朱曉冬，王夢蝶，黃金鑫，李鵬，張博，文睿，劉玉

(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱150040)

木塑復(fù)合材料吸聲性能的研究現(xiàn)狀

朱曉冬，王夢蝶，黃金鑫，李鵬，張博，文睿，劉玉*

(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱150040)

木塑復(fù)合材料作為一種新型材料，由于其獨(dú)特的裝飾性能已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外裝飾材料中，開發(fā)其聲學(xué)方面性能是目前室內(nèi)裝飾材料的重要研究方向,具有廣闊的發(fā)展前景。筆者結(jié)合多孔吸聲機(jī)理與共振吸聲機(jī)理特性，闡述了吸聲材料在吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及吸聲性能增強(qiáng)等方面的研究進(jìn)展，重點(diǎn)分析了木塑吸聲材料的結(jié)構(gòu)特性與吸聲性能。通過歸納分析其他木質(zhì)復(fù)合吸聲材料研究成果，提出了在實(shí)際使用中改善與提高木塑復(fù)合材料吸聲性能的幾種方法(如發(fā)泡法、預(yù)留空腔法、蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合法、黏附裝飾層法、疊加設(shè)計(jì)法等)。采用駐波管方法測試木塑吸音板在不同穿孔率與空腔深度的吸聲系數(shù)，結(jié)果表明：在穿孔率為0%和3%的條件下，吸聲系數(shù)隨著空腔深度的增加先上升隨后下降；在穿孔率為6%和9%的條件下，吸聲系數(shù)隨著空腔深度的增加而增加。通過以上方法，可以最大限度地增強(qiáng)木塑吸音材料的全頻吸聲性能，為木塑復(fù)合吸聲材料在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

木塑復(fù)合材料；木質(zhì)吸聲材料；聲學(xué)性能；空腔填充法；吸聲系數(shù)

隨著社會的發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，人們對生活、學(xué)習(xí)、工作所處環(huán)境聲音的要求越來越高，噪音對人們的影響與危害越來越受到重視。目前降低噪聲的主要方法是通過利用吸聲或隔聲材料進(jìn)行控制[1]。吸聲是指聲波入射材料時(shí)，材料可以吸收聲波，由材料表面與內(nèi)部把聲能轉(zhuǎn)化成熱能進(jìn)行消耗掉的過程[2]。平常所見的材料都具有一定的吸聲性，工程計(jì)算中常用6個(gè)頻率(125，250，500，1 000，2 000和4 000 Hz)的吸聲系數(shù)平均值來表示某種材料的平均吸聲系數(shù)，平均吸聲系數(shù)大于0.2的稱之為吸聲材料[3]。吸聲材料按照吸聲機(jī)理，可分為共振吸聲與多孔吸聲材料兩大類；按吸聲材料頻率選擇的特性，又可分為低頻、中頻和高頻3類吸聲材料。多孔性吸聲材料多以吸收中頻與高頻為主，共振材料結(jié)構(gòu)以吸收低頻為主[4]。

與不斷增長的社會需求相比，目前常見的各種吸聲材料在所處環(huán)境中的耐用性、阻燃性、防潮性、耐腐蝕、防蟲蛀等方面存在諸多不足。如果吸聲材料要實(shí)現(xiàn)吸音、裝飾、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多方面功能，就需要開發(fā)新型材料、研制新構(gòu)造、創(chuàng)造新工藝，這已經(jīng)成為未來環(huán)保吸聲材料發(fā)展的趨勢。木質(zhì)復(fù)合吸聲材料是在木質(zhì)纖維及其他非木質(zhì)材料的基礎(chǔ)上，與其他材料進(jìn)行復(fù)合或重組，使其具備一定的吸聲性能。Yang等[5]研究了稻稈-鋸末復(fù)合吸音建筑材料，并測試其吸聲系數(shù)，結(jié)果表明這種復(fù)合材料與纖維板和膠合板的吸聲性能相比，頻率在500～8 000 Hz時(shí)吸聲性能最佳；王軍鋒等[6]利用木質(zhì)纖維和聚酯纖維，結(jié)合熱壓和聚合物發(fā)泡技術(shù)，制備出木纖維、聚酯纖維復(fù)合吸聲材料，使其具備吸聲性能；張宏等[7]采用竹質(zhì)廢料所加工的竹刨花與其他物理吸附材料制備了竹刨花基復(fù)合材料，得出竹刨花與活性炭復(fù)合而成的材料，該材料具有良好的吸聲性能；Faustino等[8]研究了玉米棒刨花板隔音技術(shù)，將玉米棒刨花與木材專用膠黏劑按1∶4的比例混合制備，并將其黏附在發(fā)出聲響房間的地板上，就可獲得隔音效果。

