EVA基隔热、隔音材料的设计、制备与性能研究

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具有三明治结构(如:玻璃/高分子中间膜/玻璃)的夹层玻璃是一种可防止普通玻璃因破碎而伤人的安全玻璃。随着建筑节能和降噪需求的发展,隔热型和隔音型夹层玻璃的研究与应用备受关注。因此,作为中间膜基材的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的隔热、隔音改性是制造具有隔热隔音的功能性夹层玻璃的关键。根据热量在固体材料中的传导机理,引入孔隙率高且导热系数低的添加剂会破坏固体基质的热传导网链的完整性,使其导热系数降低,隔热效果得到改善。就材料的隔音性而言,根据声音的传播原理,比重较大的添加剂能够有效地增大材料的面密度和阻尼,从而改善材料的隔音性能。基于这一分析以及对夹层玻璃用中间膜的基本性能(如透明性和粘结强度)的要求,本工作选用高VA含量的透明EVA为基材,分别以孔隙率高且来源丰富的纳米SiO2(Nano-SiO2)和已报道的导热系数最低的固体SiO2气凝胶为隔热改性剂对EVA进行隔热改性;以几种比重不同的无机物(SiO2和CaCO3)和四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)为隔音改性剂,对EVA进行隔音改性。通过挤出共混法制备了一系列含不同添加剂的EVA材料,系统地考察了添加剂用量对EVA材料可见光透过率、与玻璃粘合强度和力学性能的影响;用热常数分析法和隔热箱测试法探讨了含SiO2的EVA材料的隔热性能及其影响因素。结果表明,添加剂用量越大或用量一定时比表面积越大,EVA材料的导热系数越低。在隔热添加剂用量为9.0 wt%时,比表面积分别为300 m2/g和800 m2/g的Nano-SiO2和SiO2气凝胶所制得的EVA材料的导热系数最小,为0.2199 W/(m.k)和0.1934 W/(m.k),比对照样纯EVA的导热系数分别降低了25.8%和34.8%;相应的隔热箱内的平衡温度与对照样相比分别下降了4.1℃和4.2℃。对比Nano-SiO2和SiO2气凝胶的隔热效果,只添加2.9 wt%的SiO2气凝胶EVA复合材料的隔热性能就相当于添加7.3 wt%Nano-SiO2的EVA材料的隔热性能。就透明性而言,EVA/SiO2气凝胶材料即使在9.0 wt%时可见光透过率仍高达82.2%,具有较高的透明度。而EVA/Nano-SiO2材料只有在Nano-SiO2含量低于5.6 wt%时,可见光透过率才高于80%,满足透明材料条件。分别利用四传感器驻波管法和动态力学分析法考察了比重不同的添加剂对EVA隔声量和损耗因子的影响,并通过阻尼性能间接地研究T-ZnOw用量对EVA/T-ZnOw材料的隔音性能的影响。结果表明,在所考察的添加剂用量(3.89.0 wt%)范围内,随着添加剂用量的增大或用量一定时不同添加剂比重的增大,材料的隔声量和损耗因子逐渐增大,即隔音性能不断提高,其中添加9.0 wt%的T-ZnOw时隔声量和损耗因子达最大值,分别为18.8 dB和0.26086,与纯EVA相比分别提高了8.7%和52.1%。
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