[0001] 本发明涉及高分子复合膜技术领域，尤其涉及一种金属膜与高分子膜复合型隔声超材料制备方法。

[0002] 高分子薄膜是一种由高分子化合物制成的薄膜，具有轻质、耐腐蚀、透明度高、机械强度高等特点；高分子薄膜可以由多种高分子材料制成，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等；
这些高分子材料具有优异的化学稳定性、电绝缘性、耐磨损性等；超材料结构是指由一种或
多种超材料组成的结构；超材料是一种具有特殊性质的材料，如负折射率、零折射率、负热
导率等。超材料的特殊性质使其在光学、电子学、声学等领域具有广泛的应用前景。超材料
结构可以由多种不同的超材料组成，如金属－绝缘体复合材料、纳米结构材料等。

[0003] 金属膜与高分子膜复合型隔声超材料是一种具有优异隔声性能的多层复合结构材料，而金属膜与高分子膜复合所需要的加工生产成本较高，所以大多采用热压法将金属
膜和高分子膜交替堆叠而成，通过特定的制备工艺实现层间的紧密结合，但是，在金属膜和
高分子交替堆叠而成的过程中，金属膜和高分子膜之间的应力分布可能不均匀，导致复合
膜出现裂纹或变形；在热压过程中，金属膜和高分子膜之间的粘附力可能不足，导致复合膜
容易分层或脱落，从而影响复合膜的可靠性和使用寿命。因此，需要设计一种金属膜与高分
子膜复合型隔声超材料制备方法，解决金属膜和高分子膜在复合过程中粘附力可能不足，
导致复合膜容易分层或脱落的问题。

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的
具体实施例的限制。

[0032] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有
说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0033] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在
本申请中的具体含义。

[0034] 如图1所示，一种金属膜与高分子膜复合型隔声超材料制备方法，包括以下步骤：

[0035] S1、取铝金属研磨成骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末，将骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末混合，并逐步加入抗氧化剂溶液；

[0036] 在所述S1中，骨架级铝金属粉末的大小为100nm～150nm，填充级铝金属粉末的大小为15nm～25nm；

[0037] 在所述S1中，骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末混合质量比为3～6：4～7；

[0038] 在所述S1中，抗氧化剂溶液为浓度45％的氢氧化钠溶液，铝金属粉末和抗氧化剂溶液之间的质量比0.45～0.5：1～1.25。

[0039] 值得一提的是，通过准备骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末，使得两种不同大小的铝金属粉末相互沉积，以骨架级铝金属粉末为框架，填充级铝金属粉末为填充物，从
而得到致密的金属层，能够提高金属层的机械性能；

[0040] 以骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末形成的金属层，能够形成更多的折射面，有助于声波的反射和吸收，提高隔声性能。

[0041] S2、准备电镀液，将抗氧化后的骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末逐步加入电镀液中，搅拌混合，制备得到电镀混合液；

[0042] 本发明中，在所述S2中，电镀液为含有硫酸铝的溶液，其中硫酸铝溶液的浓度优选为35％，且骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末混合的金属粉末，与电镀液之间的质量
比优选为1：5。

[0043] S3、取聚酯树脂研磨成微米级聚酯树脂粉末，将微米级聚酯树脂粉末逐步溶解在丙醇溶剂中，并向溶剂中依次加入增塑剂、稳定剂，形成聚酯树脂溶液；本发明中，在所述S3
中，微米级聚酯树脂粉末的大小为20μm～45μm；

[0044] 微米级聚酯树脂粉末与丙酮溶剂之间的质量之比优选80：100；

[0045] 增塑剂、稳定剂和微米级聚酯树脂粉末之间的质量比优选为5：5：80；

[0046] 在所述S3中，丙醇溶剂的浓度优选为45％。

[0047] S4、准备基材，取制备得到聚酯树脂溶液涂覆到基材上，对基材上的聚酯树脂溶液干燥处理，得到聚酯树脂薄膜；

[0048] 在所述S4中，采用干燥箱，将涂覆聚酯树脂溶液的基材放置到干燥箱中，以90℃的温度下，进行干燥25min，得到聚酯树脂薄膜，并对聚酯树脂薄膜修剪。

[0049] S5、将聚酯树脂薄膜浸入电镀混合液中，与电镀混合液中的电极接触，通过间歇性改变电流的强度，控制骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末依次沉积在聚酯树脂薄膜，
并以热压法压制，得到复合型隔声膜；

[0050] 在所述S5中，电镀的电流强度为10A～20A，电镀的时间为5min～10min。

[0051] 在以电镀的方式将骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末均匀沉积在聚酯树脂薄膜表面，通过改变电镀过程中电流强度的大小，因骨架级铝金属粉末的表面积较大，相较
于表面积较小的填充级铝金属粉末，更容易受到电流的驱动，所以在电流强度增大过程中，
骨架级铝金属粉末会率先沉积在聚酯树脂薄膜表面，形成金属层框架，因填充级铝金属粉
末具有较小的表面积，对电流的响应相对较慢，因此需要降低电流强度才能实现沉积，所以
当降低电流强度时，填充级铝金属粉末会沉积在金属层框架的缝隙之中，形成致密的金属
层，增加金属层与高分子材料之间的相互作用，从而增强它们之间的粘合和附着力；