木塑復(fù)合材料(wood-plastic composite, WPC)是一種將木纖維或植物纖維與聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等通過熱壓擠出或注塑的方法進(jìn)行填充改性的新型復(fù)合材料，使其兼?zhèn)淞四静呐c塑料各自的優(yōu)良性能，同時(shí)其原材料來源豐富、價(jià)格低廉，材料自身可重復(fù)回收利用，在保護(hù)森林資源、減少環(huán)境污染方面具有良好的社會和生態(tài)效益，是一種新型的綠色環(huán)保材料[9]。木塑復(fù)合材作為新型材料受到人們的廣泛關(guān)注，符合現(xiàn)代人們對吸音板材的需求。筆者擬通過梳理國內(nèi)外相關(guān)木塑吸音材料的結(jié)構(gòu)性能與吸聲性能之間的關(guān)系，提出在實(shí)踐中改善與提高木塑復(fù)合材料吸聲性能的方法，旨在最大限度地增強(qiáng)木塑吸音材料的全頻吸聲性能，使之能廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)環(huán)境中，為木塑吸音板材的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 吸聲機(jī)理

1.1 多孔吸聲機(jī)理

多孔性吸聲材料的吸聲原理在于材料內(nèi)部擁有大量孔隙，孔隙之間相互貫通，透氣性較好[10]。根據(jù)惠更斯原理，當(dāng)聲波入射多孔材料表面時(shí)，一部分聲波會被材料表面反射，一部分會被吸收入射到材料內(nèi)部孔隙中，進(jìn)入到材料內(nèi)部的聲波會引起內(nèi)部孔隙空氣的振動與摩擦[11]。當(dāng)聲波遇到剛性材料時(shí)，一部分會被透射到空氣中，一部分則會被再次吸收，被吸收的聲波經(jīng)過入射與反射，產(chǎn)生黏滯力運(yùn)動，使聲能不斷進(jìn)行消耗并轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到吸聲的作用[12]。

常見的多孔吸聲材料主要分為有機(jī)多孔吸聲材料(棉、麻、木絲板、棕絲等)、無機(jī)多孔吸聲材料(玻璃棉、巖棉、礦渣棉等)、泡沫多孔材料(聚氨酯、聚乙烯氨基甲酸酯等)、金屬多孔吸聲材料(鋁纖維、不銹鋼絲網(wǎng)等)幾類，一般多孔吸聲材料在高頻吸聲性能較好，低頻吸聲性能較差[13]。Glé等[14]在研究了麻纖維植物顆粒、黏結(jié)劑與水混合制備的麻纖維混凝土復(fù)合材料的孔隙度與聲學(xué)特性的關(guān)系，結(jié)果表明這種復(fù)合材料的吸聲特性主要是因?yàn)轲そY(jié)劑中的小孔與植物顆粒的成分構(gòu)成了材料的高孔隙度。余海燕[15]采用水泥-木梗纖維進(jìn)行復(fù)合，得出該材料的聲學(xué)性能受到木梗纖維不同結(jié)構(gòu)的影響，從而建立了水泥-木梗纖維復(fù)合吸聲材料聲傳播及吸收的模型數(shù)據(jù)；Fouladi等[16]研究了椰殼纖維材料的吸聲性能，測試其吸聲系數(shù)，結(jié)果表明，天然椰殼纖維的吸聲系數(shù)可以達(dá)到0.8，但與膠黏劑混合后制備的椰殼纖維復(fù)合材料吸聲系數(shù)降低；Ekici等[17]研究了添加茶葉纖維以提高聚氨酯泡沫材料的吸聲特性，測試添加茶葉纖維后復(fù)合材料的吸聲特性，結(jié)果表明添加厚度為1 cm茶葉纖維的復(fù)合材料吸聲特性具有較好的吸音性能。

