玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料隔声性能

王玉玲,曹丰慧,董云峰

（大庆师范学院机电工程学院,黑龙江大庆 ,163712）



玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料隔声性能

王玉玲,曹丰慧,董云峰

（大庆师范学院机电工程学院,黑龙江大庆 ,163712）

摘要：本文从玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料的材料、结构、检测方法以及它的隔声性能等多方面阐述了它的可行性。通过分析各种参数比例可以制备出不同层次重合结构的玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料。这为日后研究隔声材料扩展了研究方向，也为防止噪音污染提供了更有力的保障。

关键词：玻璃纤维织物；聚氯乙烯；复合材料；隔声性能

0　引言

噪声污染是21世纪环境污染中最严重的一种污染，它不仅影响人们身体健康，降低生活质量，还会造成某些设备的加速老化。为了解决噪声污染所带来的各种危害，人们主要采取的措施是依靠隔声材料来阻断噪音。隔声材料是否能达到良好的隔声效果，与材料自身的某些性能以及噪声有关。以往使用的隔声材料体积比较笨重，很大程度上影响其可加工性，并且使用范围也狭小。而玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料在很大程度上弥补了传统材料的不足，不仅重量轻，厚度薄，而且具有很好的可加工性，同时阻尼性也比较好。本文将对玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料隔声性能以及影响因素进行简单的阐述，为消除噪音污染提供更好的材料。

1　玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料分析

1.1玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料

玻璃纤维织物本身具有隔声性能，它主要起到一个反射隔声和耗能吸声的作用。反射隔声指的是纤维表面反射声波的作用，而耗能吸声指的是织物内部可将吸入的声波，产生与空气的机械摩擦转变为热能被吸收。玻璃纤维织物本身是具有穿透性的，但是不能单独作为隔声材料使用，只是起到了增强隔音效果的作用。

1.2玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料结构

玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料是将PVC基与两种玻璃纤维织物结合制作而成的复合型材料，厚度很小，仅为0.05mm，空隙率在0.1左右，与普通的隔声材料厚度相比差了好几厘米；另外它的表面密度每平方0.6千克左右，与普通的隔声材料相比差了十几千克，因此质量特别轻。由于玻璃纤维具有良好的力学特性，因此该复合材料同时具有非常较好的柔韧性。

2　玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料测试

材料的隔声性能、动态力学特性和拉伸程度可以进行声学分析测试。隔声性的测试，先采用单一材料对噪音的自然增减量以及最初的声压级降进行测试，然后测量材料噪音的总增减量以及总的声压级降。其次，测试材料的动态力学特性，采用机械分析仪对动态热进行分析，测定出该材料的动力学特性。最后测定拉伸特性，它可以用万能强力仪进行测试，测试时满足一个标准大气压，温度20°C左右，相对湿度约为65%，将该材料沿着纵轴的方向进行拉伸，从而测出拉伸性能。

图1　复合材料的隔音原理图

3　玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料隔声性能

3.1材料的阻尼性能

阻尼性能是指将噪音在隔声材料中的机械振动的动能转变为热能，并将其消耗分散，这种能力则称为阻尼能力。阻尼性能的高低因材料而异，阻尼能力用阻尼因数表示，其值与隔声材料在规定时间内将机械振动产生的能量转变为热能时消耗的动能成正比。阻尼因数越大，表明材料将机械振动的动能转变为热能并耗散的能力越强。

影响隔声材料的阻尼性能的因素有两个，一是环境温度，二是声波振动频率。在隔声材料中加入玻璃纤维织物，能有效提高材料的阻尼因数，并且阻尼性能随着玻璃纤维织物的层数的增多而提高。另外，在层数相同时，玻璃纤维织物的种类也会有影响，当在隔声材料中加入更多的玻璃纤维时，玻璃纤维会限制分子的运动，将滞后应力与应变之间的相对位置，同时扩大阻尼因素温度影响范围。另外由于玻璃纤维的增多，还会使隔声材料的内部摩擦作用增强，使得长分子链不能自由的活动，并且会使能量的转化量增多，损耗阻尼因数。

3.2材料的隔声性能

隔声性能一般用隔声量来衡量，如图1所示，经过测试发现玻璃纤维织物的单丝根数越密实，它的透气量明显会差一些，因而声波穿透织物时遇到的空气阻碍就越大。它吸收声波的作用力更强，能穿透的声波就会更少，隔声性能就会更好。另外，材料的层合结构也会影响隔声效果，声音发生的频率区域存在这高、中、低的差异，一般来说，隔声性能与声波的频率区域存在联系。低频率区域与高频率区域之间的隔声效果存在明显的差异，而中间的频率区域则差异不大。

3.3材料的拉伸性能

当隔声材料只使用聚氯乙烯基这种复合材料时，它的拉伸负载量很小时就会产生强烈的变形；但是在材料中融合了玻璃纤维织物，拉伸负载量会大大提高，但有缺陷时拉伸的长度明显降低。并且随着玻璃纤维使用数量增多，拉伸负载量也会越来越大。原因是玻璃纤维织物在隔声复合材料中只起到增强材料的效果，它的拉伸的强度虽然很大，但是它的延伸性能缺非常差。

4　小结

在对玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料的隔声性能测试的过程中得到以下结论：（1）在聚氯乙烯基复合材料的基础上，加入了玻璃纤维织物制成隔声材料，在常温环境下，它的阻尼性能明显有所增强，玻璃纤维织物层数与隔声材料阻尼性能成正比；（2）复合材料的层合结构在声波的频率的高低区域也会使得材料的隔声性能有所差异，随着层数的增多，材料的隔声性能也越好；（3）玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料在拉伸时的拉伸负载量越大隔声效果越好。综上所述，玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料的隔声性能要比单一材料的隔声性能具有更强的隔声效果，为防止噪音污染提供了更可靠的依据。

参考文献

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Sound insulation properties of glass fiber fabric / PVC Composites

Wang Yuling,Cao Fenghui,Dong Yunfeng
(School of mechanical and electrical engineering,Daqing Normal University,Daqing,Heilongjiang,163712)

Abstract：In this paper,the feasibility of the glass fiber fabric/PVC composite material,structure, detection method and its sound insulation performance and so on.By analyzing various parameters,the glass fiber fabric/PVC Composites with different levels of overlap structure can be produced.This research direction for the future study of sound insulation materials,but also for the prevention of noise pollution provides a more powerful guarantee.

Keywords：glass fiber fabric; polyvinyl chloride;composite;sound insulation property

基金项目：大庆市指导性科技计划项目（szdfy-2015-59）