铝纤维板共振结构声学特性的理论初析

铝纤维板与背后空腔组成的吸声结构具有明显的共振吸声特性。铝纤维板的声学参量,即相对声阻抗率ζ和等效厚度l与等效参孔率滓的比值,可由驻波管法测量的吸声系数频响曲线反演求得。由于铝纤维毡的材质均摊性,铝纤维板共振吸声结构不再可以看成“局部反应”的声学元件,在空腔内加置小间距的横隔板有助于提高结构的吸声性能。

改性酚醛树脂对铝箔贴面中密度纤维板性能的影响

为扩大中密度纤维板(MDF)的应用领域和附加值,进行了将改性酚醛树脂用于MDF的铝箔贴面试验,探究改性酚醛树脂对板材性能的影响。结果表明,贴面MDF的表面胶合强度均达到1MPa以上,静曲强度、弹性模量和浸渍剥离性能,亦符合行业标准LY/T 1983-2011中对金属(铜箔、铝箔)饰面人造板的要求。

新型阻抗复合吸声材料设计研究

该项目在微穿孔复合吸声板的研究基础上,采用阻抗复合思路,在铝纤维板与微穿孔板组成的第一层空腔内填充聚酯纤维,采用模拟仿真和试验研究手段,优化填充材料厚度、背腔厚度以及叠放次序等因子,进一步优化新型阻抗复合吸声材料的低频吸声能力,同时检测其服役性能。研究结果表明,材料的全频段吸声能力随聚酯纤维的填充厚度以及背腔厚度的增加而增加,且采用铝纤维板前置结构具有更优的低频吸声性能。当聚酯纤维及背腔厚度均为20 cm时,该复合吸声板在以100 Hz和200 Hz为中心频率的1/3倍频带吸声系数不少于0.9,100～2 000 Hz频段综合降噪系数达到0.96,且其服役性能良好。

镁铝层状双氢氧化物/三聚氰胺磷酸盐复配阻燃剂对中密度纤维板的协效阻燃机理分析

【目的】探究镁铝层状双氢氧化物(MgAl-LDHs)与三聚氰胺磷酸盐(MP)复配阻燃剂的协同阻燃机理,为MgAl-LDHs与磷氮阻燃剂复配阻燃剂应用于阻燃纤维板制备提供理论基础。【方法】采用氧指数仪和锥形量热仪测试阻燃中密度纤维板的阻燃性能,通过氧指数、热释放速率、总热释放量、烟释放速率、烟释放总量变化和协效比计算,分析复配阻燃剂的释热性能及其在生烟特性方面的协效作用,运用热重分析、傅里叶红外光谱分析以及热重-傅里叶红外光谱联用分析技术探讨MgAl-LDHs与MP之间的凝聚相和气相阻燃机理。【结果】复配阻燃剂制备出中密度纤维板的氧指数为31.9%,复配阻燃剂在氧指数协效比计算中未表现出协效作用,而锥形量热仪协效比计算表现出协效作用,热解分析表明复配阻燃剂对木粉的阻燃效果优于MgAl-LDHs和MP单独阻燃作用。燃烧过程中MP催化MgAl-LDHs快速分解,释放大量水蒸气和CO_(2),吸收纤维板热量,降低表面温度,使燃烧难以维持,同时水蒸气和CO_(2)稀释可燃气体和氧气浓度,降低燃烧速率。复配阻燃剂的阻燃机理主要为气相阻燃,凝聚相阻燃作用不明显,气相阻燃是“冷却效应”和“稀释效应”共同作用的结果,320℃前主要为气相阻燃,380℃后复配阻燃剂进入凝聚相阻燃。【结论】MgAl-LDHs与MP复配阻燃剂的协同阻燃作用机理表现在3方面:1)温度范围增大,MgAl-LDHs低温分解,与MP复配后复配阻燃剂初始分解温度为198℃;2)MgAl-LDHs分解释放水蒸气和CO_(2),MP分解释放氨气冲淡燃烧表面可燃气体,协同发挥“稀释效应”作用;3)MP催化成炭和MgAl-LDHs高温熔融的覆盖协同作用。