1.2 共振吸聲機(jī)理

共振吸聲材料與多孔吸聲材料聲能轉(zhuǎn)化原理是相同的，兩者都是通過黏滯性摩擦把聲能轉(zhuǎn)化成熱能消耗以達(dá)到吸聲的目的。共振吸聲結(jié)構(gòu)也被稱為赫姆霍茲共鳴器式結(jié)構(gòu)，主要有薄板共振結(jié)構(gòu)和穿孔板共振結(jié)構(gòu)，共振吸聲結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用為穿孔板材料，一般穿孔率為1%～5%，材料外部空間通過頸口與內(nèi)部腔體相連[18]。當(dāng)材料遇到入射的聲波時(shí)，聲波引起孔徑中空氣的運(yùn)動，與材料進(jìn)行往復(fù)摩擦，逐漸使聲能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行消耗[19]。如果要讓共振吸聲材料具有最佳的吸聲系數(shù)，就可讓入射的聲波頻率與共振器固有頻率保持一致，產(chǎn)生共振，此時(shí)共振結(jié)構(gòu)的吸聲性最優(yōu)[20]。如果入射的聲波頻率偏離共振結(jié)構(gòu)的頻率，其吸聲性能就會降低。一般共振吸聲材料的低頻吸聲性能會優(yōu)于其高頻的吸聲性。為了彌補(bǔ)高頻吸聲性能的不足，一般在對共振材料進(jìn)行穿孔的同時(shí)，在其背板空腔中填充多孔的吸聲材料。

黃景達(dá)[21]利用刨花與棕絲制備了低密度的刨花-棕絲復(fù)合吸聲板，研究不同護(hù)面處理和板面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對吸聲性能的影響；隋仲義等[22]研究了竹木復(fù)合材料(竹材作表面，楊木作基材)在不同結(jié)構(gòu)與厚度下的吸聲性能，結(jié)果表明竹木復(fù)合材料厚度在25 mm左右時(shí)低頻吸聲系數(shù)最佳，厚度在50 mm左右時(shí)高頻吸聲系數(shù)最佳；Yang等[23]研究了天然纖維復(fù)合材料吸聲性能，通過熱壓制備苧麻、亞麻、黃麻3種材料纖維增強(qiáng)的環(huán)氧復(fù)合材料，得出3種材料的多層次復(fù)合空腔結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)具有更好的吸聲性能；趙心一等[24]將玉米皮纖維與聚乳酸復(fù)合設(shè)計(jì)，加工出玉米皮纖維/聚乳酸復(fù)合吸聲材料的共振吸聲結(jié)構(gòu)，分析了材料背后空氣層與穿縫板的穿縫率對材料吸聲系數(shù)的影響。

2 木塑復(fù)合材料的聲學(xué)性能

市場上木塑吸音板一般采用表面沖鉆小孔，背面粘貼吸音薄氈的方式制備。筆者采用思成·聲易達(dá)聲學(xué)仿真模擬軟件，對比現(xiàn)在市面上常見的木質(zhì)吸聲材料(如槽木板、孔木板、甘蔗板、木絲板、水泥刨花板等)的吸音性能，結(jié)果如圖1所示。

