陶瓷微球多孔吸音材料制备及其性能研究.pdf

摘要

多孔吸音材料因其轻质、高强度和良好的稳定性，被广泛采用于电影院、剧院

等需要优化声学环境的场所。未来，它们有望在建筑隔音和交通工具降噪等更多领

域发挥重要作用。然而，当前的多孔吸音材料仍面临力学性能不足的挑战，这使得

它们在实际使用中易发生破损或磨损。此外，提升吸音性能也是科研工作中的重要

课题。为此，本研究采用环氧树脂作为基础材料，结合陶瓷微球和发泡剂，通过固

化剂与环氧树脂的交联反应，成功制备出了一种新型的多孔吸音材料，为研究与开

发吸音材料提供了新的方向和思路。

主要研究内容与结果如下：

1

（）以环氧树脂和发泡剂为变量设计了正交实验，结果表明，当环氧树脂和

30%10%

发泡剂的添加量分别为总质量的和时，新多孔吸音材料的综合性能最好，

其中材料的平均吸音系数达0.78，平均隔音量为22.2dB，抗压强度为0.75MPa，

抗拉强度为0.5MPa，磨损量为0.049g/cm²。根据正交实验的极差分析，环氧树脂

在提高材料耐磨性和隔音性能方面起到了最为关键的作用。另一方面，发泡剂对材

料的抗压性能有显著影响。进一步探究了厚度对吸音性能的作用，制作了五种不同

厚度（5mm,10mm,15mm,20mm,和25mm）的吸音材料。结果显示，当材料的

厚度为15mm时，其吸音效果达到最优，其平均吸音系数为0.82。

2

（）为研究陶瓷微球对材料吸音性能、隔音性能、耐磨性和拉伸性能的影响，

0%20%40%

制备了陶瓷微球组分比例为、和的试样进行实验，实验结果表明，加

入陶瓷微球能改善材料孔洞结构，增强声能吸收，提升吸音效果，但过量会阻塞孔

洞，反降性能，材料的平均孔隙率为71.5%，吸水率为45.9%。吸音是减少反射声，

而隔音则是通过阻挡声波传递，降低外界声音的影响，以减少噪音干扰。两者虽然

原理不同，对于降低噪音污染具有不可或缺的作用，测试显示，含陶瓷微球材料的

隔音量从20.64dB增至22.7dB，证明其能提升隔音性能。组织结构和物理性能分

析显示，陶瓷微球能优化材料整体性能。对吸音材料进行耐蚀性和耐燃性的测试，

制备了3.5%质量浓度的盐水对吸音材料进行耐蚀性测试，并观察材料的微观组织

形貌，结果表明材料内部的结构没有明显变化，对材料进行了析氢失重实验，平均

2

析氢量分别为0.1和0.2ml/cm/day，失重腐蚀速率分别为0.0256和0.0676

2

mg/cm/day，添加了陶瓷微球的材料的耐蚀性更好，所以该吸音材料具有较好的耐

蚀性；对该吸音材料表面喷涂防火涂料，测试其吸音性能和耐燃性，实验表明该材

料的耐燃性大大提高，但吸音性能有所下降。

关键词：环氧树脂，多孔吸音材料，陶瓷微球，吸音系数

PreparationandPerformanceStudyofCeramicMicrosphere

PorousSound-AbsorbingMaterials

Abstract

Poroussound-absorbingmaterialsarewidelyusedincinemas,theatresandother

placesthatneedtooptimizetheacousticenvironmentbecauseoftheirlightweight,high

strengthandgoodstability.Inthefuture,theyareexpectedtoplayanimportantrolein

moreareassuchasbuildingsoundinsulationandvehiclenoisereduction.However,the

currentporous