本发明涉及吸声降噪材料领域，具体涉及一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料及其制备方法。
背景技术：
从环境保护角度而言，凡是妨碍人们正常休息、学习、工作，对人产生干扰的声音都属于噪音。噪音污染属于一种能量污染，与其他环境污染一样，危害着人类的生活环境和身体健康。噪声污染之所以没有引起人们的足够重视，是因为噪声对人类听觉的影响时缓慢而渐进的，并在较长的接触时间之后才能反映出噪声对人产生的危害，所以噪声污染是一个潜在的危险的环境污染。
一般情况下，噪声会干扰人们的正常休息和睡眠，降低人们的工作效率，损伤人们的听觉器官，损害人们的心血管，使人大脑皮层失调，条件反射异常，出现头晕、耳鸣、失眠、心慌、记忆力减退、注意力不集中等症状，严重者产生精神错乱的情况，造成神经系统功能紊乱、内分泌系统功能紊乱，对人体的健康产生不利影响。
吸声降噪是指利用一定的吸声材料或吸声结构来吸收声能，从而达到降低噪声强度的目的，吸声材料降噪是利用吸声材料松软多孔的特性来吸收一部分声波，当声波进入多孔材料的孔隙之后，能引起孔隙中的空气和材料的细小纤维发生振动，由于空气与孔壁的摩擦阻力、空气的粘滞阻力和热传导等作用，相当一部分声能就会转变成热能而耗散掉，从而起着吸声降噪作用，目前周围环境中因为车辆行驶、建筑施工、房屋装修等会产生大量的噪音，所以，利用吸声材料进行吸声降噪十分有必要。
中国专利cn108752042a公开了一种吸声降噪材料及其制备工艺，由以下重量百分比的原料制成：膨胀蛭石35-40％、橡胶粒子25-30％、造孔剂15-20％、钠基鹏润土3-5％、改性淀粉3-5％、引气剂1-3％、无机纤维2-4％、触变剂1-3％和胶凝剂0.3-0.7％。该发明的吸声材料具有较好的吸声效果且力学性能优异，通过采用颗粒堆积与添加造孔剂相结合的方式进行制备，具有吸声效果好且力学性能优异，同时兼具兼具防火、耐老化、耐化学腐蚀、绿色环保的优点。
中国专利cn108484147a一种建筑用吸声降噪材料及其制备方法，由以下重量百分比的原料制成：橡胶颗粒35-40％、沸石25-30％、羟甲基纤维素钠15-20％、膨胀珍珠岩3-5％、淀粉3-5％、稳定剂1-3％、复合增强纤维2-4％、增强剂1-3％和胶凝剂0.3-0.7％。该发明通过采用颗粒堆积与添加造孔剂相结合的方式制备的建筑用吸声材料，孔隙率可以达到65％以上，材料抗压强度为10.0-12.0mpa，拉伸强度69-73mpa，弯曲强度83-89mpa，简支梁缺口冲击强度19-23kj/m2，吸声系数在0.64以上，具有较好的吸声效果且力学性能优异。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料及其制备方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土50-60份、聚丙烯80-100份、多孔氧化镁纤维10-20份、聚碳硅烷多孔纤维10-20份、纳米碳酸钙30-40份、矿棉粉20-30份、有机膨润土10-20份、微晶石蜡10-15份、硼砂10-15份、无机高温粘结剂4-8份。
优选地，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土55份、聚丙烯80份、多孔氧化镁纤维20份、聚碳硅烷多孔纤维12份、纳米碳酸钙40份、矿棉粉28份、有机膨润土20份、微晶石蜡10份、硼砂12份、无机高温粘结剂5份。
优选地，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土60份、聚丙烯100份、多孔氧化镁纤维15份、聚碳硅烷多孔纤维10份、纳米碳酸钙35份、矿棉粉28份、有机膨润土20份、微晶石蜡13份、硼砂12份、无机高温粘结剂6份。
优选地，所述改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中80-100℃干燥5-8h，再置于马弗炉中升温至450-480℃焙烧3-5h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到一定浓度的盐酸中，搅拌升温至90-95℃，保温30-40min后滤出，水洗至中性，100-120℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可。
优选地，焙烧时升温速度为6-10℃/min。
优选地，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为5-10：1-2：1。
优选地，盐酸的质量浓度为8-15％。
优选地，所述无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1300-1500℃的高温下烧结而成。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法，具体如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为400-500r/min，球磨8-12h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒90-100℃减压干燥1-3h后加入到模具中，0.8-1.5mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下升温至1200-1250℃保温1-3h取出，5-8mpa，80-100℃热压成型即可。
优选地，碳管炉升温速度为2-5℃/min。
(三)有益效果
本发明提供了一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料及其制备方法，具有以下有益效果：