圖1中的木塑吸音板采用市面上普通的15 mm音普特T21阻燃木吸音板的吸聲系數(shù)，圖中所示表明，木塑吸音板與其他木質(zhì)吸音板相比，在相似條件下250725 Hz頻率段吸聲系數(shù)優(yōu)于其他木質(zhì)吸音板，高于725 Hz頻率時(shí)吸聲系數(shù)開始下降，吸聲性能低于其他木質(zhì)吸音材料。15 mm 音普特T21阻燃木吸音板的平均吸聲系數(shù)在0.5左右，在共振頻率上具有較好的吸聲系數(shù)。

圖1 常見木質(zhì)吸音材料的吸聲系數(shù)Fig. 1 Sound absorption coefficients of commonwooden sound-absorbing materials

2.1 木塑吸音材料的結(jié)構(gòu)性能

王心潮[25]設(shè)計(jì)發(fā)明的帶有微孔、尖劈、型腔、插槽結(jié)構(gòu)的木塑吸音板材，由具有微孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡材料制成，并設(shè)有若干間隔支撐部的基材底部、若干尖劈結(jié)構(gòu)的基材頂部、帶插槽的基材側(cè)部和與插槽對應(yīng)的插接端在基材側(cè)部另一端，從而解決了木塑吸音板材裝飾性差、生產(chǎn)成本高、強(qiáng)度低、施工復(fù)雜的現(xiàn)狀。黃金鑫[26]設(shè)計(jì)發(fā)明的一種木塑復(fù)合多功能吸音板材，包括PVC木塑發(fā)泡板材、薄木單板貼面裝飾層、軟木貼面吸音層，并在板材上設(shè)有圓臺形吸音孔，木塑基材背面設(shè)有弧形凹槽。該專利使木塑復(fù)合板材兼具吸音性能、力學(xué)性能和裝飾性等功能。陳霖[27]設(shè)計(jì)發(fā)明的木塑復(fù)合吸音型材有吸音孔、吸音棉、插接端凹槽固定結(jié)構(gòu)，此種板材成本較低、環(huán)保阻燃、美觀耐用，而且吸音效果良好。另外，由于插接端、凹槽和固定端的設(shè)置，安裝非常方便。孟玉潔等[28]就木塑復(fù)合材在中低頻吸聲性能不佳的情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，針對木塑復(fù)合材料與空氣層構(gòu)成的空氣彈簧系統(tǒng)，在木塑復(fù)合材背后留有一定的空腔與空氣層距離，可有效提高木塑復(fù)合材低頻段的吸聲性能。

2.2 木塑吸音材料的聲學(xué)性能

魏亞兵等[29]研究了不同含量的木粉、偶聯(lián)劑、硫酸鋇制備的木塑復(fù)合材料的隔聲性能。結(jié)果表明：在相近面密度條件下，木粉的目數(shù)與含量主要對頻率高于125 Hz的隔聲量產(chǎn)生影響，加入偶聯(lián)劑的隔聲影響不明顯；在加入硫酸鋇、降低材料厚度和面密度相近基礎(chǔ)上，相同配方的PVC塑料板材，木塑復(fù)合板材在頻率高于2 000 Hz的隔聲性能更佳。

霍成等[30]研究的不同貼面材料對PVC發(fā)泡木塑地板吸聲性能的影響，通過熱壓工藝在木塑地板表面與背面貼覆不同材料，用駐波管法測試其吸聲系數(shù)，結(jié)果表明，PVC木塑發(fā)泡地板在低頻范圍內(nèi)具有一定的吸聲系數(shù)，在其表面與背面貼覆不同材料都會提升木塑地板的低頻吸聲性能。

Li等[31]基于質(zhì)量定律和聲音散射理論，采用數(shù)值分析法對填充沉淀碳酸鈣的木塑復(fù)合材料絕緣層內(nèi)的聲音傳導(dǎo)進(jìn)行研究，并建立物理模型分析含有不同沉淀碳酸鈣質(zhì)量比的木塑復(fù)合材料的傳聲損失，推導(dǎo)出了相應(yīng)的傳聲損失方程。結(jié)果表明，木塑復(fù)合材料的傳聲損失隨著聲音頻率和沉淀碳酸鈣質(zhì)量比的提高而增加，但在低頻范圍內(nèi)效果不明顯。

