木材-橡膠復(fù)合材料及其在靜音地板中的應(yīng)用研究.pdf

1、木材－橡膠復(fù)合材料是近年來(lái)才被提出來(lái)的一類(lèi)功能型復(fù)合材料，具有良好的防水、防腐、防蛀、防靜電、隔音吸音、阻尼減震、隔熱保溫等性能，可以用作室內(nèi)裝修裝飾材料、隔音吸音材料、阻尼減震材料、隔熱保溫材料，綜合體現(xiàn)了木材的高效利用、廢舊輪胎的無(wú)污染循環(huán)利用和提高林產(chǎn)品附加值等方面的價(jià)值，發(fā)展前景非常廣闊。但目前關(guān)于木材－橡膠復(fù)合材料的研究還處于起步階段，尚未形成工業(yè)化產(chǎn)品。
　　為了對(duì)木材－橡膠復(fù)合材料進(jìn)行深入研究，通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)，完

2、成了其軟木仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以人工林木材、木制品加工剩余物和廢舊輪胎顆粒為原料，制備了木材－橡膠復(fù)合材料并對(duì)影響其性能的主要因子進(jìn)行了研究；用實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方法揭示了木材－橡膠復(fù)合材料的靜音機(jī)理,對(duì)其在靜音地板中的應(yīng)用進(jìn)行了探索性研究。對(duì)地板制備工藝和性能、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，并對(duì)地板靜音性能測(cè)試方法做了初步研究。
　　本研究得出以下主要研究結(jié)論：
　　1）在木材－橡膠復(fù)合材料的軟木仿生結(jié)構(gòu)中，木材相當(dāng)于軟木細(xì)胞壁物質(zhì)，起到支

3、撐、填充作用，主要提供物理力學(xué)性能，是結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度單元；橡膠相當(dāng)于軟木細(xì)胞腔中的密閉氣體，起到類(lèi)似彈簧的作用，是結(jié)構(gòu)中的減震單元；膠粘劑一定程度上相當(dāng)于軟木細(xì)胞壁中的軟木脂，主要起到結(jié)構(gòu)單元之間的膠接作用。
　　2）制備工藝對(duì)木材－橡膠復(fù)合材料性能的影響規(guī)律主要有：
　　木/橡膠質(zhì)量比對(duì)材料性能影響極顯著。隨著木/橡膠質(zhì)量比的減小，橡膠顆粒用量增大，材料的耐吸水膨脹性能增強(qiáng)，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度減小，靜曲強(qiáng)度和彈性模量降低，固有頻率下

4、降，阻尼比升高，撞擊聲減小，撞擊聲改善值增大。
　　木材形態(tài)對(duì)材料影響顯著。使用扁平刨花和纖維可以獲得較好的物理力學(xué)性能，C型刨花制備的材料具有較低的固有頻率和撞擊聲、較高的阻尼比和撞擊聲改善值。
　　施膠量對(duì)木材－橡膠復(fù)合材料物理力學(xué)性能的影響極顯著（2 h吸水厚度膨脹率除外），對(duì)振動(dòng)及聲學(xué)性能的影響不顯著。
　　密度對(duì)物理力學(xué)性能、振動(dòng)及聲學(xué)性能的影響都非常顯著。木材－橡膠復(fù)合材料的目標(biāo)密度在0.8~1.0 g/c

5、m3范圍內(nèi)可獲得較好的綜合性能。
　　木/橡膠質(zhì)量比和施膠量之間、密度和加壓時(shí)間之間的交互作用對(duì)物理力學(xué)性能、振動(dòng)及聲學(xué)性能都有很大影響。因此，在調(diào)整工藝參數(shù)時(shí)，應(yīng)將交互作用考慮在內(nèi)。
　　3）具有良好減震降噪性能的較佳工藝參數(shù)：木材形態(tài)：C型刨花；廢舊輪胎顆粒粒徑：2～3 mm；木/橡膠質(zhì)量比：40/60；施膠量：6％；目標(biāo)密度：0.8 g/cm3；加壓時(shí)間：4 min；壓板溫度：140℃。采用該優(yōu)化工藝制備的木材－橡膠復(fù)

6、合材料的主要性能如下：密度：0.78 g/cm3；2 h吸水厚度膨脹率：3.12%；內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度：1.1 MPa；靜曲強(qiáng)度：3.8 MPa；彈性模量：342 MPa；固有頻率：17.4 Hz；阻尼比：0.15；撞擊聲：76.5 dB(A)；撞擊聲改善值：15.5 dB(A)。
　　4）木材－橡膠復(fù)合材料的靜音機(jī)理：大量橡膠顆粒的存在，使得木材－橡膠復(fù)合材料具有較低的固有頻率和較高的阻尼比。在沖擊載荷作用下，由于木材－橡膠復(fù)合材料各階

7、頻率間距較小，容易產(chǎn)生共振，使得材料中的橡膠顆粒減震吸能的功能得到充分發(fā)揮，材料整體的減震降噪功能提高；同時(shí)，較高的阻尼比可以加快振動(dòng)的衰減，能量在傳遞過(guò)程中耗散較大，降低了以聲能形式耗散的能量，起到減震降噪作用。
　　5）采用撞擊聲和撞擊聲改善值兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)對(duì)地板靜音性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出了一種地板靜音性能測(cè)試方法——自由落球撞擊法，設(shè)計(jì)并制作了一套相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)證明，自由落球撞擊法可以對(duì)不同靜音性能的地板做出精確的定量評(píng)價(jià)，