噪声,不仅危害人的听觉系统,使人疲倦、耳聋,而且还会加速建筑物、机械结构的老化,影响设备及仪的精度和使用寿命；在某些军事领域,噪声不仅降低作战武器或装备的使用性能,还会将己方暴露在敌方的攻击范围之内,从而造成损失或挫败。因此,噪声控制一直是各国政府和科技工作者研究的重要问题。聚氨酯泡沫(PUF)综合了一般多孔型材料的吸声机理和柔性材料的阻尼吸声机理,具有较好的吸声﹑隔声性能,其作为吸声降噪材料日渐得到各国的重视。按照气孔形式不同,PUF分为闭孔型和开孔型两类。闭孔聚氨酯泡沫主要用于隔热保温,开孔型泡沫则用于吸声。PUF无臭、透气、气泡均匀、耐老化、抗有机剂侵蚀,对金属、木材、玻璃、砖石、纤维等有很强的粘合性,特别是硬质聚氨酯泡沫塑料还具有很高的结构强度和绝缘性[1]。因此，聚氨脂硬质泡沫作为吸声材料应用于许多对耐压强度有一定要求的场合。针对传统的硬泡聚氨脂发泡剂CFC对臭氧层有破坏这一威胁，联合国环境开发署已经制定了控制臭氧破坏的性框架，即《关于臭氧破坏的蒙特利尔协定》。目前，世界各国都在寻找一种新型环保的氟利昂替代发泡剂。水是PUF中使用早，价格低廉且无污染的发泡剂，因此，在对导热系数要求不高的场合，采用全水发泡是一种较为环保，简便的选择[2][3]。
本文基于全水发泡体系的特点，选择适当的聚醚和助剂，研制出一种具有良好尺寸稳定性和吸声性能的开孔聚氨脂硬泡，该种泡沫可以作为吸声降噪材料用于有一定耐压要求的场合。
实验部分1.1主要原料多异氰酸酯PAPI，44V20L，拜尔公司；聚醚多元醇A，自制；聚醚多元醇B，工业级，金陵化工二厂；复合催化剂，自制；泡沫稳定剂B8870，德国高施米特公司；开孔剂，工业级，武汉市江北化学试剂有限责任公司。1.2设备与仪器电动搅拌器，烘箱1.3聚氨酯泡沫塑料试样的制备将聚醚多元醇、泡沫稳定剂，催化剂，开孔剂和水等混合均匀作为A组分；以多异氰酸酯作为B组分。发泡时，调节A料，B料及模具的温度，按配方称取A，B料，混合后搅拌8-10S，立即倒入模具中使其自由发泡。待泡沫完全熟化后测定其相关性能和吸声性能。2结果与讨论2.1聚醚多元醇的选择由于全水发泡体系缺少大量的低粘度物理发泡剂具有的稀释与溶解作用，采用现有高粘度硬泡聚醚的配方体系，其粘度大幅增加，混合与乳化过程变得困难，反应体系的流动性变差。水与二氧化碳反应生成较多的脲键，使泡沫粘接性能下降；同时，由于二氧化碳从泡孔内向外扩散速率大于空气向泡孔内的扩散速率，使泡孔内压力降低，导致泡沫收缩，尺寸稳定性降低[4][5]。因此，我们合成了一种分子结构中含有苯环的聚醚多元醇，这种高支化度低分子量的多元醇对支撑泡沫结构非常有效，同时可以增强泡沫强度和提高泡沫的尺寸稳定性。将其与粘度较小的聚醚B配合使用，制得的泡沫性能好。
2.2开孔剂的量对泡沫吸声性能的影响多孔吸声材料吸声机理为材料内部有大量微小的连通的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能[6]。多孔材料吸声的必要条件是：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。聚氨酯泡沫塑料中，开孔型泡沫的吸声系数要比闭孔型泡沫的高许多。下可以反映这一点。1聚氨酯泡沫材料的吸声系数频率／Hz125250350500100020004000开孔型0.140.220.310.690.530.830.73闭孔型0.120.180.200.270.190.630.22
本次实验选用液体石蜡作为开孔剂，分别作两组，每组五个样，加入开孔剂的量（占聚醚质量的百分数）分别为1%，2%，3%，4%，5%。样品规格为18cm*10cm*4cm。采用样品放入测试仪前后的5个频率处（250
Hz，500Hz，1000Hz，1500Hz，2000Hz
）声压差值的均值来评价各样品的吸声降噪性能。很显然,声压差值越大,降噪效果越好。其结果如2所示：
2开孔剂的量对吸声效果的影响开孔剂的量1%2%3%4%5%声压差值
18.8622.8023.2019.7017.60由上2可以看出，随着开孔剂的量增加，泡沫的吸声性能逐渐增强，但是当开孔剂的量超过4%时，泡沫的吸声性能反而下降，这说明开孔剂的加入量有一个佳值。本次实验中我们所得的开孔剂的佳加入量为3%。
2.3泡沫厚度对吸声性能的影响泡沫厚度对吸声效果的影响比较复杂，特别是对于某一特定的频率影响都不太一样。但是总的来说，随着泡沫厚度的增加，低频吸声效果明显增加，而对高频吸声区的吸声效果影响不大。厚度增加过厚，吸声效果变化反而不明显。因此，在选择吸声材料厚度时应该根据材料所使用环境的噪声频率范围来选择合适的厚度。声波频率对泡沫吸声性能的影响
如下2所示，同一聚氨酯泡沫塑料在不同声波频率下的吸声降噪性能存在着差别。在低频时泡沫的吸声效果并不好，当频率在600-1200HZ时，泡沫的吸声效果逐渐变好；但在1200HZ处出现转折，效果变差。在1700HZ后吸声效果又变好，特别是在2000HZ以上泡沫的吸声效果很好。频率对泡沫吸声性能的影响当然还受许多因素相互制约，我们将在以后的研究中做出分析。
调整聚醚结构和合成配方，采用全水发泡法研制出的开孔型聚氨酯硬质泡沫塑料具有一定耐压强度。经过分析得出，当采用芳香胺类聚醚多元醇A和低黏度聚醚多元醇B相配合使用，开孔剂用量为3％时，其降噪效果好。泡沫厚度的选择要根据材料所使用环境的噪声频率范围来确定。聚氨酯声学材料作为一种新型声学材料,在许多领域已获得很好的应用,展示了广阔的发展前景.现在随着全水发泡技术日趋成熟,逐渐减小了对环境的污染,其应用将更加广泛,势必会得到更多的重视.rUlLWN8
