玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料隔聲性能

王玉玲,曹豐慧,董云峰

（大慶師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,黑龍江大慶 ,163712）

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玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料隔聲性能

王玉玲,曹豐慧,董云峰

（大慶師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,黑龍江大慶 ,163712）

摘要：本文從玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料的材料、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法以及它的隔聲性能等多方面闡述了它的可行性。通過(guò)分析各種參數(shù)比例可以制備出不同層次重合結(jié)構(gòu)的玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料。這為日后研究隔聲材料擴(kuò)展了研究方向，也為防止噪音污染提供了更有力的保障。

關(guān)鍵詞：玻璃纖維織物；聚氯乙烯；復(fù)合材料；隔聲性能

0　引言

噪聲污染是21世紀(jì)環(huán)境污染中最嚴(yán)重的一種污染，它不僅影響人們身體健康，降低生活質(zhì)量，還會(huì)造成某些設(shè)備的加速老化。為了解決噪聲污染所帶來(lái)的各種危害，人們主要采取的措施是依靠隔聲材料來(lái)阻斷噪音。隔聲材料是否能達(dá)到良好的隔聲效果，與材料自身的某些性能以及噪聲有關(guān)。以往使用的隔聲材料體積比較笨重，很大程度上影響其可加工性，并且使用范圍也狹小。而玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)材料的不足，不僅重量輕，厚度薄，而且具有很好的可加工性，同時(shí)阻尼性也比較好。本文將對(duì)玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料隔聲性能以及影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，為消除噪音污染提供更好的材料。

1　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料分析

1.1玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料

玻璃纖維織物本身具有隔聲性能，它主要起到一個(gè)反射隔聲和耗能吸聲的作用。反射隔聲指的是纖維表面反射聲波的作用，而耗能吸聲指的是織物內(nèi)部可將吸入的聲波，產(chǎn)生與空氣的機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮鼙晃铡２ＡЮw維織物本身是具有穿透性的，但是不能單獨(dú)作為隔聲材料使用，只是起到了增強(qiáng)隔音效果的作用。

1.2玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料是將PVC基與兩種玻璃纖維織物結(jié)合制作而成的復(fù)合型材料，厚度很小，僅為0.05mm，空隙率在0.1左右，與普通的隔聲材料厚度相比差了好幾厘米；另外它的表面密度每平方0.6千克左右，與普通的隔聲材料相比差了十幾千克，因此質(zhì)量特別輕。由于玻璃纖維具有良好的力學(xué)特性，因此該復(fù)合材料同時(shí)具有非常較好的柔韌性。

2　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料測(cè)試

材料的隔聲性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性和拉伸程度可以進(jìn)行聲學(xué)分析測(cè)試。隔聲性的測(cè)試，先采用單一材料對(duì)噪音的自然增減量以及最初的聲壓級(jí)降進(jìn)行測(cè)試，然后測(cè)量材料噪音的總增減量以及總的聲壓級(jí)降。其次，測(cè)試材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，采用機(jī)械分析儀對(duì)動(dòng)態(tài)熱進(jìn)行分析，測(cè)定出該材料的動(dòng)力學(xué)特性。最后測(cè)定拉伸特性，它可以用萬(wàn)能強(qiáng)力儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)滿足一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度20°C左右，相對(duì)濕度約為65%，將該材料沿著縱軸的方向進(jìn)行拉伸，從而測(cè)出拉伸性能。

圖1　復(fù)合材料的隔音原理圖

3　玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料隔聲性能

3.1材料的阻尼性能

阻尼性能是指將噪音在隔聲材料中的機(jī)械振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并將其消耗分散，這種能力則稱為阻尼能力。阻尼性能的高低因材料而異，阻尼能力用阻尼因數(shù)表示，其值與隔聲材料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軙r(shí)消耗的動(dòng)能成正比。阻尼因數(shù)越大，表明材料將機(jī)械振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⒑纳⒌哪芰υ綇?qiáng)。

