当前国内外研制的隔声材料主要依靠提高密度与刚度来提高隔声性能[1-3]，这种材料笨重，大大限制了加工和使用范围。因此，人们迫切期待着轻质、易加工的新型声学材料出现，以满足不同场合的需要。而多孔声学材料具备量轻、质软、易加工等特点，聚合物发泡材料在降噪领域有很大的潜力[4-6]。

多孔高分子材料具有质轻和加工性好等优点，近年来在降噪领域备受关注。Dupere等[7]表明多孔材料的隔声性能与泡孔结构、分布、数量等有很大关系；相关研究发现[8]，声波在多孔材料内部传播时，不同相界间声阻抗差异(介质/空气)较大，延长了声波传播路径，提高了声能量的损耗。近年来，国内外学者对丁腈橡胶-聚氯乙烯(NBR-PVC)复合材料的相容性、阻尼、力学及阻燃等性能研究较多[9-11]，但对于其声学性能方面研究较少。因此，本文以NBR和PVC为主要原料，通过一步模压发泡的方法制备重质金属粒子(HMP)/NBR-PVC微孔阻尼隔声复合材料，并系统研究了橡塑比对微孔复合材料的泡孔、阻尼性能、力学性能及隔声性能影响，进而分析HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料隔声机制。

1 实验材料及方法

1.1 原材料

表1 重质金属粒子/丁腈橡胶-聚氯乙烯(HMP/NBR-PVC)微孔阻尼复合材料的组成 Table 1 Ingredient of high-density metal particles/nitrile rubber-polyvinyl chloride (HMP/NBR-PVC) microporous damping composite

SampleMass ratios to NBR-PVCNBRPVCHMPDioctyl PhthalateStearic acidSulfona-midesAzodicarbonamideSulfur1#6040201522922#5050201522923#4060201522924#307020152292

宁波德合橡胶有限公司生产的丁腈橡胶(NBR-3355)，丙烯腈的质量分数为33wt%；上海氯碱化工股份有限公司生产的聚氯乙烯(PVC，牌号为WS-1000S)；东营维艾恩化工有限公司生产的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)；厦门金鹭特种合金有限公司生产的重质金属粒子(High-Density Metal Particles，HMP)，主要成分为钨和铁元素，粒径约为10 μm；石家庄宏达锌业有限公司生产的三盐基硫酸铅和硬脂酸锌；广东杜巴化学有限公司生产的二硫化四甲基秋兰姆(CZ)、防老剂RD和4010 NA；康普司化工有限公司生产的偶氮二酰胺(AC)，粒径约为10 μm；国药集团化学试剂有限公司生产的升华硫硬脂酸(SA)、氧化锌、升华硫(S)等。

1.2 试样制备

本文按照表1所示的质量比来配制1#～4#样品的原材料。先将PVC粉末、HMP、热稳定剂、DOP等搅拌均匀后待用；将NBR、硬脂酸、氧化锌和防老剂加入到哈克转矩流变仪(PolyLab OS型号、产于德国热电卡尔斯鲁赫有限公司)中进行密练(温度为160℃，转速为80 r·min-1)，继续将上述搅拌均匀的PVC和DOP物料转至哈克转矩流变仪中，密练12 min后下料，得到NBR-PVC母胶；待母胶冷却至室温后，在低温开炼机(温度为60℃，辊速为20 r·min-1)加入AC、促硫剂CZ、升华硫等，薄通3次后下片放置24 h；最后，将制得的片材置于平板硫化机上进行模压发泡(温度为160℃，压力为12 MPa)，待13 min后取出试样，室温放置24 h；最后将所得的片材裁剪所需试样以供测试。

储存中的污染和变质。这种情况包括：被有害生物和有毒有害物质污染；不合适储存条件、受潮、过期导致的原料变质。

1.3 表征与测试

利用日本电子株式会社生产的JSM7600F场发射扫描电镜对实验表观结构进行观察。测试电压为10 kV；将样品SEM图像导入到电脑软件Image-Pro中，随机统计至少200个泡孔的孔径，计算出样品平均孔径(d)；单位面积泡孔数量(N)和泡壁厚度(δ)分别由下式计算得到：

(1)

(2)

