一种高频吸声材料及其制造工艺.pdf

本发明属于超声学领域用的吸声材料及其制造工艺。
    在水下超声、生物医学超声、超声检测、超声探伤等领域中，采用吸声材料是消除无用反射和散射波，创造自由场环境，从而获得优质图象和提高检测（诊断）准确度的有效手段。1953年出版的“美国声学学会会刊”报导了温斯坦以PC橡胶为内衬建成高频消声水槽。此材料与水声阻抗匹配良好，但衰减系数过低，且须采用加热加压硫化成型工艺。美国专利3894169号提出了由底胶、吸声层、匹配层三种材料构成的水下超声频吸声结构，其工艺的繁琐是显而易见的。1980年出版的“美国声学学会会刊”介绍了科萨罗等人以美国产RTV602硅橡胶为基料，以氧化铁粉、空心玻璃和塑料微珠为填料，以甲苯为稀释剂，采用喷涂或浇铸工艺的高频吸声材料。该材料在制造工艺和吸声性能方面都比以往有较大改进，但存在着明显的缺点：（1）声衰减系数仍然偏低，难以有效地用于数百千赫频段;（2）空心微珠只有少数发达国家有商品生产，而且工艺难度大，成本高;（3）稀释剂甲苯毒性大，易燃，且使制品尺寸、形状不稳定;（4）吸声内衬制造工艺繁琐，可控性差，不便推广应用。

    鉴于上述情况，本发明提供了一种其填料廉价易得，完全摒弃稀释剂，具有高吸声性能的浇铸型室温硫化高频吸声材料和简便易控的吸声内衬制造工艺。

    本发明的要点是：（1）以硫化前具有低粘度的缩合型普通甲基室温硫化硅橡胶为基料，其中以SDL-1-41型为最佳，（2）以粒径小于125微米的白云石粉或天然砂为第一填料，以颜料钛白粉、立德粉或铁红粉为第二填料，以粒径在125微米至500微米之间的蛭石粉为第三填料。（3）硅橡胶生胶重量与第一、第二填料总重量之比为1.1∶0.9至0.9∶1.1;第一填料与第二填料重量之比为5∶1至3∶1;第三填料重量为生胶重量的4%至8%。（4）浇铸吸声内衬时，以表面呈锯齿形波纹的硬塑料板为模具底，锯齿开角不大于60°，以普通合成洗涤剂原液为脱模剂，胶料一填料混合物倾入模具中后，上覆一层不会被混合物料渗透的密纹布，与吸声材料硫化成一体，内衬制成后，采用室温固化环氧树脂或其他非有机硅粘合剂粘贴在待消声的器壁上。

    本发明中的吸声材料和内衬制造工艺为：（1）在用硬塑料制成的、底面平光的簸箕状配料槽内倾入规定量地生胶液体。（2）向配料槽内加入规定量的第一填料和第二填料，用刮刀调合至无干料。（3）向配料槽内加入规定量的第三填料，用刮刀调合至无干料。（4）向配料槽内加入适量的交联剂正硅酸乙酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，用刮刀调合至色调、稠度均一。（5）将配料槽置于透明密闭容器中，抽真空达1至5毫米汞柱，使物料充分膨起再自行塌下，然后再抽3至5分钟，其间有两三次放通大气，以促使气泡破裂并确保安全。（6）卸去真空，将配料槽自透明容器内取出，用刮刀将槽内物料刮入涂过脱模剂的模具，在模具中央倒成一堆，尔后即由于其自身流动性向四下摊开。（7）用半硬质透明塑料片覆盖模具内物料，采取逐步扩大接触面的方式，不使窝住气泡，并用手轻轻按压，将物料推向模具各角落。如系制造吸声内衬，则应将裁好的密纹布与透明塑料片迭合绷紧，用有布的一面覆盖模具内物料。（8）用平光硬塑料板盖在透明塑料片上，按压挤出多余物料。（9）浇铸后在室温下放置一天或过夜，待其硫化后脱模，剪去毛边，洗去脱模剂，泡在水中或晾干备用。

    本发明的高频吸声材料，其声特性阻抗约为1.5×105克/厘米2秒，300千赫以上频率时，声衰减系数在每波长8分贝以上。附图所示是按照本发明制成的4毫米厚吸声材料内衬在水中正入射条件下的吸声效果，图中f是超声波频率，ED是回声降低，图中曲线表明，在200千赫至5兆赫的频率范围内，回声降低均超过20分贝，甚至达到40分贝以上。