影響隔聲材料的阻尼性能的因素有兩個(gè)，一是環(huán)境溫度，二是聲波振動(dòng)頻率。在隔聲材料中加入玻璃纖維織物，能有效提高材料的阻尼因數(shù)，并且阻尼性能隨著玻璃纖維織物的層數(shù)的增多而提高。另外，在層數(shù)相同時(shí)，玻璃纖維織物的種類也會(huì)有影響，當(dāng)在隔聲材料中加入更多的玻璃纖維時(shí)，玻璃纖維會(huì)限制分子的運(yùn)動(dòng)，將滯后應(yīng)力與應(yīng)變之間的相對(duì)位置，同時(shí)擴(kuò)大阻尼因素溫度影響范圍。另外由于玻璃纖維的增多，還會(huì)使隔聲材料的內(nèi)部摩擦作用增強(qiáng)，使得長(zhǎng)分子鏈不能自由的活動(dòng)，并且會(huì)使能量的轉(zhuǎn)化量增多，損耗阻尼因數(shù)。

3.2材料的隔聲性能

隔聲性能一般用隔聲量來(lái)衡量，如圖1所示，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)玻璃纖維織物的單絲根數(shù)越密實(shí)，它的透氣量明顯會(huì)差一些，因而聲波穿透織物時(shí)遇到的空氣阻礙就越大。它吸收聲波的作用力更強(qiáng)，能穿透的聲波就會(huì)更少，隔聲性能就會(huì)更好。另外，材料的層合結(jié)構(gòu)也會(huì)影響隔聲效果，聲音發(fā)生的頻率區(qū)域存在這高、中、低的差異，一般來(lái)說(shuō)，隔聲性能與聲波的頻率區(qū)域存在聯(lián)系。低頻率區(qū)域與高頻率區(qū)域之間的隔聲效果存在明顯的差異，而中間的頻率區(qū)域則差異不大。

3.3材料的拉伸性能

當(dāng)隔聲材料只使用聚氯乙烯基這種復(fù)合材料時(shí)，它的拉伸負(fù)載量很小時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的變形；但是在材料中融合了玻璃纖維織物，拉伸負(fù)載量會(huì)大大提高，但有缺陷時(shí)拉伸的長(zhǎng)度明顯降低。并且隨著玻璃纖維使用數(shù)量增多，拉伸負(fù)載量也會(huì)越來(lái)越大。原因是玻璃纖維織物在隔聲復(fù)合材料中只起到增強(qiáng)材料的效果，它的拉伸的強(qiáng)度雖然很大，但是它的延伸性能缺非常差。

4　小結(jié)

在對(duì)玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料的隔聲性能測(cè)試的過(guò)程中得到以下結(jié)論：（1）在聚氯乙烯基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，加入了玻璃纖維織物制成隔聲材料，在常溫環(huán)境下，它的阻尼性能明顯有所增強(qiáng)，玻璃纖維織物層數(shù)與隔聲材料阻尼性能成正比；（2）復(fù)合材料的層合結(jié)構(gòu)在聲波的頻率的高低區(qū)域也會(huì)使得材料的隔聲性能有所差異，隨著層數(shù)的增多，材料的隔聲性能也越好；（3）玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料在拉伸時(shí)的拉伸負(fù)載量越大隔聲效果越好。綜上所述，玻璃纖維織物/聚氯乙烯復(fù)合材料的隔聲性能要比單一材料的隔聲性能具有更強(qiáng)的隔聲效果，為防止噪音污染提供了更可靠的依據(jù)。

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Sound insulation properties of glass fiber fabric / PVC Composites

Wang Yuling,Cao Fenghui,Dong Yunfeng
(School of mechanical and electrical engineering,Daqing Normal University,Daqing,Heilongjiang,163712)

Abstract：In this paper,the feasibility of the glass fiber fabric/PVC composite material,structure, detection method and its sound insulation performance and so on.By analyzing various parameters,the glass fiber fabric/PVC Composites with different levels of overlap structure can be produced.This research direction for the future study of sound insulation materials,but also for the prevention of noise pollution provides a more powerful guarantee.

Keywords：glass fiber fabric; polyvinyl chloride;composite;sound insulation property

基金項(xiàng)目：大慶市指導(dǎo)性科技計(jì)劃項(xiàng)目（szdfy-2015-59）