硅藻土是一种天然材料，不含有害化学物质，具有硅藻壳体结构、强吸附性、高孔隙度及耐高温等优良性质，硅藻土的多孔性和较大的吸附能力又使其成为吸声材料的可能选择，聚丙烯是一种新型热塑性高分子材料，性能优异，具有高强度、低摩擦系数和容易加工等优点，应用前景广泛，但其具有塑料的普遍弊病，如使用温度范围窄、易老化等，从而限制了聚丙烯的进一步应用，本发明在聚丙烯中添加了硅藻土，经过测试后发现该复合材料的整体强度得到了提高，而且两者复合后丰富了材料的孔洞结构，声波通过这些微小孔洞时极有可能发生衍射，孔道中的空气与孔隙孔壁产生充分的摩擦，损耗大量声能而达到吸声的目的，另外，改性后的硅藻土中由于纳米二氧化钛的掺入，可以在孔道中形成凸起，提升孔道的曲折程度，吸音性能进一步提升，预压后聚碳硅烷多孔纤维均匀分布在预压材料内，碳管炉烧结时，聚碳硅烷多孔纤维分解得到碳化硅对材料内部进行加强，得到的碳化硅均匀度不高，也可以作为进一步丰富孔隙度，本发明硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料具有很好的吸声降噪性能，而且高效吸音频率宽度大，可以最大程度消音污染。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土55份、聚丙烯80份、多孔氧化镁纤维20份、聚碳硅烷多孔纤维12份、纳米碳酸钙40份、矿棉粉28份、有机膨润土20份、微晶石蜡10份、硼砂12份、无机高温粘结剂5份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1450℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中90℃干燥6h，再置于马弗炉中以8℃/min的速度升温至470℃焙烧4h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为12％的盐酸中，搅拌升温至92℃，保温35min后滤出，水洗至中性，105℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为6：1：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨10h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒90-100℃减压干燥2h后加入到模具中，1.2mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以3℃/min的速度升温至1250℃保温2h取出，6mpa，90℃热压成型即可。
实施例2：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土60份、聚丙烯100份、多孔氧化镁纤维15份、聚碳硅烷多孔纤维10份、纳米碳酸钙35份、矿棉粉28份、有机膨润土20份、微晶石蜡13份、硼砂12份、无机高温粘结剂6份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1350℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中100℃干燥8h，再置于马弗炉中以6℃/min的速度升温至470℃焙烧5h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为10％的盐酸中，搅拌升温至95℃，保温40min后滤出，水洗至中性，110℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为8：2：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨12h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒95℃减压干燥3h后加入到模具中，1mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以4℃/min的速度升温至1250℃保温3h取出，7mpa，90℃热压成型即可。
实施例3：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土50份、聚丙烯90份、多孔氧化镁纤维20份、聚碳硅烷多孔纤维18份、纳米碳酸钙33份、矿棉粉30份、有机膨润土16份、微晶石蜡14份、硼砂10份、无机高温粘结剂5份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1400℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中100℃干燥8h，再置于马弗炉中以8℃/min的速度升温至460℃焙烧4h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为9％的盐酸中，搅拌升温至95℃，保温35min后滤出，水洗至中性，110℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为10：1：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨8h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒95℃减压干燥3h后加入到模具中，0.8mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以3℃/min的速度升温至12250℃保温1h取出，8mpa，100℃热压成型即可。
实施例4：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土50份、聚丙烯100份、多孔氧化镁纤维12份、聚碳硅烷多孔纤维10份、纳米碳酸钙40份、矿棉粉25份、有机膨润土17份、微晶石蜡13份、硼砂10份、无机高温粘结剂8份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1500℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中80℃干燥6h，再置于马弗炉中以10℃/min的速度升温至460℃焙烧4h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为8％的盐酸中，搅拌升温至95℃，保温40min后滤出，水洗至中性，110℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为8：2：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨8h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒95℃减压干燥1.5h后加入到模具中，1.5mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以3℃/min的速度升温至1240℃保温2h取出，6mpa，95℃热压成型即可。
