本發(fā)明涉及高分子聲學(xué)材料，具體涉及一種具有頻率選擇性的納米tio2摻雜聚氨酯吸聲泡沫，及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)聚氨酯泡沫依賴多孔結(jié)構(gòu)吸收中高頻噪聲（>4000?hz），但對(duì)低頻聲波（<2000hz）吸聲系數(shù)普遍低于0.4，導(dǎo)致人聲頻段（300-3400?hz）信號(hào)衰減。常規(guī)填料（如碳纖維、玻璃微珠）雖能提升吸聲效率，但缺乏頻率選擇性，寬頻吸收干擾語音通信。此外，高孔隙率（>90%）設(shè)計(jì)易犧牲力學(xué)強(qiáng)度（壓縮強(qiáng)度<50?kpa），導(dǎo)致壓縮形變后吸聲性能下降。現(xiàn)有納米復(fù)合材料（如碳納米管、二氧化硅氣凝膠）雖可優(yōu)化阻尼或孔隙率，但存在電磁干擾、脆性大或抗疲勞性差等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種頻率選擇性納米tio2摻雜聚氨酯吸聲泡沫及其制備方法、應(yīng)用，以解決上述技術(shù)問題。

2、一種頻率選擇性納米tio2摻雜聚氨酯吸聲泡沫，包含以下組分：基體材料，功能填料，發(fā)泡劑，其中，所述功能填料為表面羥基化納米tio2，其含量為1wt%，所述發(fā)泡劑為水，其含量為0.4-0.9?wt%，其余為基體材料，所述基體材料包含以下組分，聚氧乙基甘油醚：75-78?wt%、甲苯二異氰酸酯：20-22?wt%、三乙醇胺：0.2-0.5wt%、二月桂酸二丁基錫：0.2-0.5?wt%、硅油：0.3-0.7?wt%。

3、進(jìn)一步地，表面羥基化納米tio2的粒徑為50±5?nm。

4、進(jìn)一步地，所述納米tio2的孔徑分布為1.39±0.39?mm，開孔率為75-80%。

5、進(jìn)一步地，所述泡沫厚度為5?mm時(shí)，4000-6300?hz頻段平均吸聲系數(shù)≥0.9，500至4000?hz頻段平均吸聲系數(shù)≤0.3，拉伸強(qiáng)度≥12?kpa，60%應(yīng)變壓縮耗散能≥250?kj/m3。

6、更進(jìn)一步地，提供一種上述吸聲泡沫的制備方法，包括以下步驟：

7、（a）預(yù)混液制備：將聚氧乙基甘油醚、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、硅油、水混合，以600-1000?rpm攪拌20-60分鐘；

8、（b）發(fā)泡漿料制備：向步驟（a）的預(yù)混液中加入甲苯二異氰酸酯及納米tio2，以1000-1400?rpm高速攪拌5-15秒，利用納米顆粒成核效應(yīng)控制泡孔生長(zhǎng)；

9、（c）固化成型：將發(fā)泡漿料注入模具，室溫固化20-60分鐘。

10、進(jìn)一步地，室溫固化的條件為溫度20-25℃、濕度≤60%。

11、更進(jìn)一步地，提供一種上述吸聲泡沫的應(yīng)用，用于以下場(chǎng)景之一：

12、（1）汽車艙內(nèi)：貼合于車門或頂棚，抑制發(fā)動(dòng)機(jī)高頻4000-6000?hz噪聲；

13、（2）高鐵隔音：作為座椅背板夾層材料，吸收輪軌摩擦5000-6300?hz噪聲；

14、（3）工業(yè)設(shè)備：包裹壓縮機(jī)或電機(jī)外殼，定向衰減高頻>4000?hz機(jī)械振動(dòng)。

15、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明的有益效果是：

16、通過納米摻雜、孔徑調(diào)控與工藝優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)吸聲材料低頻效率低、寬頻吸收干擾語音通信及力學(xué)性能差的問題，兼具高效頻選吸聲、力學(xué)強(qiáng)化與工程適用性。

17、在5?mm厚度下，材料對(duì)4000-6300?hz高頻噪聲的平均吸聲系數(shù)≥0.9（峰值達(dá)0.94@5000?hz），而對(duì)500-4000?hz人聲頻段的平均吸聲系數(shù)≤0.3，實(shí)現(xiàn)“高頻吸收-低頻通透”的智能頻選效果。

18、力學(xué)性能與吸聲效率協(xié)同提升，拉伸強(qiáng)度達(dá)12.91?kpa，較純聚氨酯泡沫提升44%，納米tio2作為剛性填料抑制裂紋擴(kuò)展。

19、壓縮耗散能在60%應(yīng)變下達(dá)252.85?kj/m3（提升110%），循環(huán)5次后能量耗散率保持≥90%，動(dòng)態(tài)氫鍵網(wǎng)絡(luò)的斷裂-重組機(jī)制增強(qiáng)抗疲勞性能。