三聚氰胺聚磷酸盐和次磷酸铝阻燃纤维板燃烧特性研究

为了提升纤维板的阻燃性能,选用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与次磷酸铝(AP)为阻燃剂,通过人造板热压工艺制备阻燃高密度纤维板(HDF)。采用锥形量热仪法研究阻燃剂对HDF燃烧过程中的点燃时间、热释放性能、质量变化、烟释放性能和烟气毒性的影响,探索两种阻燃剂组成的二元体系中MPP与AP的最佳质量比,并结合HDF燃烧后的炭层形貌分析其阻燃机理。结果表明:MPP和AP在燃烧过程中均会分解产生磷酸类物质,形成大量残炭。炭层能够有效隔绝氧气和热量传入材料的内部,减弱热量的传送速率,阻碍火焰的持续蔓延,从而提升HDF的阻燃性能。当MPP和AP的添加量为7.9%时,对HDF具有较好阻燃效果。与单一阻燃剂相比,经过复配之后,复合阻燃剂存在协同效应,HDF阻燃效果更为显著。综合分析得出,MPP和AP质量比为1∶2时,板材的阻燃性能最好,与未阻燃处理的板材相比,点燃时间从70 s上升到73 s,热释放速率峰值从392.3 k W/m2下降到319.7k W/m2,总热释放量从55.1 MJ/m2下降到47.7 MJ/m2,残炭率从22.1%上升到29.5%。

高速铁路宽带复合吸声结构设计

针对高速铁路车外噪声频带宽的特征,设计了一种第1层为铝纤维板、第2层为铝微穿孔板的新型复合吸声结构。通过理论研究和试验测试优化调整其结构参数,利用多模态耦合获得了与以往的共振吸声结构相比更宽频带的高吸声性能。经测试,该结构总厚度为100 mm时,吸声系数在250~5000 Hz频段均不小于0.8,降噪系数为0.92,可覆盖高速铁路环境噪声的主要频率成分;总厚度继续增大,低频吸声系数和降噪系数可进一步提高。所设计的宽带复合吸声结构不仅吸声性能佳,选用的材料还具有良好的耐候性和物理、化学性能,绿色、环保、可回收利用。将其应用于我国高速铁路噪声控制工程,有助于推动我国绿色铁路建设。

微波冶金反应器加热效率与均匀性优化

含锆型硅酸铝纤维板(zirconium aluminum silicate fiberboard,ZAF)作为保温炉衬在微波冶金反应器内的设计和安装常常是以经验为主,通常存在加热效率低、加热均匀性差等问题,难以满足实际工业生产要求。文章首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在2450 MHz频率下25~1000℃温度范围内的介电参数;采用激光闪射法测量了其在25~500℃范围内的导热系数;基于数值模拟技术探究了保温炉衬厚度变化对腔体内反射损耗S_(11)、电场、温度场和功率损耗等参数的影响。结果表明:ZAF的介电参数在700℃之后明显增大,导热系数在100℃之后随温度呈线性增加;保温炉衬的结构参数对负载的加热效率和均匀性具有重要影响,当保温炉衬厚度为60 mm时(方式3),谐振腔内负载的加热效率最高,在300 s时的平均温度为751.9℃,总吸收效率高达88.5%。

氢氧化铝/硼酸锌复配改性中密度纤维板的阻燃性能

在纤维板生产过程中添加无机阻燃剂,能显著提高其阻燃性能,这对于人身安全至关重要。通过使用氢氧化铝与硼酸锌复配改性中密度纤维板来研究其阻燃性能,对制备的阻燃纤维板进行热重/差示扫描量热以及锥形量热分析。结果表明,无机复配阻燃剂可以显著提高纤维板的热稳定性(残余物量达45%)和烟释放量(降低60%),均显著高于氢氧化铝或硼酸锌单独处理时的阻燃纤维板。利用无机阻燃剂自身不同的阻燃机制,发挥协同效应,可以实现高性能阻燃剂的配制和阻燃纤维板的制造。