式中：n为样品SEM指定面积内(A)泡孔的数量；ρp与ρf分别是样品微孔前后表观密度。

综上所述，橡塑比为50∶50的HMP/NBR-PVC微孔复合材料泡孔分布更均匀，泡孔结构更完整。

“一分钟？三十秒就足以让你们完蛋。既然你们想放弃泡泡里的同伴，那我就成全你们。正好可以试试云石导弹的威力。”喵星飞鼠大使说着，再次扬起左手，大喊一声，“发射！”

日益壮大的读者群体为阿诺德思想的传播提供了广阔的舞台。他的思想不仅逐渐得到学界认可，还逐步培养了众多普通读者。除学界前辈外，一批又一批的学者逐渐加入研究阿诺德的行列中来。自《文化》出版后，又接连推出第2版和第3版。为了更好地让我国读者了解阿诺德，中国人民大学出版社于2012年推出了英文版 《文化》，这必将为其思想在中国的进一步传播打下坚实的基础。日益庞大的读者群体成为阿诺德思想传播的稳定舞台。阿诺德自然不会想到，一百多年后的今天，在异国他乡的文化土壤上会有这么多与他心心相印之人，会有这么多知音。

参照HB 7736.2—2004[15]对试样的面密度进行测试，试样尺寸为(100±1) mm×(100±1) mm，试样数量不少于3个。

由图3(a)可以看出，橡塑比为60∶40的复合材料主要分布在10～50 μm之间，孔径分布较宽，均匀性较差。从表2可知，1#复合材料的泡孔平均孔径仅为31 μm，其单位体积内数量最少，泡壁之间厚度为9.6 μm。这是因为此体系中以NBR为主，PVC为分散相，所以体系中化学交联点数量较多，使生成的泡孔壁厚度及强度较大，影响了发泡效果。由图3(b)可以看出，当橡塑比为50∶50时，泡孔分布集中在20～40 μm之间，分布均匀，孔径分布最窄且向大尺径方向移动。结合表2可知，2# 材料泡孔平均尺寸为37 μm，单位体积内泡孔数量最多为1.25×104个，泡孔壁平均厚度为7.2 μm，此体系发泡效果较好。由图3(c)和图3(d)可以看出，随橡塑比继续降低，其泡孔孔径分布逐渐变宽，且向大尺径方向移动。结合表2可知，当橡塑比≤40∶60 时，其孔径进一步增大，单位体积内泡孔数量逐渐减小，导致局部泡孔出现泡孔塌陷和合并的现象。这是由于随着橡塑比继续减小，NBR含量随之降低，一方面使NBR的交联点数量减少，另一方面体系中NBR由连续相转变为分散相，也使NBR的交联点数量减少，二者相互作用，导致泡孔强度不足以抵抗泡孔膨胀所受的压力，进而影响体系的发泡效果。

图1 阻抗管示意图 Fig.1 Schematic of the impedance tube

2 结果与分析

2.1 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料微观形貌

图2 不同橡塑质量比HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料泡孔结构的SEM图像 Fig.2 SEM images of foam structure of HMP/NBR-PVC micoporous damping composites with different rubber-plastic mass ratios

图2为不同橡塑比制备的HMP/NBR-PVC微孔复合材料的SEM图像。从图2(a)中可看出，泡孔尺径较小，泡壁较厚，分布不均，发泡率较低；当橡塑比为50∶50时，由图2(b)可以看出，其孔径增大，分布均匀，发泡效果较好；从图2(c)可以看出，其孔径进一步增大，分布相对较均匀，但局部出现少许大孔，其发泡效果逐渐变差；随着橡塑比逐渐减小，当橡塑比为30∶70时，如图2(d)中所示，孔径大小不一，分布也不均匀，并且在多处出现了并孔和塌陷的现象，发泡效果较差。

为了进一步考察泡孔微观结构，对孔径分布进行分析。图3(a)～3(d)分别为1#～4#复合材料的泡孔孔径分布柱状图。表2为不同橡塑比的HMP/NBR-PVC微孔复合材料的泡孔平均孔径、单位体积泡孔数目及平均泡孔壁厚度的具体参数。

图3 不同橡塑质量比 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料的泡孔孔径分布 Fig.3 Pore diameter distribution of HMP/NBR-PVC microporous damping composites with different rubber-plastic mass ratios

表2 不同橡塑质量比HMP/NBR-PVC复合材料的平均泡径、单位体积泡孔数量及泡壁平均厚度 Table 2 Average cell size，cell number of per unit volume and average cell thickness of HMP/NBR-PVC composites with different rubber-plastic mass ratios