木塑復(fù)合材料就本身材料性能而言，并沒有優(yōu)良的吸聲性能，但是如何增強(qiáng)木塑制品的吸聲性能，可以參考木質(zhì)吸聲材料與其他種類的吸聲材料的復(fù)合性，最大限度地增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的吸聲性能，是木塑吸音材料的研究方向。根據(jù)木塑制品的特性與需求，針對性地設(shè)計(jì)制造木塑吸音材料將是未來的發(fā)展趨勢。

3 木塑吸聲材料提高吸聲性能的方法

如上所述，木塑復(fù)合材料的吸聲性能與其他木質(zhì)復(fù)合材料的吸聲性能相比，在低頻具有優(yōu)異性，但高頻吸聲性能方面較差，因此如何在實(shí)際工程裝飾中改善與提高木塑復(fù)合材料的高頻吸聲性能對其推廣應(yīng)用具有重要意義。通過歸納分析其他木質(zhì)復(fù)合吸聲材料的研究成果，增強(qiáng)木塑復(fù)合材料吸聲性能可以采用發(fā)泡法、預(yù)留空腔法、蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合法、黏附裝飾層法、疊加設(shè)計(jì)等方法，在提升木塑復(fù)合材料的吸聲效果的同時(shí)能進(jìn)一步提高其附加價(jià)值。

3.1 發(fā)泡法

發(fā)泡法是指通過物理或化學(xué)變化的方法，在原材料中加入無機(jī)或有機(jī)發(fā)泡劑，使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的氣泡孔。在木塑復(fù)合材料中通過加入發(fā)泡劑，制備得到的木塑復(fù)合材料，其優(yōu)點(diǎn)是降低了材料的密度，減少了生產(chǎn)成本，并可以在材料內(nèi)部產(chǎn)生一定的密閉氣孔，同時(shí)可控制其形狀、成分、密度，在一定程度上可以改善材料的抗沖擊性能和韌性，使木塑復(fù)合材料的使用范圍更廣。其不足之處是發(fā)泡劑的成分、不同含量的配比、發(fā)泡劑添加的順序?qū)δ舅軓?fù)合材料物理性能會產(chǎn)生影響，在生產(chǎn)工藝上需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究，才能制備出物理性能與吸聲性能兼?zhèn)涞陌l(fā)泡木塑復(fù)合吸聲材料[32]。

3.2 預(yù)留空腔填充法

空腔填充法主要是在木塑吸音板進(jìn)行安裝時(shí)，在木塑板材的后面留有一定的空腔，一般預(yù)留長度大于30 cm，留有空腔可以使聲音透射過木塑吸音板后，經(jīng)過聲波與剛性材質(zhì)的反射與吸收，消耗其入射的大部分聲能，從而達(dá)到吸收低頻聲波的目的。筆者采用駐波管法測試木塑吸音板在不同穿孔率與空腔深度的吸聲系數(shù)，結(jié)果如表1所示。在穿孔率為0%和3%的條件下，吸聲系數(shù)隨著空腔的深度的增加先上升，隨后下降。在穿孔率為6%和9%的條件下，吸聲系數(shù)隨著空腔的深度的增加而提高。

表1 木塑吸音板不同穿孔率及空腔深度的吸聲系數(shù)Table 1 The sound absorption coefficients of woodpanels of different perforation rates and cavity depth

在木塑吸音板后面空腔中還可以填充與黏附一定的高頻吸聲材料，例如無機(jī)吸聲材料(玻璃棉、巖棉、礦渣棉等)，利用木塑復(fù)合材料與無機(jī)吸聲材料的復(fù)合制備，實(shí)現(xiàn)木塑復(fù)合材料全頻吸聲的性能?？涨惶畛浞ㄖ刑畛涞臒o機(jī)纖維材料的種類對木塑復(fù)合吸音板吸聲性能的影響還需要進(jìn)行下一步的研究。

