具有隔音功能的建筑材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有隔音功能的建筑材料及其制备方法，建筑材料从上至下依次包括上基层、硬质泡沫层、复合层和下基层，复合层由吸音层、聚氨酯弹性体层和隔音层组成，聚氨酯弹性体层包括水性聚氨酯、二氧化硅气凝胶、若干支撑组件和减震组件，二氧化硅气凝胶分散在水性聚氨酯中，支撑组件和减震组件垂直等距分散在水性聚氨酯和二氧化硅气凝胶之间；本发明专利技术采取双层声屏障联合结构和聚氨酯弹性体层，噪音在传递过程中，声音通过数次的跨介质传播，致使声音能量逐步衰减或大量消耗，可以有效地阻挡和吸收噪音，隔音效果优异；本发明专利技术的建筑材料结构设计合理，内含硬质泡沫层，上基层和下基层的硬度较大，内部吸音层质地较轻，可随意裁剪，操作简便。操作简便。操作简便。

【技术实现步骤摘要】
具有隔音功能的建筑材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种具有隔音功能的建筑材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]2015年4月世卫组织和欧盟合作研究中心公开了一份关于噪音对健康影响的全面报告《噪音污染导致的疾病负担》。尽管对象是欧盟等发达国家，但他们却第一次指出噪音污染不仅只是让人烦躁，睡眠质量差，更会引发或触发心脏病、耳鸣等疾病，从而减少人的寿命。噪音危害已成为继空气污染之后人类公认的第二健康杀手。
[0003]噪音在日常生活中随处可见，普通的隔音建筑材料减弱透射声能阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气，相反它的材质应该是重而密实，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙，有较大的重量。由于这类隔音材料密实，难于吸收和透过声能而反射能强，所以其吸音性能差。由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。该材料的声阻抗可变范围较大(103‑
107kg/m2·
s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料，如常用声阻匝Zp＝1.5
×
107kg/m2·
s的压电陶瓷作为超声波的发生器和探测器，而空气的声阻只有400kg/m2·
s。专利CN 111792907 A公开了一种墙面隔音材料的制造方法，利用植物纤维、泡沫混凝土、硅气凝胶及其添加剂和水泥
‑
石膏料混合填料，制备了隔音效果优异、高温稳定性和粘结性良好的隔音材料颗粒。但是植物纤维的原材料处理工艺繁琐，与泡沫混凝土均需要粉碎和过筛过程，生产周期长。除此之外，产品形状为颗粒状，使用时与涂料通过简单的物理粘结作用结合在一起，粘结性不强且易分散不均匀，可能会影响材料的隔音效果。专利CN 103848609 B公开了一种复合隔音板，由重量百分比的粉煤灰、树脂、纤维材料和金属材料铝镁等制成，能够阻断较低音频噪音的传播，但是添加无机金属材料，成本较一般材料高，且易造成材料的机械强度较差，此外，植物纤维易吸水导致发霉，在树脂间分布不均匀，与其他组分结合不紧密，造成隔音板使用寿命短，经济性较差。Alireza Dourbash等(Preparation and characterization of polyurethane/silica aerogel nanocomposite materials[J].Journal of Applied Polymer Science,2016.)采用二氧化硅气凝胶制备了一种具有隔音性能的聚氨酯/气凝胶复合材料，隔音性能优异，具有很高的强度和良好的耐腐蚀性能，气凝胶的加入，增加了聚氨酯表面和水滴之间的接触角，能够实现这些材料的阻水性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种具有隔音功能的建筑材料用于解决现有的建筑材料隔音性能和环保性差的问题，能够有效对噪音进行吸收和阻隔，并且具有一定的保温和阻燃性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0006]一种具有隔音功能的建筑材料，其从上至下依次包括上基层、硬质泡沫层、复合层
和下基层。
[0007]其中，复合层紧贴硬质泡沫层和下基层之间，复合层由吸音层(即第一声屏障)、聚氨酯弹性体层和隔音层(即第二声屏障)组成，聚氨酯弹性体层位于吸音层和隔音层之间(即聚氨酯弹性体层紧密贴合在第一声屏障与第二声屏障的内壁上)，聚氨酯弹性体层包括水性聚氨酯、二氧化硅气凝胶、支撑组件和减震组件，二氧化硅气凝胶分散在水性聚氨酯中，支撑组件和减震组件垂直等距分散在水性聚氨酯和二氧化硅气凝胶之间。
[0008]进一步地，聚氨酯弹性体层的制备过程：将二异氰酸酯、二元醇、丙酮和二月桂酸二丁基锡混合反应，得到混合液；在混合液中加入三乙胺进行中和反应，之后加入去离子水和乙二胺得到水性聚氨酯乳液；在水性聚氨酯乳液中加入二氧化硅气凝胶，得到二氧化硅气凝胶/水性聚氨酯体系；在二氧化硅气凝胶/水性聚氨酯体系中加入支撑组件和减震组件，常温下固化即可。实际上，支撑组件和减震组件在二氧化硅气凝胶/水性聚氨酯体系呈不流动状态时以等距分布的方式添加。
[0009]进一步地，二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种以上。
