一种减振缓冲吸声降噪柔性复合材料及其制备方法和扬声器、电子设备与流程

本发明涉及一种减振缓冲吸声降噪柔性复合材料及其制备方法和扬声器、电子设备，属于材料特别是电子声学材料。

背景技术：

1、便携式电子设备(例如：手机、耳机、平板等)在日常使用中，扬声器、受话器或者马达工作时产生的振动都会造成电子设备内部不同组件的协同振动和分隔振动，甚至在同一个组件中不同零部件之间的摩擦。因此，在电子设备内的间隙中引入减振缓冲、吸音降噪材料可有效降低因跌落、器件工作产生的振动与噪声，降低组件的摩擦损耗，提供稳定的工作性能，延长设备的使用生命周期。

2、聚酰亚胺泡沫是一类含有大量气体微孔-介孔-纳孔的聚合物材料，不仅具有泡沫塑料共有的隔热、减震、降噪等特点，同时具有耐高温、耐低温、本征阻燃、耐辐射、低发烟率等特点、优点。聚酰亚胺泡沫按照泡孔结构分为软质开孔泡沫和硬质闭孔泡沫两大类。前者通常由热塑性聚酰亚胺树脂制备，而后者则由热固性聚酰亚胺树脂制备。软质开孔聚酰亚胺泡沫主要应用于隔声降噪、防热、抗震等领域，其在2000hz以上具有优良的吸声降噪性能。

3、沸石分子筛是一种具有规则孔道的无机多孔材料，具有规则的本征微孔孔道；通过对沸石分子筛进行特殊的实验处理，可以得到具有微孔-介孔的孔结构的材料。因其结构的骨架元素可调，从而可引入不同的杂原子对结构的化学、物理性质进行改性。目前，沸石分子筛在吸附分离、吸音增容、催化、重金属捕获、生物医药等领域有着重要的应用。如cn105013436a将沸石分子筛用于微型扬声器中，以改善其低频声学性能。

4、对于传统的泡沫材料，其多孔结构为大孔，在中高频的减振降噪中应用较为广泛，但低频的减振降噪效果欠佳。

5、因此，提供一种新型的减振缓冲吸声降噪柔性复合材料及其制备方法和扬声器、电子设备已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种减振缓冲吸声降噪柔性复合材料。

2、本发明的另一个目的还在于提供以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的制备方法。

3、本发明的又一个目的还在于提供一种扬声器，其扬声器前腔、扬声器后腔、壳体及发声单元中的至少一处装配有以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料。

4、本发明的再一个目的还在于提供一种电子设备，其扬声器后腔中装配有以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料。

5、为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种减振缓冲吸声降噪柔性复合材料，其中，所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料包括聚酰亚胺泡沫和沸石分子筛，所述沸石分子筛分布于聚酰亚胺泡沫的闭孔孔隙中；

6、以减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的总重量为100％计，聚酰亚胺泡沫的含量为50-80％，沸石分子筛的含量为20-50％。

7、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛均匀分布于聚酰亚胺泡沫的闭孔孔隙中。沸石分子筛在闭孔孔隙中碰撞能够消耗震动能量，从而能更好地起到减振效果。

8、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述柔性复合材料还包括非分子筛类多孔填料，其分布于聚酰亚胺泡沫的闭孔孔隙中；

9、以减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的总重量为100％计，聚酰亚胺泡沫的含量为50-80％，沸石分子筛和非分子筛类多孔填料的总含量为20-50％。

10、本发明提供的减振缓冲吸声降噪柔性复合材料包括聚酰亚胺泡沫和沸石分子筛、非分子筛类多孔填料等无机多孔材料，虽然无机多孔材料的引入不可避免地将提升整体材料的密度，但同时也能提高复合材料的回弹性能与压缩恢复性；并且来自无机多孔材料的微孔、介孔等结构组织，还可以改善复合材料低频区域的减振降噪效果。

11、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，非分子筛类多孔填料和沸石分子筛的质量比为1:1-1:100。

12、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛具有本征交叉孔结构，该本征交叉孔结构包括微孔-微孔、微孔-介孔及介孔-介孔等中的一种组合或者几种的组合。所述沸石分子筛中的介孔可以通过对其进行后续的实验处理(如酸、碱刻蚀等，二者分别采用酸性刻蚀液和碱性刻蚀液)得到，也可以在制备沸石分子筛过程中引入。本发明对酸、碱刻蚀使用的刻蚀液的浓度，酸、碱刻蚀过程的温度、压力及时间等参数均不做具体要求，可根据现场实际作业需要进行合理调整。

13、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛的骨架元素或元素组合包括但不限于硅、硅铝、硅硼、铝磷、硅铝磷、硅锗、硅锌或者镓磷等。

14、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛的结构孔道包含8元环以上，但不超过32元环的孔道，其中，8元环和32元环分别指孔道由8个骨架元素和32个骨架元素组成。

15、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛包括zsm-5、x型分子筛、y型分子筛、beta、zsm-11、utd-1f、cit-5、emc-2、emm-23、emm-25、itq-7、itq-24、itq-34、itq-43、itq-52及im-5等中的一种或几种的组合；

16、优选地，所述沸石分子筛具有不高于0.8g/cm3的堆积密度并具有微-介复合孔；

17、更优选地，所述沸石分子筛为emm-25、zsm-5、x型分子筛、y型分子筛、beta及itq-43等。

18、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述zsm-5的硅铝比>10。

19、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛的骨架外元素包括但不限于钠、钾、氢、锂、铯、镁及钙等中的一种或者几种的组合。

