一种环保型静音复合材料的生产工艺的制作方法

本发明涉及金属基复合材料，尤其涉及一种环保型静音复合材料的生产工艺。

背景技术：

1、随着现代工业的快速发展和人们生活水平的提高，对于材料性能的要求也日益增加。特别是在噪声污染日益严重的今天，开发一种既环保又具有良好静音性能的复合材料显得尤为重要。传统的静音材料往往难以同时满足环保、高效减振降噪、耐用等多方面的要求。因此，研究和开发新型环保型静音复合材料成为了当前材料科学领域的一个研究热点。

2、现有的静音复合材料多由橡胶、塑料、玻璃纤维等材料制成，虽然这些材料具有一定的静音效果，但也存在着不少问题。

3、环保性能不足：许多传统的静音材料，如橡胶和某些塑料，在生产和使用过程中可能释放有害物质，对环境和人体健康造成危害。同时，这些材料往往难以降解，给环境带来长期负担。

4、耐久性差：现有的静音材料在长时间使用后，其静音性能往往会因为材料老化、磨损等原因而大幅下降。

5、制造工艺复杂且能耗高：传统静音材料的制造工艺通常较为复杂，需要消耗大量的能源，这与当前节能减排的环保理念相悖。

6、功能单一：现有的静音材料往往只注重减振降噪的功能，而忽视了其他如强度、耐腐蚀性、防静电等多功能性需求，且适用领域单一。

7、因此，我们提出了一种环保型静音复合材料的生产工艺，可广泛应用于生活饮用水水箱、消防水箱、化工储罐、地埋水池、游泳池、养殖池、室内外护墙板、门板、桌面板、屋面等领域，且节能环保、不褪色，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环保型静音复合材料的生产工艺。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种环保型静音复合材料，包括如下重量份数的各组分：pe高分子材料10～20份、金属板材100～150份、生物基聚酯纤维10～15份、相变材料微胶囊5～10份、纳米硅酸盐3～5份、导电填料5～10份、交联剂1～3份、增塑剂2～4份、粘合剂2～4份。

4、作为优选的技术方案：

5、如上所述的一种环保型静音复合材料，包括如下重量份数的各组分：pe高分子材料15份、金属板材120份、生物基聚酯纤维12份、相变材料微胶囊6份、纳米硅酸盐4份、导电填料7份、交联剂2份、增塑剂3份、粘合剂3份。

6、如上所述的一种环保型静音复合材料，所述pe高分子材料选择聚乙烯，pe高分子材料的分子量在100000～300000道尔顿，在190℃/2.16kg条件下，熔融指数在1～10g/10min；所述金属板材选用铝板、钢板、铜板中的一种或多种，金属板材的厚度在0.1～0.5mm，表面粗糙度ra值小于0.8μm；所述生物基聚酯纤维为玉米淀粉制成的生物基聚酯纤维，所述生物基聚酯纤维的纤维直径在10～30μm之间，纤维长度在3～12mm；所述相变材料微胶囊包含相变材料石蜡，所述相变材料微胶囊的微胶囊直径在5～50μm，相变温度范围在20～30℃；所述导电填料选用炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种，所述交联剂采用硅烷交联剂，所述增塑剂为环氧类增塑剂及柠檬酸酯类增塑剂中的一种，所述粘合剂为植物基粘合剂、水性聚氨酯粘合剂及生物基复合粘合剂中的一种或多种。

7、如上所述的一种环保型静音复合材料，所述pe高分子材料的高分子链上具有n+1级分支结构，每个分支结构的长度是主链长度的1/3～1/2，和/或高分子链上具有多个交联点；

8、设定分支结构的长度与主链长度的比例为r_{branch}，则：

9、r_{branch}＝\frac{l_{branch}}{l_{main}}

10、其中，l_{branch}为分支结构的平均长度；l_{main}为主链的长度；用于确保分支结构的长度是主链长度的1/3～1/2；

11、设定分支结构的复杂度为c_{branch}，则：

12、c_{branch}＝\frac{n_{branches}}{n_{levels}}

13、其中，n_{branches}：总的分支数量；n_{levels}：分支结构的级数；这个复杂度指标评估分支结构对材料性能的影响；

14、设定交联点的密度为d_{crosslink}，则：

15、d_{crosslink}＝\frac{n_{crosslink}}{l_{chain}}

16、其中，n_{crosslink}：高分子链上的交联点数量；l_{chain}：高分子链的总长度，包括主链和分支链；交联点密度反映了高分子链的交联程度；

17、所述相变材料微胶囊的壳层在温度变化时发生可逆的形变，在低温时呈现紧密排列的线性结构，高温时则变为疏松的网络结构，从而实现更高效的温度调控。

18、如上所述的一种环保型静音复合材料，所述生物基聚酯纤维的内部具有蜂巢结构的一次预网络和二次预网络结构；

19、设定预网络结构中的网络单元孔隙率为p，则：

20、p＝1-\frac{v_{material}}{v_{total}}

21、其中，v_{material}：网络结构中材料的体积；v_{total}：网络结构的总体积，包括材料和孔隙；孔隙率p用于描述网络结构中空隙所占的比例，反映了纤维内部的空隙情况；

22、设定网络密度为rho_n，则：

23、rho_n＝\frac{n}{a}

24、其中，rho_n：网络密度，表示单位面积内的网络单元数量；n：网络单元的数量；a：所考察区域的面积；网络密度rho_n反映了网络单元的密集程度，对纤维的力学性能和吸声性能有影响；

