一種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合高分子材料領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，更特別地涉 及一種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂是聚合物基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的基體樹脂之一，由具有環(huán)氧基的 化合物與多元羥基或多元醇化合物進(jìn)行縮聚反應(yīng)而制得的產(chǎn)品，具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐化 學(xué)腐蝕性、電氣絕緣性能、力學(xué)性能，以及易于加工、收縮率低、線脹系數(shù)小和成本低廉等優(yōu) 點。
[0003] 空心漂珠是從熱電廠粉煤灰中漂選出來的硅酸鋁質(zhì)空心珠體，其外觀為灰白粉狀 物，直徑為0. 125~0. 106m，是一種新型微粒材料，它具有導(dǎo)熱系數(shù)低、抗沖擊性能強、耐高 溫（800~1200°C)質(zhì)輕、吸音等特點，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0004] 隨著科技和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，噪聲污染已成為主要污染之一。同時，隨著環(huán)保意識 的增強，人們對聲音環(huán)境的要求也越來越高。吸聲降噪逐漸演變成為一個有關(guān)高科技、環(huán)境 以及人類協(xié)調(diào)發(fā)展急需解決的重要課題，如列車高速形勢所產(chǎn)生的噪聲與振動的吸收和隔 離等，尤其是潛艇的"隱聲"技術(shù)，由于潛艇用途是隱蔽，在現(xiàn)代反潛技術(shù)高度發(fā)展的時代， 潛艇是否具備良好的隱身性能至關(guān)重要，現(xiàn)代戰(zhàn)場上的主要矛盾已經(jīng)從"打擊"和"抗打擊" 逐步向"發(fā)現(xiàn)"和"抗發(fā)現(xiàn)"轉(zhuǎn)化，消聲技術(shù)的發(fā)展是提高潛艇戰(zhàn)斗力和生存能力的最有效 措施之一。
[0005] 空心漂珠的吸聲機理是：當(dāng)聲波作用到吸聲材料上遇到球形微粒時會產(chǎn)生散射， 分散入射的聲能，并發(fā)生波形的轉(zhuǎn)換，使縱波變?yōu)榧羟胁?，而剪切變形的損耗因子大于縱波 的損耗因子，這增加了聲波的損耗；同時，會使粒子產(chǎn)生振動，增加材料的弛豫吸收效果。
[0006] 傳統(tǒng)有高分子基吸音材料是以玻璃纖維填充增強為主，其原理是透聲性能好的玻 璃纖維增強復(fù)合材料制作夾層的面板，利用吸聲材料作夾層，這種結(jié)構(gòu)具有一定的隔音性 能；但是它的缺點在于玻璃纖維材料對低頻吸音效果差，而且不保溫，防水、防火的能力差， 實用效果一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提出一種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料及其制備方法，利用 有良好吸音性能的空心漂珠作為填充物，填充到環(huán)氧樹脂基體中，制備出有著良好吸音性 能的高分子材料。本發(fā)明還提出對空心漂珠表面化學(xué)改性，大大增加了空心漂珠與環(huán)氧樹 脂之間的界面相容性，也可以進(jìn)一步提高環(huán)氧樹脂的機械力學(xué)性能。固化后的環(huán)氧樹脂材 料，是一種質(zhì)輕，力學(xué)性能好，可靠性高，防火性能好，有著吸音，隔熱特性且易于成型的高 分子復(fù)合材料。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料，其由環(huán)氧樹脂基體、用于控制環(huán)氧樹脂 交聯(lián)固化的固化劑和空心漂珠組成；所述空心漂珠作為填料填充到所述環(huán)氧樹脂基體中。 所述環(huán)氧樹脂基體和固化劑構(gòu)成環(huán)氧樹脂固化體系。
[0010] 進(jìn)一步地，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂；更優(yōu)選地，為E-54、E-44或E_51。
[0011] 進(jìn)一步地，所述固化劑為多元胺類固化劑；更優(yōu)選地為4,4'_二氨基二苯基甲烷、 乙二胺或二氨基二苯基砜。
[0012] 進(jìn)一步地：所述空心漂珠是指火力發(fā)電廠的廢棄物粉煤灰用水選法提取出的漂浮 物，是一種直徑為0. 125mm到0. 106mm的空心球體。