[0052] 在改变电镀过程中电流强度的大小的同时，会产生脉冲电流，促进离子在电解液中的迁移，即，当电流强度增加时，骨架级铝金属粉末受到电场力的作用，率先移动，促使电
解液流动，从而推动电解液中的离子向聚酯树脂薄膜表面迁移，当电流强度减小时，填充级
铝金属粉末在电解液中向着聚酯树脂薄膜表面移动，从而将骨架级铝金属粉末和填充级铝
金属粉末的移动，引起电镀溶液的波动和扰动，抑制金属团簇的形成，有助于改善电镀溶液
的流动性，避免铝金属粉末在电解液中出现沉淀现象；

[0053] 同时，填充级铝金属粉末，可以嵌入到骨架级铝金属粉末和聚酯树脂薄膜的微小不平整的空隙中，形成机械锁合，同时也增加了骨架级铝金属粉末与聚酯树脂薄膜之间的
接触面积，更大的接触面积意味着更多的吸附点，有助于增强各组分之间的结合力。

[0054] 实施例1：

[0055] 准备热风干燥器、100g浓度为80％的聚酯树脂溶液、两片长宽高为10cm*10cm*20μm的铝金属膜和热压机，将100g浓度为80％的聚酯树脂溶液涂覆到基材上后，将基材放入热
风干燥器中，以90℃的温度下，进行干燥25min，得到聚酯树脂薄膜，并修剪为长宽高为
10cm*10cm*20μm的形状，将金属膜和聚酯树脂薄膜交替堆叠，形成多层复合结构。

[0056] 将堆叠完成的复合材料放入热压机中，以100℃的温度下，施加300MPa的压力，进行热压20min，得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成的复合隔声膜。

[0057] 实施例2：

[0058] A.准备60g骨架级铝金属粉末、70g填充级铝金属粉末，使得骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末质量之比为6：7，加入220g浓度为45％的氢氧化钠溶液内抗氧化处理，将
抗氧化处理后的骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末逐步加入650g浓度为35％的硫酸
铝溶液中，得到所需的电解液；

[0059] B.将100g的微米级聚酯树脂粉末混合到120g浓度为45％的丙醇溶剂中，并向丙醇溶剂中依次加入增塑剂、稳定剂，使增塑剂、稳定剂与微米级聚酯树脂粉末之间质量之比为
5：5：80，得到聚酯树脂溶液，涂覆在基材上，采用干燥箱，将涂覆聚酯树脂溶液的基材放置
到干燥箱中，以90℃的温度下，进行干燥25min，得到聚酯树脂薄膜，并对聚酯树脂薄膜修
剪；

[0060] C.将得到的聚酯树脂薄膜放入到装有步骤A中电解液的电解池中，并与电解池中的电极接触，控制电流强度在10A～20A之间变化，且在10A、20A的电流强度下，进行电镀
8min，使得聚酯树脂薄膜表面沉积致密金属层，从而得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成
的复合隔声膜。

[0061] 实施例3，与实施例2的操作基本相同，不同的是，准备60g骨架级铝金属粉末和60g填充级铝金属粉末，使骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末质量之比为1：1，加入220g浓
度为45％的氢氧化钠溶液内抗氧化处理，将抗氧化处理后的骨架级铝金属粉末和填充级铝
金属粉末逐步加入600g浓度为35％的硫酸铝溶液中，得到所需的电解液，将实施例2中得到
的聚酯树脂薄膜放入到装有电解液的电解池中，并与电解池中的电极接触，控制电流强度
在10A～20A之间变化，且在10A、20A的电流强度下，进行电镀8min，使得聚酯树脂薄膜表面
沉积致密金属层，从而得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成的复合隔声膜。

[0062] 实施例4，与实施例2的操作基本相同，不同的是，准备60g骨架级铝金属粉末和50g填充级铝金属粉末，使骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末质量之比为6：5，加入220g浓
度为45％的氢氧化钠溶液内抗氧化处理，将抗氧化处理后的骨架级铝金属粉末和填充级铝
金属粉末逐步加入550g浓度为35％的硫酸铝溶液中，得到所需的电解液，将实施例2中得到
的聚酯树脂薄膜放入到装有电解液的电解池中，并与电解池中的电极接触，控制电流强度
在10A～20A之间变化，且在10A、20A的电流强度下，进行电镀8min，使得聚酯树脂薄膜表面
沉积致密金属层，从而得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成的复合隔声膜。