25、设定网络连通性系数为c，则：

26、c＝\frac{n_c}{n_t}

27、其中，c：网络连通性系数；n_c：相互连通的网络单元数量；n_t：网络单元的总数量；网络连通性系数c用于评估网络结构中单元之间的连通程度，对材料的透气性和声波传播特性有重要影响；

28、设定预网络结构的平均孔径为d_{pore}，则：

29、d_{pore}＝\frac{\sum_{i＝1}^{n}d_i}{n}

30、其中，d_{pore}：预网络结构的平均孔径；d_i：第i个孔的直径；n：孔的数量；平均孔径d_{pore}反映了预网络结构中孔隙的大小，对材料的吸声性能和透气性有直接影响。

31、如上所述的一种环保型静音复合材料，所述金属板材表面经过处理形成微观上的三维波纹结构；所述纳米硅酸盐的表面带有正负电荷，通过静电作用与复合材料中的其他组分紧密结合，形成稳定的立体网络结构；所述导电填料具有线性排列的导电通道，和/或通过表面处理在复合材料中形成三维导电网络，从而有效提高材料的导电性能和抗静电能力。

32、本发明的第二发明提供了一种环保型静音复合材料的生产工艺，包括以下步骤：

33、s1：选择生物降解的pe高分子材料作为基础，利用超声波处理器对pe高分子材料进行预处理，使其分子链部分断裂，增加活性点，而后将pe高分子材料与增塑剂在低速混合机中预混合，使增塑剂均匀渗透到pe中；

34、s2：加入交联剂，采用生物基交联剂，含有多个活性官能团的植物提取物，继续混合与pe高分子材料中的活性点反应，在60～80℃的温度下，混合反应2～4小时，形成初步的交联网络；

35、s3：在压力为100～300mpa的条件下，通过高压均质机将导电填料在pe高分子材料中均匀分散，得到pe高分子材料基层；

36、s4：在pe高分子材料基层上，在180～220℃的温度下通过热熔粘合技术贴合一层生物基聚酯纤维网，增强复合材料的强度和韧性，在80～120℃条件下在生物基聚酯纤维网上再贴合一层含有相变材料微胶囊及纳米硅酸盐的薄膜，用于吸音和隔音，得到pe高分子复合材料；

37、s5：采用化学蚀刻或激光刻蚀技术，在金属板材表面形成微观三维波纹结构，将金属卷板材通过校平、高频加热至150～200℃，而后涂覆粘合剂并将金属板材和pe高分子复合材料在5～15mpa条件下滚压对齐，使其紧贴在同一面上进行热压复合，持续时间10～30秒；

38、s6：热压完成后，同时用冷却空调进行同步冷却，使粘合剂充分固化，再进行收卷或按需要的尺寸开平，得到静音复合材料。

39、作为优选的技术方案：

40、如上所述的一种环保型静音复合材料的生产工艺，还包括：使用生物基涂料对复合材料进行表面处理，提高其耐磨、耐腐蚀和防静电性能，通过光固化技术和/或冷风快速冷却，使涂料在短时间内快速固化，减少能耗和污染。

41、如上所述的一种环保型静音复合材料的生产工艺，所述s1中，选择生物降解的pe高分子材料作为基础，利用超声波处理器对pe高分子材料进行预处理，频率为20～40khz，处理时间持续10～30分钟，使其分子链部分断裂，增加活性点，而后将pe高分子材料与增塑剂在低速混合机中预混合，转速控制在50～100rpm，混合时间在30～60分钟，使增塑剂均匀渗透到pe中。

42、如上所述的一种环保型静音复合材料的生产工艺，在pe高分子材料的高分子链上引入n+1级分支结构，确保每个分支结构的长度是主链长度的1/3～1/2，通过化学交联或辐射交联的方式，在高分子链上形成多个交联点，提升材料强度和耐热性，将生物基聚酯纤维进行预处理，使其内部形成稳定的蜂巢结构预网络。

43、与现有技术相比，本发明选用了生物降解的pe高分子材料作为基础，结合了生物基聚酯纤维、相变材料微胶囊、纳米硅酸盐等多种环保且高性能的材料组分。通过创新的生产工艺，如超声波预处理、交联网络的形成、高压均质分散等技术手段，有效提升了复合材料的环保性、耐久性、减振降噪性能以及多功能性。这一技术方案为环保型静音复合材料的研究和开发提供了新的思路和方法；

44、有益效果与好处：

45、环保性：选用了生物降解的pe高分子材料和生物基聚酯纤维等环保材料，减少了对环境的污染。同时，生产过程中也注重节能减排，如使用生物基涂料和光固化技术，降低了能耗和污染。

46、优异的静音性能：通过引入相变材料微胶囊、纳米硅酸盐和特定的金属板材结构，该复合材料具有出色的静音效果，可以有效减少噪音传播，提升居住和工作环境的舒适性。

47、高强度和耐久性：pe高分子材料的高分子链上引入了n+1级分支结构和多个交联点，增强了材料的强度和耐热性。同时，生物基聚酯纤维的预处理也使其内部形成了稳定的蜂巢结构预网络，进一步提升了复合材料的力学性能。

48、多功能性：该复合材料不仅具有静音功能，还具有良好的耐腐蚀性、抗老化性、耐温性和防火性能，此外，其表面光滑、硬度高，可达到食品级标准，广泛应用于生活饮用水水箱、消防水箱、化工储罐、地埋水池、游泳池、养殖池、室内外护墙板、门板、桌面板、屋面等领域，且节能环保、不褪色。

49、综上所述，本发明提供了一种高性能、环保且多功能的静音复合材料及其生产工艺，具有广泛的应用前景和显著的社会经济效益。