[0010]进一步地，二元醇选自聚己内酯二醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯、聚丙二醇或聚硅氧烷二醇中的一种以上。
[0011]实际上，聚氨酯弹性体层具备耐臭氧、耐辐射、耐低温、粘结力强、消音、减震、隔热等优点。除此以外，还具备一定能的弹性性能和耐冲击性，并且聚氨酯弹性体质地轻，可替代部分其他的组成材料如硬度较大的上下基材的使用，以减轻材料整体的重量。在聚氨酯弹性体层的制备后期即固化过程中，可以在其内部填充支撑组件和减震组件，这是其它组成材料所不能满足的。
[0012]进一步地，支撑组件选自钢管、H型钢、角钢或硬质塑料中的一种以上。其中，硬质塑料的邵氏硬度D≥65。
[0013]进一步地，减震组件选自弹簧、橡胶或弹簧钢中的一种以上。
[0014]进一步地，吸音层为疏松、多孔的吸音板，可以为木质吸音板、矿棉吸音板或布艺吸音板中的一种以上。吸音层的厚度为0.1
‑
0.15cm。
[0015]进一步地，隔音层选自隔音棉或隔音板中的一种以上，隔音层的厚度为0.1
‑
0.15cm。
[0016]进一步地，硬质泡沫层选自聚氨酯塑料泡沫板、硅酸铝纤维板或聚乙烯泡沫塑料中的一种以上。硬质泡沫层为具有保温或阻燃作用的保护层，硬质泡沫层的厚度为0.05
‑
0.1cm。
[0017]进一步地，上基层选自木质基材、塑料基材或铝合金基材中的一种以上。
[0018]进一步地，下基层选自刚性的木质基材、铝合金基材、塑钢、石膏板或硬质纤维板中的一种以上，下基层的厚度为0.15
‑
0.2cm。
[0019]进一步地，刚性的木质基材选自细木工板、三聚氰胺板、木塑板或三合板中的一种以上。
[0020]进一步地，具有隔音功能的建筑材料还包括上支撑层和下支撑层，上支撑层紧贴上基层和硬质泡沫层之间，下支撑层紧贴复合层和下基层之间。上支撑层和下支撑层均选
自多层高强度玻璃纤维网或烧结金属网中的一种以上。
[0021]一种上述的具有隔音功能的建筑材料的制备方法，其包括如下步骤：
[0022](1)、制备上基材：在上基层的内侧平铺硬质泡沫层，通过胶合的方式连接在一起；
[0023](2)、制备聚氨酯弹性体层：将二异氰酸酯、二元醇、丙酮和二月桂酸二丁基锡混合反应，得到混合液；在混合液中加入三乙胺进行中和反应，之后加入去离子水和乙二胺得到水性聚氨酯乳液；在水性聚氨酯乳液中加入二氧化硅气凝胶，在常温常压下搅拌20mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：其从上至下依次包括上基层(1)、硬质泡沫层(3)、复合层和下基层(8)；所述复合层由吸音层(4)、聚氨酯弹性体层(5)和隔音层(6)组成，所述聚氨酯弹性体层(5)位于吸音层(4)和隔音层(6)之间，所述聚氨酯弹性体层(5)包括水性聚氨酯(9)、二氧化硅气凝胶(10)、支撑组件(11)和减震组件(12)，所述二氧化硅气凝胶(10)分散在水性聚氨酯(9)中，所述支撑组件(11)和减震组件(12)垂直等距分散在水性聚氨酯(9)和二氧化硅气凝胶(10)之间。2.根据权利要求1所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述聚氨酯弹性体层(5)的制备过程：将二异氰酸酯、二元醇、丙酮和二月桂酸二丁基锡混合反应，得到混合液；在所述混合液中加入三乙胺进行中和反应，之后加入去离子水和乙二胺得到水性聚氨酯乳液；在所述水性聚氨酯(9)乳液中加入二氧化硅气凝胶(10)，得到二氧化硅气凝胶/水性聚氨酯体系；在所述二氧化硅气凝胶/水性聚氨酯体系中加入支撑组件(11)和减震组件(12)，常温下固化即可；优选地，二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的一种以上；优选地，二元醇选自聚己内酯二醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯、聚丙二醇或聚硅氧烷二醇中的一种以上。3.根据权利要求2所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述支撑组件(11)选自钢管、H型钢、角钢或硬质塑料中的一种以上。4.根据权利要求2所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述减震组件(12)选自弹簧、橡胶或弹簧钢中的一种以上。5.根据权利要求1所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述吸音层(4)选自木质吸音板、矿棉吸音板或布艺吸音板中的一种以上，所述吸音层(4)的厚度为0.1
‑
0.15cm。6.根据权利要求1所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述隔音层(6)选自隔音棉或隔音板中的一种以上，所述隔音层(6)的厚度为0.1
‑
0.15cm。7.根据权利要求1所述的具有隔音功能的建筑材料，其特征在于：所述硬质泡沫层(3)选自聚氨酯塑料泡沫板、硅酸铝纤维板或聚乙烯泡沫塑料中的一种以上，所述硬质泡沫层(3)的厚度为0.05
‑
0.1cm。8.根据权利要求1所述的具有隔音功能的建...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽丽，刘岩，辛斌杰，周园园，严庆帅，周曦，于佳，谢翔宇，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：