[0063] 实施例5：与实施例2的操作基本相同，不同的是，准备60g骨架级铝金属粉末和40g填充级铝金属粉末，使骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末质量之比为3：2，加入220g浓
度为45％的氢氧化钠溶液内抗氧化处理，将抗氧化处理后的骨架级铝金属粉末和填充级铝
金属粉末逐步加入500g浓度为35％的硫酸铝溶液中，得到所需的电解液，将实施例2中得到
的聚酯树脂薄膜放入到装有电解液的电解池中，并与电解池中的电极接触，控制电流强度
在10A～20A之间变化，且在10A、20A的电流强度下，进行电镀8min，使得聚酯树脂薄膜表面
沉积致密金属层，从而得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成的复合隔声膜。

[0064] 实施例6：与实施例2的操作基本相同，不同的是，准备60g骨架级铝金属粉末和30g填充级铝金属粉末，使骨架级铝金属粉末和填充级铝金属粉末质量之比为2：1，加入220g浓
度为45％的氢氧化钠溶液内抗氧化处理，将抗氧化处理后的骨架级铝金属粉末和填充级铝
金属粉末逐步加入450g浓度为35％的硫酸铝溶液中，得到所需的电解液，将实施例2中得到
的聚酯树脂薄膜放入到装有电解液的电解池中，并与电解池中的电极接触，控制电流强度
在10A～20A之间变化，且在10A、20A的电流强度下，进行电镀8min，使得聚酯树脂薄膜表面
沉积致密金属层，从而得到金属膜和聚酯树脂薄膜复合形成的复合隔声膜。

[0065] 准备WDW‑20型拉力试验机对实施例1至实施例6所得到的复合隔声膜的拉扯，测得其剥离强度和弹性模量；

[0066] 并准备长宽高均为60cm的正方体隔音箱、声波发生器、频谱分析仪、控制器、实施例1至实施例6制备得到隔声膜，其中隔音箱的一面为敞口设置，将样品a的隔声膜密封贴合
在隔音箱的敞口位置，频谱分析仪测量隔音箱内外声波的强度，声波发生器放置在隔音箱
外，

[0067] 控制器控制声波发生器产生200Hz频率的声波，频谱分析仪测量隔音箱内外的声波的强度，并计算出隔声量，依次更换实施例1至实施例6制备得到隔声膜，再次用频谱分析
仪测量隔音箱内外的声波的强度，并记录数据，如表1；

[0068] 表1

[0069]

[0070] 综上，对比实施例1至实施例6制备出的复合隔声膜进行的实验数据，随着填充级铝金属粉末的占比降低，其形成的复合隔声膜剥离强度随着增大，而剥离强度的增大，说明
粘连性较高，但是，填充级铝金属粉末的占比降低至一定值后，其形成的复合隔声膜剥离强
度随着降低，使得复合隔声膜的金属层和聚酯树脂薄膜粘连性降低，其中，填充级铝金属粉
末占比较大和占比较小皆会导致复合隔声膜的金属层和聚酯树脂薄膜粘连性降低，主要
是，填充级铝金属粉末具有较高的表面能，而聚酯树脂薄膜的表面能相对较低，当填充级铝
金属粉末过多时，它们可能会在聚酯树脂薄膜表面形成一层具有较高表面能的膜，导致两
者之间的界面张力增加，附着力下降，且填充级铝金属粉末过多，金属层可能会变得更加多
孔，孔隙可能会成为聚酯树脂薄膜与金属层之间的应力集中点，导致附着力下降；而填充级
铝金属粉末占比较小时，金属层中的骨架级铝金属粉末占据了大部分空间，而填充级铝金
属粉末的数量不足，这导致聚酯树脂薄膜与金属层之间的接触面积减少，附着力减弱，且填
充级铝金属粉末数量较少，嵌入到骨架级铝金属粉末和聚酯树脂薄膜的微小不平整的空隙
中数量则较少，械嵌合作用就会减弱；

[0071] 填充级铝金属粉末占比较大和占比较小皆会导致复合隔声膜的金属层和聚酯树脂薄膜复合得到的隔声膜隔声性能降低，主要原因是，在当填充级铝金属粉末占比较大时，
金属层的密度增加，金属层与聚酯树脂薄膜之间的界面声阻抗差异增大，声阻抗的不匹配
会导致声波在界面处发生反射和折射，降低隔声效果，且因金属层的密度增加，颗粒之间的
间距减小，声波散射效应减弱，导致隔声效果下降；在当填充级铝金属粉末占比较小时，金
属层中的孔隙率增加，声波在金属层中的传播路径增加，从而降低了隔声效果，综合，可以
得出实施例4所制备得到的隔声膜整体性能最好；

[0072] 且，在随着填充级铝金属粉末的增大，金属层的密度增加，隔声膜的刚度则会增加，其弹性性能则会降低。

[0073] 以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围
并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。