3.3 蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合法

蜂窩結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、易安裝、減震、降噪等優(yōu)異性能。將蜂窩結(jié)構(gòu)置于木塑復(fù)合板材的背面形成一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，使板材背后的空腔或填充材料分割成無數(shù)封閉的子空間，利用蜂窩結(jié)構(gòu)的特性增強(qiáng)聲波的約束與反射作用，形成類似于赫姆霍茲共振腔的吸聲結(jié)構(gòu)，使得入射的聲波在子空間中相互反射產(chǎn)生聲學(xué)駐波的現(xiàn)象,從而使聲波的共振頻率增大轉(zhuǎn)化為熱能消耗。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠提高木塑復(fù)合材料在低頻段的吸聲性能，從而提升木塑復(fù)合結(jié)構(gòu)的整體吸聲性能。

3.4 黏附裝飾層、吸音棉

基于木塑復(fù)合板材的素板，從裝飾美觀性出發(fā)，在其表面覆蓋一層貼面材料，如市面常見的薄木單板、軟木、浸漬紙等，因?yàn)橘N面材料在一定程度上具有一定的吸音性，在聲波入射木塑復(fù)合材料時(shí)在表面消耗掉一部分聲能，從而提高其低頻的吸聲性能。在木塑板材的背面粘貼吸音棉可以增加木塑在高頻段聲波的吸聲系數(shù)，更大程度地提升木塑吸音板的吸聲性能。

3.5 疊加設(shè)計(jì)

將孔隙率大的軟木材料與木塑復(fù)合材料進(jìn)行疊加組合，改善其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)木塑復(fù)合材料,在全頻段的吸聲性能。由于軟木材質(zhì)的孔隙率較大，其吸聲頻率的范圍為中、高頻段，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，疊加在木塑復(fù)合板材的前面，則可提高木塑復(fù)合材料在高頻段的吸聲性能，在實(shí)際應(yīng)用中兩種材料要進(jìn)行優(yōu)化與有效利用。

4 展 望

對于各種具有聲學(xué)特性木質(zhì)復(fù)合材料的研究表明，在吸聲、裝飾、環(huán)保、實(shí)用、特定環(huán)境方面都存在一定的不足之處,如多孔性與復(fù)合型的木質(zhì)復(fù)合材料雖然具有較好的吸聲降噪特性，其應(yīng)用范圍在物理性能上受到力學(xué)強(qiáng)度的限制。木塑復(fù)合材料作為環(huán)保、實(shí)用、裝飾、經(jīng)濟(jì)性兼?zhèn)涞男滦筒牧希谖曅阅芊矫嬷饾u得到重視，木塑復(fù)合材料的優(yōu)良特性及應(yīng)用范圍可以滿足特定空間吸聲降噪的要求，相對于已經(jīng)成型的木質(zhì)復(fù)合吸聲材料，木塑復(fù)合吸聲材料應(yīng)該擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

首先，在吸聲材料方面，充分利用多孔吸聲機(jī)理，在木塑復(fù)合材料的原料配比上進(jìn)行改進(jìn)，使其達(dá)到內(nèi)部孔隙的相互貫通，提高其吸聲性能。與此同時(shí)，可以通過仿效市面上常見的木質(zhì)穿孔吸音板的制備方法，對木塑復(fù)合材料進(jìn)行開孔與開槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要是以木塑復(fù)合材料為基材，在其表面與背面進(jìn)行開孔，從而得到開孔的共振吸音材料，表面開孔的形狀可以是圓形、條形、微孔形等，通過調(diào)節(jié)孔徑的大小、疏密程度和形狀以調(diào)節(jié)木塑復(fù)合吸音板的吸聲性能。背面開槽的方法主要是在木塑板材的背面進(jìn)行開槽，開槽的類型主要有弧形槽、梯形槽、方形槽等類型。開孔法可拓寬木塑復(fù)合材料的吸音頻段，提高其中高頻段的吸聲性能，增強(qiáng)木塑板材的裝飾性與吸聲性，但是產(chǎn)品的性能和工藝方面有待改進(jìn)和提高，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行孔槽型的研發(fā)，使其一次性成型，避免多次加工，使其具有最佳的吸聲性能。