[0013] 或者，更優(yōu)選的，所述空心漂珠是火力發(fā)電廠的廢棄物粉煤灰用水選法提取出的 漂浮物，直徑為0. 125mm到0. 106mm的空心球體，再利用表面改性劑進(jìn)行表面改性所得到的 改性空心球體。
[0014] 所述改性空心球體的制備方法，包括以下步驟：
[0015] 將未改性的空心漂珠置于去離子水中形成混合物，用超聲波分散儀使其充分分 散，加入表面改性劑，持續(xù)攪拌該混合物并將其pH值調(diào)節(jié)到酸性；將該混合物以超聲分散 儀加熱分散后將混合物靜置，去除液相物質(zhì)，固相物質(zhì)經(jīng)過無水乙醇充分沖洗后置于干燥 環(huán)境干燥。所述表面改性劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅 燒、正十八烷基二乙氧基硅烷、正十八烷基二乙氧基硅烷、或正十^烷基二乙氧基硅烷；所 述表面改性劑用量為所述空心漂珠的質(zhì)量的30%到75%;所述去離子水用量為所述空心漂 珠的質(zhì)量的1000%到3000%。所述調(diào)節(jié)混合物pH值手段為滴加0. 1摩爾/升的鹽酸水溶 液；將所述混合物pH值調(diào)節(jié)到pH3到pH5。所述混合物在以超聲分散儀加溫分散的加熱溫 度為55 °C到75 °C，分散時間為40分鐘到120分鐘。
[0016] 本發(fā)明還提供一種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料的制備方法，包括以下步 驟：
[0017] 將環(huán)氧樹脂加熱至粘度變小，加入空心漂珠，將該混合物在以超聲分散儀加熱分 散；將固化劑加入以上混合物中，再繼續(xù)加熱攪拌，待混合均勻后倒模固化。
[0018] 所述環(huán)氧樹脂加熱溫度為40°C到75°C;所述混合物在以超聲分散儀加溫分散的加 熱溫度為40°C到75 °C，分散時間為30分鐘到60分鐘。
[0019] 優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹脂的加熱方法為水浴加熱。
[0020] 優(yōu)選的，所述混合物加入固化劑后加熱攪拌，其加熱溫度為30°C到65°C，更優(yōu)選 地，加熱方法采用水浴加熱，加熱時間為3分鐘到15分鐘。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 1)本發(fā)明提出一種摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料的制備方法，利用空心漂珠 作為吸音材料摻雜到環(huán)氧基體中，解決了傳統(tǒng)玻璃纖維填充增強吸音材料的吸音效果差， 而且不保溫，防水、防火的能力差等問題。
[0023] 2)本發(fā)明提出對空心漂珠進(jìn)行表面化學(xué)改性，大大增加了鐵氧體與環(huán)氧樹脂之間 的界面相容性，使空心漂珠可以更均勻分散于環(huán)氧樹脂基體中，并可以提高該復(fù)合材料的 機械性能。
【具體實施方式】
[0024] 實施例1
[0025] 步驟1:取一定質(zhì)量的空心漂珠置于去離子水中形成混合物，混合物中空心漂珠 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %，用超聲波分散儀使其充分分散，加入正十二烷基三乙氧基硅烷，其質(zhì)量 為上述混合物質(zhì)量的6%，持續(xù)攪拌該混合物并滴加濃度為0. 1摩爾/升鹽酸水溶液，將該 混合物的pH值調(diào)節(jié)到pH4。把該混合物以超聲分散儀以70°C加熱，分散60分鐘后，將混 合物靜置并去除液相物質(zhì)。固相物質(zhì)經(jīng)過4次無水乙醇充分沖洗后，置于干燥環(huán)境干燥，備 用。
[0026] 步驟2:將體積組分比例40份環(huán)氧樹脂E-51放入燒瓶中，60°C水浴加熱攪拌，待 環(huán)氧樹脂E-51粘度降低后將20份步驟1制備的表面改性空心漂珠加入燒瓶中，將該燒瓶 放入超聲分散儀以65°C加熱，分散45分鐘；將40份固化劑4,4' -二氨基二苯基甲燒加入 燒瓶中，將混合物充分?jǐn)嚢璨⒁?0°C加熱10分鐘。將混合物倒入模具在80°C下真空固化； 固化后脫模，制得摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料。
[0027] 實施例2
[0028] 將體積組分比例40份環(huán)氧樹脂E-51放入燒瓶中，60°C水浴加熱攪拌，待環(huán)氧樹脂 E-51粘度降低后將20份空心漂珠加入燒瓶中，將該燒瓶放入超聲分散儀以60°C加熱，分散 45分鐘；將20份固化劑乙二胺加入燒瓶中，將混合物充分?jǐn)嚢璨⒁?5°C加熱5分鐘；將混 合物倒入模具在80°C下真空固化；固化后脫模，制得摻雜空心漂珠的吸音環(huán)氧樹脂材料。
[0029] 實施例3
[0030] 步驟1 :取一定質(zhì)量的空心漂珠去離子水中形成混合物，其中空心漂珠的質(zhì)量分 數(shù)為10 %，用