20、厚度調(diào)控靈活：10?mm厚度時(shí)低頻吸聲系數(shù)提升至0.5-0.6，高頻仍保持≥0.8，滿足不同場(chǎng)景需求。

21、多尺度結(jié)構(gòu)優(yōu)化，穩(wěn)定聲學(xué)性能，孔徑均勻分布（1.39±0.39?mm），開孔率77.54%（astm?d6226標(biāo)準(zhǔn)），抑制低頻聲波衍射穿透。

22、納米tio2通過成核效應(yīng)細(xì)化孔徑，其表面羥基與聚氨酯硬段形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，提升界面結(jié)合強(qiáng)度及高頻聲能耗散效率。

23、制備工藝簡(jiǎn)捷且環(huán)保，采用梯度發(fā)泡工藝（1200?rpm攪拌7秒）和室溫固化（20-25℃，濕度≤60%），無需復(fù)雜設(shè)備或高溫條件。以水為發(fā)泡劑，避免揮發(fā)性有機(jī)物排放，工藝周期短（≤60分鐘）。

24、應(yīng)用場(chǎng)景精準(zhǔn)適配，適用于需抑制高頻噪聲同時(shí)保留人聲信號(hào)的場(chǎng)景，如汽車艙內(nèi)（車門/頂棚降噪）、高鐵隔音（座椅背板夾層）及工業(yè)設(shè)備（壓縮機(jī)/電機(jī)包裹），定向吸收4000-6300?hz噪聲。

25、應(yīng)當(dāng)理解，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中所描述的內(nèi)容并非旨在限定本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，亦非用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的描述變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種頻率選擇性納米tio2摻雜聚氨酯吸聲泡沫，其特征在于，包含以下組分：基體材料，功能填料，發(fā)泡劑，其中，所述功能填料為表面羥基化納米tio2，其含量為1wt%，所述發(fā)泡劑為水，其含量為0.4-0.9?wt%，其余為基體材料，所述基體材料包含以下組分，聚氧乙基甘油醚：75-78?wt%、甲苯二異氰酸酯：20-22?wt%、三乙醇胺：0.2-0.5wt%、二月桂酸二丁基錫：0.2-0.5?wt%、硅油：0.3-0.7?wt%。

2.如權(quán)利要求1所述的吸聲泡沫，其特征在于，表面羥基化納米tio2的粒徑為50±5?nm。

3.如權(quán)利要求2所述的吸聲泡沫，其特征在于，所述納米tio2的孔徑分布為1.39±0.39mm，開孔率為75-80%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲泡沫，其特征在于，所述泡沫厚度為5?mm時(shí)，4000-6300hz頻段平均吸聲系數(shù)≥0.9，500至4000?hz頻段平均吸聲系數(shù)≤0.3，拉伸強(qiáng)度≥12?kpa，60%應(yīng)變壓縮耗散能≥250?kj/m3。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述吸聲泡沫的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（a）預(yù)混液制備：將聚氧乙基甘油醚、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、硅油、水混合，以600-1000rpm攪拌20-60分鐘；（b）發(fā)泡漿料制備：向步驟（a）的預(yù)混液中加入甲苯二異氰酸酯及納米tio2，以1000-1400?rpm高速攪拌5-15秒，利用納米顆粒成核效應(yīng)控制泡孔生長(zhǎng)；（c）固化成型：將發(fā)泡漿料注入模具，室溫固化20-60分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述室溫固化的條件為溫度20-25℃、濕度≤60%。

7.一種權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述吸聲泡沫的應(yīng)用，其特征在于，用于以下場(chǎng)景之一：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種頻率選擇性納米TiO<subgt;2</subgt;摻雜聚氨酯吸聲泡沫及其制備方法與應(yīng)用，吸聲泡沫，包含以下組分：基體材料，功能填料，發(fā)泡劑，其中，所述功能填料為表面羥基化納米TiO<subgt;2</subgt;，其含量為1wt%，所述發(fā)泡劑為水，其含量為0.4?0.9?wt%，其余為基體材料。本發(fā)明通過納米TiO<subgt;2</subgt;摻雜與梯度發(fā)泡工藝，成功開發(fā)出一種具有頻率選擇性的聚氨酯吸聲泡沫，兼具高頻定向降噪、低頻信號(hào)保留及優(yōu)異力學(xué)性能，可廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)及建筑領(lǐng)域，填補(bǔ)了現(xiàn)有吸聲材料在頻選特性與實(shí)用性上的技術(shù)空白。

技術(shù)研發(fā)人員：殷善開,王慧,李林鵬,侯成義,蔡菁菁,盧思宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海市第六人民醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15