其次，木塑復(fù)合材料作為已成體系的新型材料，最廣泛的應(yīng)用是作為室外產(chǎn)品。通過對木塑復(fù)合吸聲材料進(jìn)行新工藝的改進(jìn)、新技術(shù)的研發(fā)以及新結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，研發(fā)出更多的適合室內(nèi)使用的產(chǎn)品，比如具有吸聲性能的地板、壁板、裝飾板、天花、門窗、家具、衛(wèi)浴等系列產(chǎn)品。除了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)用外，也可以運(yùn)用在一些其他的產(chǎn)業(yè)上，比如汽車的內(nèi)部配件，如汽車門護(hù)板、門飾板、后備箱等內(nèi)飾。今后木塑復(fù)合吸聲材料的發(fā)展可以走產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)?；?、復(fù)合多樣化、吸聲全頻性、結(jié)構(gòu)新型化、實(shí)用多樣化、應(yīng)用領(lǐng)域廣的發(fā)展道路，這將是木塑復(fù)合吸聲材料的研究重點(diǎn)。

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Research progress of sound absorption propertiesof wood-plastic composites

ZHU Xiaodong, WANG Mengdie, HUANG Jinxin, LI Peng, ZHANG Bo, WEN Rui, LIU Yu*

(College of Material Science and Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040，China)

As a new type of material, wood-plastic composite was widely used for interior and exterior decoration due to its unique decorative performance. The development of its acoustic performance is an important research area for interior decoration materials because the better acoustic performance could promote its application. Through introducing the porous sound-absorption principle and vibratory sound-absorption principle of sound-absorption materials, this paper expounded the research progress of the wood-plastic composite in the aspects of type, design of sound-absorption structure and enhancement methods of sound-absorption. The acoustic performance of the wood-plastic composite was especially analyzed. The research progresses of the structure and sound-absorption performance were presented. Under the similar conditions, the sound absorption coefficient of the wood-plastic composite was higher than that of other wooden sound-absorbing materials at the frequency from 250 Hz to 725 Hz and its sound absorption coefficient was lower than other wood sound-absorbing materials when the frequency was higher than 725 Hz. It can be concluded that the wood-plastic composite had a good sound absorption performance at the resonant frequency. To enhance the frequency sound absorption properties of wood plastic sound-absorbing materials, the practical methods for improving and enhancing the sound-absorption performance of the wood-plastic composite were introduced (e.g, the methods of foaming, reservation cavity, honeycomb composite structure, pasting the decorative layer, superimposing the design). The absorption coefficients of different perforation rates and cavity depth of PVC wood plastic panels were tested by the standing wave tube method. The results showed that the sound absorption coefficient increased firstly and then decreased with the increase of the depth of the cavity when the perforation was of 0% and 3%. The sound absorption coefficient increased with the depth of the cavity when the perforation rates were 6% and 9%. By using the above-described method, the frequency sound absorption properties of the wood plastic sound-absorbing material can be enhanced. The results of the study can provide theoretical foundation for the application of the wood plastic composite sound-absorbing material in the interior designs.

wood-plastic composite; wooden sound absorbing materials; acoustic property; cavity filling method; sound absorption coefficient

2016-01-02

2016-10-30

林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣項(xiàng)目([ 2015 ] 11 號)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-13-0711)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2572016EBJ1);東北林業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(CL201531)。

朱曉冬，男，博士后，副教授，研究方向?yàn)樵O(shè)計(jì)與材料研究。通信作者：劉玉，女，副教授。E-mail:liuyu820524@126.com

TS653；S781

A

2096-1359(2017)03-0010-06