超聲波液位計(jì)，換能器及水下音頻2kHz ～ 7kHz 頻段范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)增大; 繼續(xù)增大QH700 號(hào)玻璃微珠的含量,則材料的特征吸聲峰向高頻方向移動(dòng),低頻吸聲性能降低。對(duì)于反射而言,7kHz 以下頻段內(nèi),材料的反射系數(shù)隨Q H700 號(hào)玻璃微珠含量的增加而增大。這可能是因?yàn)楫?dāng)填料含量較少時(shí)(8 %以下) ,可以用前文的知識(shí)進(jìn)行分析,即增加該填料可以增強(qiáng)聚合物與填料間的相互作用,會(huì)增加體系的內(nèi)摩擦,增強(qiáng)材料對(duì)入射聲能的損耗,吸聲性能提高。但當(dāng)填料加入量比較大時(shí),對(duì)吸
聲性能的影響和此填料的本身結(jié)構(gòu)有關(guān)系,下一步會(huì)進(jìn)行更深入的研究。上述現(xiàn)象表明,Q H700 號(hào)玻璃微珠填料含量的變化使得聚氨酯彈性體材料的特征吸聲峰頻率改變,適量QH700 號(hào)玻璃微珠填料的加入可以得到具有良好低頻吸聲性能的聚氨酯彈性體材料。
上述單一填料改性聚氨酯彈性體材料的研究表明,填料的種類、含量等因素的變化直接影響聚氨酯彈性體材料的吸聲和反射性能,同時(shí)也使材料的特征吸聲峰頻率和特征反射頻率發(fā)生偏移。下面將研究不同種類填料混合摻雜情況下,聚氨酯彈性體材料的水聲性能變化規(guī)律,并通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果制備出吸聲性能好的多種填料混合改性聚氨酯彈性體材料。采用均勻設(shè)計(jì)與多元回歸分析相結(jié)合的辦法,對(duì)多種填料混合改性聚氨酯彈性體材料體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以材料在2kHz～12kHz 頻段內(nèi)的平均吸聲系數(shù)α和平均反射 ①平均吸聲系數(shù)α的回歸方程
α = α0 +α1 w1 +α2 w2 +α3 w3 = 0. 81 + 0. 0065w1 -
0. 0015w2 - 0. 004w3
其中各系數(shù)α0 、α1 、α2 、α3 的值分別為0. 81 、0. 0065 、
- 0. 0015 、- 0. 004 ;相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差分別為2. 98E213 、1. 12E2
14 、6. 11E215 、1. 28E214 ; a 的標(biāo)準(zhǔn)差為3. 45E214 ,α與w1 、
w2 、w3 的相關(guān)系數(shù)為1 。w1 的系數(shù)為正,說(shuō)明增加云母片
的含量有利于提高復(fù)合材料的吸聲系數(shù)。
②平均反射系數(shù)r 的回歸方程
r = r0 + r1 w1 + r2 w2 + r3 w3 = 0. 067 +
0. 01w1 - 7. 5 ×10- 4 w2 + 0. 004w3
其中各系數(shù)r0 、r1 、r2 、r3 的值分別為0. 067 、0. 01 、- 7. 5 ×10 - 4 、0. 004 ;相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0. 0352 、0. 0013 、7. 23E24 、0. 0015 ; r 的標(biāo)準(zhǔn)差為0. 0041 , r 與w1 、w2 、w3 的相關(guān)系數(shù)為0. 998 。w1 、w3 的系數(shù)為正,說(shuō)明增加云母片和玻璃微珠K100 的含量,聚氨酯彈性體材料體系的聲反射系數(shù)增大,w2 的系數(shù)為負(fù),說(shuō)明理論上增大玻璃微珠Q H700 的含
量有利于減小材料的聲反射系數(shù),但是值很小,說(shuō)明對(duì)反射系數(shù)的減小并不明顯。得到回歸方程后,可根據(jù)填料含量變更的范圍,輸入相應(yīng)的系數(shù)控制范圍,如:α≥0. 8 和r ≤0. 2 ,通過(guò)計(jì)算得到符
合條件的配比及其性能參數(shù),如表3 所示。依照上述優(yōu)化的結(jié)果,按相應(yīng)的配方制備聚氨酯彈性
體試樣H00 (厚度60mm) ,進(jìn)行相應(yīng)的聲學(xué)參數(shù)測(cè)試,結(jié)果如圖5 所示。
對(duì)比表3 中優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與圖5 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,二者相符得較好,說(shuō)明均勻設(shè)計(jì)和多元回歸分析方法對(duì)于優(yōu)化多特征吸聲峰值向低頻移動(dòng),低頻段的吸聲性能得到更大的改善;3. 空心玻璃微珠Q H700 填料含量的變化使得聚氨酯彈性體材料的特征吸聲峰頻率改變,適量空心玻璃微珠填
料的加入可以得到具有良好低頻吸聲性能的聚氨酯彈性體
材料。
4. 利用均勻設(shè)計(jì)和多元回歸分析相結(jié)合的方法可以優(yōu)化多種填料混合改性聚氨酯彈性體材料體系,此方法可以大大減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)。
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