大温度梯度下含锆型硅酸铝纤维板的透波性能

为探究微波冶金反应器内常用隔热保温材料——含锆型硅酸铝纤维板(ZAF)在温度梯度下的透波性能,首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在25~1000℃范围内的复介电常数;其次采用激光闪射法测量了ZAF在100~500℃范围内的热导率;最后基于电磁波传输线理论和传热理论研究了ZAF在频率、极化模式、入射角度及材料厚度等因素影响下的透波性能。结果表明:ZAF的介电常数随温度的增加整体变化幅度较小,介电损耗因子则在900℃之后呈指数型增大;ZAF的热导率随温度的增大而逐渐增加,其上升幅度约为39.65%;在2450MHz频率下,ZAF的功率透过系数大于0.9的比例要高于915MHz频率,且在相同频率下,水平极化模式(TM)的透波性能优于垂直极化模式(TE);随着ZAF厚度的增加,其功率透过系数曲线出现了多个透波峰,且2450MHz频率下的透波峰数量多于915MHz频率;在TE极化模式下,微波以0°~30°入射时材料具有良好的透波性能,在TM极化模式下,微波以0°~60°入射时材料具有较高的透波性能,并且存在能使微波发生全透射的布儒斯特角。

特高压变电站降噪用吸声材料及结构研究

通过对特高压变电站噪声源及特性的分析,以及对特高压变电站降噪用传统和新型吸声材料的比选,选择了2种新型吸声材料——铝纤维板和聚合微粒板作为特高压变电站降噪用吸声材料,并设计出适合于特高压变电站工程应用的复合吸隔声结构,其低频吸声性能优良、耐候性良好、易收回利用、绿色环保无二次污染,是特高压变电站降噪的理想材料,在变电站降噪工程中值得推广。

氧化铝粉体填充制备复合纤维板的物理力学性能分析

探讨氧化铝粉体施加量对复合纤维板性能的影响,采用不同施加量的氧化铝粉与已施胶木质纤维进行混合分别制备复合纤维板,测试分析吸水厚度膨胀率和力学强度,并表征其微观分布形貌。结果表明,在本试验条件范围内,氧化铝粉体施加量由3%增加至15%时,氧化铝颗粒分布逐渐致密,复合纤维板的吸水厚度膨胀率未见较大的变化,内结合强度、静曲强度及弹性模量呈递减趋势,相关物理力学性能均达到GB/T31765—2015《高密度纤维板》中潮湿型高密度纤维板要求。

工业废碱渣高密度纤维板制备与阻燃性能

以工业废碱渣(主要组分为氢氧化铝(Al(OH3)))、硼酸锌(2ZnO.3B2O3.3.5H2O)、硼酸(H3BO3)等为阻燃剂,制备出具有良好阻燃性能的阻燃高密度松木纤维板(HDF),对其物理及力学性能、阻燃性能、残炭形貌等进行了分析表征。结果表明:在满足物理及力学性能的条件下,废碱渣Al(OH3)与2ZnO.3B2O3.3.5H2O和H3BO3之间具有良好的阻燃协效性,提高了纤维板的成炭性,残炭量达到22.2%,降低了总释热量,降低幅度为32%,使其氧指数提高到36.4%,垂直燃烧等级达到V-0级。

高铝型硅酸铝纤维板介电特性和透波性能

采用谐振腔微扰法测量了高铝型硅酸铝纤维板(high-Al aluminum silicate fiberboard,HAF)在915 MHz和2450 MHz频率下,25~1000℃温度范围内的介电参数,并基于电磁波传输线理论计算了HAF的功率透过系数,进而分析了不同影响因素条件下HAF的透波性能。结果表明:在2种频率下,HAF的介电常数和介电损耗因子均在800℃之后明显增大;不同极化模式下,HAF的透波性能显著不同,其在水平极化下的透波性能优于垂直极化,且水平极化下存在使微波发生全透射的Brewster角(50°~53°);HAF的透波性能随厚度的增加而波动,其功率透过系数曲线在0~0.2 m厚度区间出现多个透波峰。