SampleAverage cell size/μmCell density/(104cells·cm-3)Wall thickness/μm1#311.199.62#371.257.23#421.216.44#471.175.2

利用北京声望声电技术有限公司的四通道阻抗管声学分析仪测试试样的隔声性能，用VA-Lab4软件分析数据。参照GBZ 27764—2011[16]对试样隔声材料进行测试，试样的尺寸分别为Ф100 mm(测试频率范围为100～1 600 Hz)和Ф30 mm(测试频率范围为1 000～6 300 Hz)，厚度约为5 mm，每组试样数量不少于3个。

利用美国Perkin Elmer公司生产DMA800动态力学分析仪对样品阻尼性能进行分析。加载方式：压缩模式，试样的尺寸为6 mm×6 mm×6 mm，升温速率为3℃/min，振动频率为10 Hz。

利用德国生产Zwick Z020万能材料试验机，参照GB/T 528—2009[14]，对试样的力学进行测试。测试条件：预载力为0.5 N，拉伸速度为50 mm·min-1，环境温度为15℃。

2.2 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料阻尼性能

图4 不同橡塑质量比HMP/NBRPVC微孔阻尼复合材料动态热力学性能 Fig.4 Thermo dynamic mechanical properties of HMP/NBR-PVC microporous composites with different rubber-plastic mass ratios

图4为不同橡塑质量比的HMP/NBR-PVC微孔复合材料动态热力学性能测试结果。在动态热力学分析中，研究材料的阻尼时，通常以损耗因子(tanδ)对应的温度作为玻璃化转变温度(Tg)[17]。当材料的Tg温度接近环境温度时，材料的阻尼性能最佳，受到交变外应力时，产生滞后效应更明显，耗能最多[18]。由图4(a)可以看出，四种不同橡塑比的HMP/NBR-PVC复合材料的损耗因子与温度的曲线中均只有一个阻尼峰，表明NBR与PVC间具有良好的相容性。随着橡塑比降低，HMP/NBR-PVC微孔复合材料的tanδ峰值依次减小，但其Tg向高温方向偏移。

对于地方政府而言，融媒体中心建设主要在于提升基层舆论引导力，加强基层信息公开，优化基层思想宣传组织架构和机制，提升政务民生服务水平。地方媒体的转型升级既有利于体制机制的调整，也有利于促进政府推行政策方针、提高执政水平、凝聚社会力量、稳定社会秩序，实现上情下达和下情上达。县级融媒体中心建设对扶助贫困，振兴乡村也具有很好的积极作用。

在党中央、国务院的坚强领导下，玉树抗震救灾工作快速有力有序有效地展开，取得了令人瞩目的成绩，赢得了全世界的赞誉。

表3 不同橡塑质量比HMP/NBR-PVC微孔复合材料阻尼性能相关参数 Table 3 Damping performance of HMP/NBR-PVC microporous damping composites with different rubber-plastic mass ratios

SamplePeak of damping factorGalss transition temperature/℃Effective damping/℃1#0.6627.5-8.4-31.32#0.64715.9-1.8-39.83#0.55626.2 7.6-44.24#0.55740.623.3-57.6

综合上述分析可得，橡塑比为50∶50制备的HMP/NBR-PVC微孔复合材料在常温条件下具有较优异的阻尼性能。

2.3 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料隔声性能

图5 不同橡塑质量比HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料的传声损失、面密度和模量曲线 Fig.5 Modulus，surface density and sound transmission loss curves of the HMP/NBR-PVC microporous damping composites with different rubber-plastic mass ratios

图5(a)和图5(b)分别为不同橡塑比的HMP/NBR-PVC微孔复合材料的声传递损失 (Sound Transmission Loss，STL)、面密度和模量曲线。由图5(a)可以看出，随橡塑比降低，HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料的第一共振频率(f1)向高频方向移动，这是因为其中E和ρ分别为材料弹性模量和密度)[19]，所以HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料第一共振频率向高频方向移动。

〔设计意图：本次作文训练课的重点在于指导学生如何把一件事（或活动）的经过写具体，所以提供一篇这次小实验经过写得简单的作文，让学生去交流如何把经过写具体，教师因势利导归纳方法，做到“不愤不启，不悱不发”，接下来结合本次作文展开具体训练。〕