20、本发明使用的沸石分子筛应具备良好的酸碱稳定性。

21、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述非分子筛类多孔填料为晶体材料或者非晶材料。

22、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述非分子筛类多孔填料包括但不限于含硅材料等。

23、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述非分子筛类多孔填料以低密度的材料为主，比如：其包括金属有机骨架化合物(mof)、共价有机化合物(cof)、多孔芳香骨架材料(paf)、白炭黑、海泡石、硅藻土、埃洛石、高岭土、膨胀蛭石、膨胀珍珠粉、膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠、活性炭及碳纤维等中的一种或几种的组合。

24、当所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料还含有非分子筛类多孔填料时，此时沸石分子筛和非分子筛类多孔填料这两种无机多孔材料同时存在，使得该无机多孔材料具有微孔-介孔-大孔多级孔隙结构，从而可以进一步提升复合材料的吸声降噪性能。

25、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述聚酰亚胺泡沫采用芳香族二酐和异氰酸酯为原料制得。

26、本发明提供的所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的发泡倍数在1.5倍以上；通过引入不同量和不同配比的无机多孔材料，可有效地调控该复合材料的发泡体积和吸音降噪效果。

27、作为本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的一具体实施方式，其中，所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的总体密度不大于400kg/m3，回弹性不低于42％，压缩恢复性不低于75％及平均吸声系数不低于0.5。

28、另一方面，本发明还提供了以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：

29、步骤(1)：在强极性非质子溶剂中加入低分子量饱和醇、芳香族二酐、沸石分子筛、匀泡剂和催化剂后使其混合均匀并进行酯化反应，得到混合浆料；

30、步骤(2)：向所述混合浆料中加入异氰酸酯并混合均匀，再对所得混合液进行加压后缓慢泄压并降至常压，得到前驱体；

31、步骤(3)：去除前驱体中的溶剂后进行亚胺化处理，得到泡沫形态的所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料，即泡沫主体采用发泡法对去除溶剂后获得的前驱体粉末进行发泡制备得到。

32、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(1)包括：在强极性非质子溶剂中加入低分子量饱和醇、芳香族二酐、沸石分子筛和非分子筛类多孔填料、匀泡剂和催化剂使其混合均匀并反应，得到混合浆料。

33、本发明中，可在以上所述制备方法的步骤(1)中添加去离子水，以提高所述催化剂的溶解性。优选地，加入催化剂后再加入去离子水。另外，本发明对步骤(1)中加入的去离子水的用量不做具体要求，可根据现场实际作业情况进行合理调整。

34、本发明以上所述制备方法的步骤(1)中，由于微孔-介孔-大孔多级孔隙结构的存在，沸石分子筛和非分子筛类多孔填料可以吸附低分子量饱和醇、芳香族二酐等分子。

35、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中，所述异氰酸酯例如可为芳香族异氰酸酯等。

36、作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(3)中，将前驱体置于真空设备中进行抽真空以去除溶剂。

37、非分子筛类多孔填料具有微孔结构而导致其具有很大的比表面积，从而该非分子筛类多孔填料会吸附空气中的小分子，比如水分子、co2和小分子vocs等。因此，作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，所述制备方法还包括：对非分子筛类多孔填料进行低压高温热处理，以通过低压高温热处理脱除其吸附的小分子。本发明对低压高温热处理的温度、压力及时间等参数不做具体要求，可根据现场实际作业需要进行合理调整。

38、本发明以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的制备方法中使用的低分子量饱和醇、芳香族二酐、强极性非质子溶剂、匀泡剂、催化剂及异氰酸酯等均为常规物质，本发明对其用量和具体物质等均不做具体要求，可根据现场实际作业需要合理选择本发明使用的具体物质并调整其具体用量，只要保证可以实现本发明制得所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的目的即可。如在本发明的一些实施例中，所述低分子量饱和醇可为甲醇等，所述芳香族二酐可为2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐等，所述强极性非质子溶剂可为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等，所述异氰酸酯可为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯等，所述匀泡剂可为匀泡剂dc6070等，所述催化剂可为三乙胺、三乙醇胺等。此外，本发明对制备方法中涉及的反应条件也均不做具体要求，本领域技术人员也可以根据现场实际作业需要合理调整反应条件，只要保证可以实现本发明制得所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料的目的即可。

39、又一方面，本发明还提供了一种扬声器，包括一个或多个发声单元、一个或多个壳体，所述一个或多个发生单元与所述一个或多个壳体组合形成扬声器后腔，其中，扬声器前腔、扬声器后腔、壳体及发声单元中的至少一处装配有以上所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料。

40、作为本发明以上所述扬声器的一具体实施方式，其中，所述发声单元为声学传感器等。

41、作为本发明以上所述扬声器的一具体实施方式，其中，所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料可装填于扬声器后腔内部或者粘附于扬声器后腔的内壁；所述减振缓冲吸声降噪柔性复合材料还可以粘附于扬声器前腔内壁，壳体外表面及发声单元磁碗背部等位置。

42、再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其中，所述电子设备包含以上所述的扬声器。

43、作为本发明以上所述电子设备的一具体实施方式，其中，所述电子设备包括智能手机、tws耳机、头戴式耳机、智能眼镜、智能手表、vr设备、ar设备、平板电脑或轻薄笔记本电脑等。

44、与现有技术相比，本发明所能达成的有益技术效果包括：

45、本发明提供的减振缓冲吸声降噪柔性复合材料包括聚酰亚胺泡沫和沸石分子筛，沸石分子筛不仅可以起到结构增强作用，同时由于其还具有孔隙结构使得其可以起到吸声降噪的作用；而由于聚酰亚胺泡沫的存在，该复合材料还具有优异的减振缓冲性能。

46、综上，本发明提供的减振缓冲吸声降噪柔性复合材料在低频和中高频都具有优良的吸音降噪性能，同时还具有优异的减振缓冲性能。