聚氨酯泡沫塑料作為良好的吸聲、隔音和隔熱材料等被廣泛地應用于運輸、建筑、包裝以及冷藏等行業(yè)領(lǐng)域，聚氨酯泡沫塑料一般可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)以及軟質(zhì)泡沫塑料等。洛陽天江化工新材料有限公司將它們的隔音性能總結(jié)如下：硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料以閉孔為主，具有優(yōu)異的隔音以及隔熱性能;半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料為半開孔、半閉孔結(jié)構(gòu)，具有一定的隔音和吸聲性能;軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料則以開孔為主，其隔音性能較差，但具有優(yōu)異的吸聲性能。下面，洛陽天江化工的專家主要就制備工藝以及隔音吸聲性能兩方面對聚氨酯隔音泡沫塑料做出了介紹。
一、聚氨酯隔音泡沫塑料的制備工藝
1、直接成型法
直接成型法的具體操作工序為：通過高壓發(fā)泡機或高速攪拌機將多元醇、多異氰酸酯以及發(fā)泡劑和催化劑直接注入封閉的模具中(反應注射成型)或攪拌5-10s后注入模具中(澆注成型)反應發(fā)泡，然后采用冷固化或者逐步加熱固化的方式在1000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5s后注入模具中，靜置3min后取出，最后在濕度為25.5%的環(huán)境中放置24h，從而制得吸聲性能優(yōu)良的聚氨酯隔音泡沫塑料，這種方法所制得的聚氨酯泡沫塑料具備良好的低頻吸聲性能。
2、復合法
復合法是通過將聚氨酯泡沫塑料與穿孔板、纖維、吸聲棉、混凝土以及沙漿等進行復合來制備吸聲夾芯復合材料的一種方法。這種方法的具體操作步驟為：在兩層混凝土輕質(zhì)墻板(或穿孔板、纖維、吸聲棉以及沙漿)之間澆注一層聚氨酯硬泡夾芯層，以此來獲得吸聲性能良好的復合結(jié)構(gòu)材料。采用這種方法所制得的復合隔音材料具有減振隔音、保溫防水、質(zhì)量輕以及比強度高等特點。此外，相關(guān)文獻報道了一種新型的墻體保溫層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新之處在于將聚氨酯硬質(zhì)泡沫作為芯層，然后在底部涂上一層防潮底漆，頂部依次為砂漿層、膠粉聚苯顆粒層、抗裂砂漿復合耐堿網(wǎng)布、膩子和外墻涂料，這種新型結(jié)構(gòu)具有保溫、防水、隔音、吸振等多種功能。
3、回收重塑法
回收重塑法是將廢舊的聚氨酯泡沫粉碎成顆粒狀，然后再與短纖維以及新的聚氨酯膠粘劑按照一定的比例混合，之后將混合料液倒入模具中，用蒸汽熱壓成型，最后再經(jīng)過熟化處理，以此來獲得吸聲材料的一種方法。通常，這種方法所用到的短纖維為麻纖維、棉纖維、動物纖維或合成纖維，膠粘劑為改性異氰酸酯膠粘劑。
二、聚氨酯隔音泡沫塑料的隔音吸聲性能
聚氨酯隔音泡沫塑料的吸聲性能與其密度、厚度、開孔率和泡孔的大小及均勻性等有關(guān)，例如，開孔型聚氨酯泡沫塑料之所以具備良好的吸聲性能，就是由其獨特的微孔結(jié)構(gòu)所決定的。
開孔型聚氨酯泡沫材料內(nèi)部具有大量孔徑細小且分布均勻的微孔結(jié)構(gòu)，這些微孔結(jié)構(gòu)在材料內(nèi)部互相連通、彼此貫穿，且微孔均向外敞開，與外界相通，從而使得聲波易于進入微孔內(nèi)而被材料所吸收，正是由于這類微孔結(jié)構(gòu)的存在，使得開孔型聚氨酯泡沫塑料具有了良好的吸聲性能。洛陽天江化工的專家對此做出的解釋為能量的轉(zhuǎn)化(即從聲能到熱能的轉(zhuǎn)化)：當聲波入射到開孔型聚氨酯泡沫塑料的表面時，首先，由于聲波產(chǎn)生的振動而引起了材料表面的微孔或間隙內(nèi)的空氣發(fā)生運動，導致空氣與微孔的孔壁之間產(chǎn)生摩擦，同時產(chǎn)生了粘滯力，從而使得相當一部分的聲能轉(zhuǎn)化為熱能，導致聲能衰減、反射聲減弱以達到吸聲的目的;其次，由于空氣在絕熱收縮中升溫，在絕熱膨脹中降溫這一特性導致其發(fā)生了熱傳導作用而使聲能衰減，且微孔中的空氣和孔壁與纖維之間不斷發(fā)生熱交換所引起的熱損失，也使得聲能進一步衰減。
此外，由于聚氨酯泡沫塑料屬于高分子材料，其分子鏈段較長，從而極易發(fā)生卷曲和相互纏結(jié)，當受到聲波振動時，這些互相纏結(jié)的分子鏈段通過主鏈中單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而不斷改變自身的分子構(gòu)象，并進行運動滑移以解開纏結(jié)而產(chǎn)生了內(nèi)摩擦(即由于“筋絡(luò)”的振動和變形產(chǎn)生了能量的附加損耗)，從而將外加的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑸⒁?，這一過程也損耗了一部分能量，從而使得材料具有了更好的吸聲性能。
此外，洛陽天江化工的專家還給出了增強聚氨酯材料隔音吸聲性能的方法，即根據(jù)共振吸聲原理，將復合吸聲結(jié)構(gòu)中的聚氨酯泡沫芯材制成狹縫尖劈的形狀，這一方法有效地調(diào)節(jié)了復合材料的吸聲頻率特性，從而提高了材料的平均吸聲系數(shù)，使得材料具備了更好的隔音吸聲性能。
在當前國內(nèi)外的聚氨酯市場在，聚氨酯隔音吸聲泡沫塑料仍舊處于應用研究的初始階段，尚未形成較為系統(tǒng)的方法和理論，除此之外，對其吸聲機理以及吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究也才剛剛起步。但不可否認的一點是，隨著理論研究的不斷深入以及吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的逐步完善，聚氨酯隔音泡沫塑料的應用范圍必將不斷拓寬。 |