图4(b)是HMP/NBR-PVC微孔复合材料的损耗模量曲线。损耗模量是能量损失的量度，描述了材料产生形变时能量转变为热的现象。可以看出，随橡塑比降低，材料的损耗模量峰值也随之减小。但在常温环境中，橡塑比为50∶50的复合材料的损耗模量较高。表3为不同橡塑比的HMP/NBR-PVC微孔复合材料阻尼性能相关参数。结合表3可知，橡塑比为50∶50的HMP/NBR-PVC微孔复合材料阻尼峰值为0.647，Tg为15.9℃，有效阻尼温域为-1.8～39.8℃(tanδ>0.3)。

在刚度控制区内，随着橡塑降低，其STL曲线随之上移，这是因为材料隔声性能与刚度(B)呈正相关，B∝E(弹性模量)[20]，所以HMP/NBR-PVC微孔复合材料STL曲线随橡塑比降低而上移；在质量控制区内，随着橡塑比降低，HMP/NBR-PVC微孔复合材料STL曲线先上移后下移，即橡塑比为50∶50时，材料STL曲线在最上方，这可能是由于微孔材料与均质实心材料的隔声机制不同。

经计算(坐标值移动法)，橡塑比为60∶40、50∶50、40∶60和30∶70的HMP/NBR-PVC微孔复合材料的隔声计权分别为26.8、28.1、24.1、20.8 dB。其中，橡塑比为50∶50的HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料隔声性能高达到28.1 dB，有望成为一种具有实际应用前景的新型轻质隔声材料[21]。

2.3.1 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料隔声机制

材料的隔声性能一般通过声传递损失量(LST(dB))[22-23]，即

LST

(3)

式中：τ为声能量透射系数；Ei为入射声能量；Er为反射声能量；Et为透射声能量；Ea为吸收声能量。

图6 HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料的隔声原理示意图 Fig.6 Sketch map of sound insulation principle of HMP/NBR-PVC microporous damping composites

图6为HMP/NBR-PVC微孔复合材料的隔声原理示意图。微孔材料的内部结构复杂，使其内部出现大量的阻抗不匹配界面，提高了声能反射量，延长了声波传播路径，增大了声能量的损耗量[24]。因此，微孔结构的存在大大了衰减了透射声能，提高了隔声性能。本文中，橡塑比为60∶40时，结合图2(a)可知，其泡孔尺径较小，泡壁较厚，单位体积的泡孔数量较少，因此，声波在材料内的声能反射量和散射量较少，传播路径较单一且传播周期较短，其隔声效果较差。当橡塑比为50∶50时，结合图2(b)可知，泡孔尺径增大，泡壁厚度减小，单位体积泡孔数量增多，增加了泡孔壁/空气的界面数，一方面提高了声波的反射量和散射量，使声波在材料内的传播路径变长且更复杂，提高了声能量的吸收量；另一方面泡孔尺径分布更集中，能抑制泡孔局部共振，减小声波透射；再者，在常温下良好的阻尼性能也增加声能量的吸收，其隔声性能较好。当橡塑比继续降低时，泡孔尺径进一步增大，单位体积微孔数量减小，在局部出现并孔和塌陷的现象，当声波穿过材料的内部时，出现透射和漏声的现象，使其隔声性能下降。

综合以上分析可知，橡塑比为50∶50时制备的HMP/NBR-PVC微孔复合材料具有良好的泡孔结构和隔声性能。

3 结 论

(1) 重质金属粒子(HMP)/丁腈橡胶(NBR)-聚氯乙烯(PVC)微孔阻尼复合材料的隔声机制与实心材料不同，其具有量轻、质软、易加工性等优点，完全满足现代新型隔声材料的基本要求，这对微孔隔声复合材料研究与开发具有一定指导意义。

(2) 测试结果表明：经SEM和动态力学分析的观测可知，当橡塑质量比为50∶50时，HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料泡孔结构、单位体积内微孔数量最多，且在常温下保持优异的阻尼性能。

贵州开磷化肥有限责任公司总经理陈忠华则对这种现象表示无奈，他认为这种现象普遍，也给企业带来了各种各样的影响，但是企业对这种事情除了走法律程序外别无他法。而法律诉讼又会给企业增加无形的成本。

(3) 隔声测试结果表明：随着橡塑比减小，HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料第一共振频率向高频方向移动；在测试频率范围内，橡塑质量比为50∶50制备的HMP/NBR-PVC微孔阻尼复合材料的整体隔声性能最佳，其隔声计权量高达28.1 dB，该材料有望成为一种具有实际应用前景的新型轻质隔声材料。

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