共聚物纖維中的至少一種；所述可光降解纖維包括聚丙烯纖維。優(yōu)選地，所述具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維的纖維直徑為0.5-30μm，截面為圓形或者非圓形，含有或者不含有空腔結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述納米纖維是指纖維直徑為50～1600nm的聚乳酸及其共聚物纖維、聚己內(nèi)酯及其共聚物纖維、聚羥基脂肪酸酯系聚合物纖維、聚酯-聚醚共聚物纖維、聚酯-酰胺共聚物纖維中的至少一種。優(yōu)選地，所述的熔噴纖維層是指聚己內(nèi)酯或PLA熔噴纖維層，熔噴纖維層的纖維直徑為0.5-2μm，克重為10g/m2，厚度為0.2-1mm。上述雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料的制備方法，包括如下制備步驟：(1)將具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維經(jīng)過(guò)充分開(kāi)梳，形成單纖維狀態(tài)后鋪疊成可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層，以所得纖維網(wǎng)層為接收端，采用靜電紡絲工藝在可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層上制備納米纖維層，得到復(fù)合纖維層；或?qū)⒖缮锝到饣蚬饨到饫w維經(jīng)過(guò)充分開(kāi)梳，形成單纖維狀態(tài)后，以所得單纖維為接收端，通過(guò)靜電紡絲工藝和外界擾動(dòng)風(fēng)分散的方式將納米纖維覆于可生物降解或光降解纖維單纖維上，再將其鋪疊成網(wǎng)，得到復(fù)合纖維層；(2)將多層復(fù)合纖維層進(jìn)行復(fù)合后，再與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合，得到所述雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料。優(yōu)選的，所述靜電紡絲包括針頭法靜電紡絲、線(xiàn)電極法靜電紡絲、螺旋電極法靜電紡絲、梭電極法靜電紡絲、離心靜電紡絲、熔噴靜電紡絲。優(yōu)選的，所述用于靜電紡絲的納米纖維材料可采用溶液或者熔體形式，其中溶液中納米纖維材料的有效質(zhì)量濃度范圍為5％～50％。優(yōu)選的，所述外界擾動(dòng)風(fēng)分散的擾動(dòng)風(fēng)溫度為20～80℃，相對(duì)濕度為25％～98％。本專(zhuān)利技術(shù)的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：(1)本專(zhuān)利技術(shù)所得復(fù)合隔音材料具有優(yōu)良的吸音隔音性能，其對(duì)500Hz聲源的吸收系數(shù)達(dá)到0.3以上，對(duì)1000Hz聲源的吸收系數(shù)達(dá)到0.5以上。(2)本專(zhuān)利技術(shù)采用靜電紡絲得到納米纖維層，纖維直徑為50-1600nm，具有纖維直徑小、孔隙率高以及比表面積大等特點(diǎn)，適于吸音隔音材料的應(yīng)用。(3)本專(zhuān)利技術(shù)均采用可生物降解或光降解的聚合物制得，使得該高性能吸音隔音材料具有可全生物降解的特點(diǎn)，符合綠色環(huán)保的要求。(4)本專(zhuān)利技術(shù)所得復(fù)合隔音材料孔隙率高且具有三維立體蓬松結(jié)構(gòu)，可以使聲波在材料中傳播時(shí)引起更大粘性流動(dòng)損失，同時(shí)通過(guò)層疊的方法將各種聲學(xué)材料結(jié)合起來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)聲音在不同頻率下衰減的最大化。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1在本實(shí)施例中，具有微米結(jié)構(gòu)的可生物降解纖維為聚酯纖維。聚酯纖維經(jīng)過(guò)開(kāi)梳處理形成單纖維狀態(tài)，然后將其鋪疊堆積成具有單軸取向的網(wǎng)層，面密度為30g/m2，厚度為3mm。該聚酯纖維截面為圓形，具有一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)，纖維直徑為12μm。納米纖維層可采用針頭靜電紡絲成型制得，以聚乳酸作為納米纖維成纖原料。聚乳酸(PLA，Mw＝3×105g/mol)真空干燥后(60℃，12h)，采用氯仿為溶劑，配置成20％的溶液，磁力攪拌4h，靜置脫泡2h。將配好的PLA溶液進(jìn)行針頭法靜電紡絲成型，接收端為聚酯纖維網(wǎng)層，紡絲電壓為15kV，接收距離約為12cm，推進(jìn)速度為0.5ml/h，得到覆有納米纖維層的聚酯復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)層。納米纖維直徑為300-1000nm，納米纖維層克重為12.0g/m2。將復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)層真空干燥后進(jìn)行多層復(fù)合，得到克重為320g/m2的復(fù)合纖維網(wǎng)層。