实施例5：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土50份、聚丙烯80份、多孔氧化镁纤维10份、聚碳硅烷多孔纤维10份、纳米碳酸钙30份、矿棉粉20份、有机膨润土10份、微晶石蜡10份、硼砂10份、无机高温粘结剂4份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1300℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中80℃干燥5h，再置于马弗炉中以6℃/min的速度升温至450℃焙烧3h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为8％的盐酸中，搅拌升温至90℃，保温30min后滤出，水洗至中性，100℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为5：1：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为400r/min，球磨8h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒90℃减压干燥1h后加入到模具中，0.8mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以2℃/min的速度升温至1200℃保温1h取出，5mpa，80℃热压成型即可。
实施例6：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土60份、聚丙烯100份、多孔氧化镁纤维20份、聚碳硅烷多孔纤维20份、纳米碳酸钙40份、矿棉粉30份、有机膨润土20份、微晶石蜡15份、硼砂15份、无机高温粘结剂8份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1500℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中100℃干燥8h，再置于马弗炉中以10℃/min的速度升温至480℃焙烧5h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为15％的盐酸中，搅拌升温至95℃，保温40min后滤出，水洗至中性，120℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为10：2：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨12h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒100℃减压干燥3h后加入到模具中，1.5mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以5℃/min的速度升温至1250℃保温3h取出，8mpa，100℃热压成型即可。
实施例7：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土50份、聚丙烯100份、多孔氧化镁纤维10份、聚碳硅烷多孔纤维20份、纳米碳酸钙30份、矿棉粉30份、有机膨润土10份、微晶石蜡15份、硼砂10份、无机高温粘结剂8份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1300℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中100℃干燥5h，再置于马弗炉中以10℃/min的速度升温至450℃焙烧5h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为8％的盐酸中，搅拌升温至95℃，保温30min后滤出，水洗至中性，120℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为5：2：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为400r/min，球磨12h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒90℃减压干燥3h后加入到模具中，0.8mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以5℃/min的速度升温至1200℃保温3h取出，5mpa，100℃热压成型即可。
实施例8：
一种硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料，以重量份数计包括以下组成成分：
改性硅藻土60份、聚丙烯80份、多孔氧化镁纤维20份、聚碳硅烷多孔纤维10份、纳米碳酸钙40份、矿棉粉20份、有机膨润土20份、微晶石蜡10份、硼砂15份、无机高温粘结剂4份(无机高温粘结剂是以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料，在1500℃的高温下烧结而成)。
改性硅藻土的制备方法如下：
将硅藻土在烘箱中80℃干燥8h，再置于马弗炉中以6℃/min的速度升温至480℃焙烧3h，冷却至室温后，与硬脂酸钙混合研磨至200-400目后，加入到质量浓度为15％的盐酸中，搅拌升温至90℃，保温40min后滤出，水洗至中性，100℃烘干后与纳米二氧化钛、硅烷偶联剂混合湿磨至600-800目，再置于烘箱中干燥即可，其中，硅藻土、硬脂酸钙、纳米二氧化钛的质量比为10：1：1。
上述硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的制备方法如下：
将改性硅藻土、聚丙烯、多孔氧化镁纤维、聚碳硅烷多孔纤维、纳米碳酸钙、矿棉粉、有机膨润土、微晶石蜡、硼砂、无机高温粘结剂混合均匀后置于玛瑙球磨罐中，控制球磨机转速为500r/min，球磨8h后将混合料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的母粒100℃减压干燥1h后加入到模具中，1.5mpa预压成型后转移到碳管炉中流动氮气保护下以2℃/min的速度升温至1250℃保温1h取出，8mpa，80℃热压成型即可。
下表1为本发明实施例1-3硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料的性能测试结果：
表1：
其中，本申请中高效吸音频率宽度为吸音系数曲线上吸音系数大于0.56的频率。
由上表1可知，本发明硅藻土聚丙烯复合吸声降噪材料具有很好的吸声降噪性能，而且高效吸音频率宽度大，可以最大程度消音污染。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。