聚甲基丙烯酸甲酯协同功能化氮化硼纳米片显著增强聚氯乙烯的隔音性能

本研究通过羧甲基纤维素钠(CMC-Na)辅助球磨法制备功能化氮化硼纳米片(BN-CMC)，结合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)采用旋涂技术制备BN-CMC/PMMA/PVC复合材料。该材料在0.7mm厚度下实现35.67dB平均声传输损耗(STL)，较纯PVC提升81.5%，兼具优异隔音与热性能，为建筑领域轻质高隔音材料开发提供了新思路。

　　

Highlight

采用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)辅助球磨法成功实现六方氮化硼(h-BN)的剥离与功能化，获得厚度小于2.3nm的功能化氮化硼纳米片(BN-CMC)。

Introduction

建筑与交通发展带来的噪声污染已成为全球性问题。聚氯乙烯(PVC)因其分子结构中的极性基团而具备声波反射潜力，但作为单一材料时模量和表面密度不足。本研究通过引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和取向排列的BN-CMC纳米片，构建具有优异隔音性能的轻质复合材料。

Materials

实验材料包括：聚氯乙烯(SG-5)、聚甲基丙烯酸甲酯(HI855^M)、六方氮化硼(h-BN，纯度99.9wt%)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、四氢呋喃(THF)及作为热稳定剂的甲基锡巯基化物(YT181)。

Microscopic morphology of BN-CMC

扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显示，球磨处理后BN-CMC的尺寸和厚度显著减小。高分辨透射电镜(HRTEM)图像清晰呈现了六方晶格结构，选区电子衍射(SAED)图谱显示典型的六方衍射斑点，证实成功制备出少层BN-CMC纳米片。

Conclusions

通过CMC辅助球磨实现h-BN同步剥离与功能化，采用旋涂技术制备的BN-CMC/PMMA/PVC复合材料在0.7mm厚度、30%BN-CMC含量时达到35.67dB平均STL值，较纯PVC提升81.5%。取向排列的BN-CMC(14wt%)即可达到未功能化h-BN(30wt%)的增强效果，动态力学分析和SEM观察揭示了隔音增强机制。