最后將復(fù)合纖維網(wǎng)層與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合，形成雜化結(jié)構(gòu)復(fù)合隔音材料。由上述方法制得的雜化結(jié)構(gòu)復(fù)合隔音材料對(duì)500Hz聲源的吸收系數(shù)達(dá)到0.38，對(duì)1000Hz聲源的吸收系數(shù)達(dá)到0.59，吸音性能較好。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，具有微米結(jié)構(gòu)的可生物降解纖維為生物基聚酰胺纖維。生物基聚酰胺纖維經(jīng)過(guò)開(kāi)梳處理形成單纖維狀態(tài)，然后將其鋪疊堆積成具有單軸取向的網(wǎng)層，面密度為30g/m2，厚度為3mm。該生物基聚酰胺纖維截面為非圓形，具有兩個(gè)空腔結(jié)構(gòu)，纖維直徑為10μm。納米纖維層可采用梭電極法靜電紡絲成型制得，以聚己內(nèi)酯作為納米纖維成纖原料。聚己內(nèi)酯(PCL，Mw＝8×104g/mol)真空干燥后(60℃，12h)，采用氯仿：DMF(4:1)為混合溶劑，配置成15％的溶液，磁力攪拌4h，靜置脫泡2h。將配好的PCL溶液進(jìn)行梭電極法靜電紡絲成型，接收端為生物基聚酰胺纖維網(wǎng)層，紡絲電壓為55kV，接收距離約為12cm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為15r/min，得到覆有納米纖維層的生物基聚酰胺纖維復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)層。納米纖維直徑為300-1000nm，納米纖維層克重為10.2g/m2。將復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)層真空干燥后進(jìn)行多層復(fù)合，得到克重為310g/m2的復(fù)合隔音氈層。最后將復(fù)合纖維網(wǎng)層與本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述復(fù)合隔音材料由具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維和納米纖維所構(gòu)成的復(fù)合纖維層與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合得到。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述復(fù)合隔音材料由具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維和納米纖維所構(gòu)成的復(fù)合纖維層與熔噴纖維層進(jìn)行復(fù)合得到。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述復(fù)合纖維層由可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層與納米纖維層復(fù)合得到，所述可生物降解或光降解纖維網(wǎng)層的克重為10～50g/m2，納米纖維層的克重為0.2～20g/m2；或所述復(fù)合纖維層是將覆有納米纖維的可生物降解或光降解纖維單纖維鋪疊成網(wǎng)層得到，鋪疊成網(wǎng)層的克重為10.2～70g/m2，其中納米纖維的復(fù)合量為0.2～20g/m2。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述復(fù)合隔音材料的克重為100～500g/m2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述可生物降解纖維包括聚酯纖維、生物基聚酰胺纖維、聚乳酸及其共聚物纖維、聚己內(nèi)酯及其共聚物纖維、聚羥基脂肪酸酯系聚合物纖維、聚酯-聚醚共聚物纖維、聚酯-酰胺共聚物纖維中的至少一種；所述可光降解纖維包括聚丙烯纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述具有微米結(jié)構(gòu)可生物降解或光降解纖維的纖維直徑為0.5-30μm，截面為圓形或者非圓形，含有或者不含有空腔結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雜化結(jié)構(gòu)可全生物降解復(fù)合隔音材料，其特征在于：所述納米纖維是指纖維直徑為50～1600nm的聚乳酸及其共聚物纖維、聚己內(nèi)酯及其共聚物纖維、聚羥基脂肪酸酯...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)玉蓉，歐陽(yáng)業(yè)東，張文韜，蔣智杰，陽(yáng)業(yè)林，邱志明，王保東，詹志城，王鳳霞，劉海敏，許偉鴻，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華南理工大學(xué)，廣州市三泰汽車(chē)內(nèi)飾材料有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44