高阻尼橡胶组合物制造技术

提供一种具有低弹性模量、良好阻尼性能和断裂特性等的高阻尼橡胶组合物，该组合物含有一种石油树脂（１５～６０重量份）以及共计６０～９０重量份的细粒炭黑与二氧化硅，三种组分共混在含有天然橡胶和／或异戊二烯橡胶（至少５０重量份）的橡胶（１００重量份）中，细粒炭黑与二氧化硅的重量份数之比为９５／５～７５／２５。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有低模量和高阻尼能力的橡胶组合物。
技术介绍
近来，地震能量吸收系统，即抗震系统、耐震系统和隔震系统已投入广泛应用，由橡胶组合物与硬板交替层叠构成的隔震橡胶系统已应用于桥梁支承座和建筑物的基础隔离。隔震橡胶系统是其中交替层叠的橡胶组合物与硬板因在垂直方向上很硬而在水平方向上很柔软而表现出降低的剪切刚度的一种系统。这种隔震橡胶系统的功能是使建筑物的固有振动周期偏离地震周期从而大大减小地震中施于建筑物的加速度。用于此目的的橡胶组合物要求具有高的阻尼能力，从而把振动转化为热，因而对地震能量起阻尼作用，而这种阻尼能力一般是通过大量共混进细炭粒和树脂来实现的。在用于建筑物或房屋隔震的隔震器的情况下，要求隔震器不仅具有高的阻尼能力，而且具有与特定建筑物或房屋相应的模量。优选地，要求模量较低，因为延长地震的震动周期，即通过减慢震动就可以尽量减小室内损伤(例如，对人身、机器和机械设备的损伤)。把模量减小到各建筑物或房屋隔震所需的水平的典型方法是调节橡胶组合物，例如，减少加进的细颗粒或硫化剂(硫)的量。但是减少细炭粒的量也会降低阻尼能力，而减少硫化剂(硫)的量会引起交联密度的降低，从而降低断裂强度并增加蠕变。要一举实现降低的模量、高阻尼能力、足够的断裂强度等性能的良好平衡是相当困难的。针对这种情况，本专利技术旨在提供一种既具有高阻尼能力和高抗断裂性能又具有低模量的橡胶组合物。专利技术概述本专利技术的专利技术者发现，如果用二氧化硅部分地代替高阻尼橡胶中所加入的炭黑，则可以实现所需的低模量而不牺牲阻尼能力。本专利技术正是在这一发现的基础上完成的。按照照本专利技术，提供一种高阻尼橡胶组合物，其中橡胶含有50重量份或更多的天然橡胶和/或异戊二烯橡胶，其特征在于组合物中每100份橡胶配15～60重量份石油树脂和总共60～95重量份的细粒炭黑与二氧化硅。细粒炭黑与二氧化硅的重量份数之比为95/5～75/25。附图简述附图说明图1是隔震多层板的实施方案图，其中使用了本专利技术的高阻尼橡胶组合物。实施本专利技术的优选实施方案下面对本专利技术作进一步详述。本专利技术的橡胶组合物含一种橡胶基体，其中均匀地分散了预定量的石油树脂、细炭粒和二氧化硅。这种橡胶组合物的生产方法是把石油树脂、细炭粒、硫化剂及诸如此类的组分共混进未硫化橡胶中；把该组合物成型为所希望的形状并将其加热硫化。所用组分如下所述橡胶在生产本组合物时至少要用天然橡胶(NR)或异戊二烯橡胶(IR)作为未硫化橡胶。天然橡胶(NR)和异戊二烯橡胶(IR)可以并用。天然橡胶(NR)和/或异戊二烯橡胶(IR)的共混量是每100重量份橡胶总量中共混进50重量份或更多的天然橡胶(NR)和/或异戊二烯橡胶(IR)，因为当这类橡胶组分的含量低于50重量份时，所得产品的加工性和阻尼能力将不足。除天然橡胶(NR)和异戊二烯橡胶(IR)以外，还可以共混进的未硫化橡胶不限于任何具体的类型。典型的这类橡胶包括丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶(II)、卤代丁基橡胶(Br-IIR，Cl-IIR等)、氯丁橡胶(CR)等等。石油树脂可用于本专利技术的典型的石油树脂包括由苯并呋喃、茚和苯乙烯在溶剂石脑油中共聚得到的苯并呋喃塑料以及通过将生产乙烯、丙烯之类的乙烯装置中石油等蒸气裂解中作为副产物产生的裂解油馏份中未分离的二烯烃和单烯烃组分进行聚合而得到的树脂。石油树脂有商品出售，如Escrone(日本钢铁化学有限公司制造)、Hi-树脂(Toho化学工业有限公司制造)、FTR(三井石油化学工业有限公司制造)等等。石油树脂的用量为每100重量份橡胶总量配比15～60重量份，优选25～55重量份的石油树脂。石油树脂少于15重量份时，不足以提高阻尼能力，石油树脂超过60重量份时，会引起过度的蠕变。细炭粒和二氧化硅本专利技术的橡胶组合物的一个特征在于它同时包含细炭粒和二氧化硅。可用于本专利技术橡胶组合物的细炭粒可以是本
内常用的任何炭黑。但优选氮吸附法比表面为60～150m2/g，特别是，80～150m2/g以及DBP油吸附量为60～160cm3/100g，特别是90～160cm3/100g的细炭粒。这种炭黑按照ASTM规定的HAF级、ISAF级或SAF级出售商品。生产中可用这类市购炭黑。以氮吸附表征的比表面可以用ASTM D 3037-89所述的方法，即用氮气吸附量测定颗粒直径的方法测定。在本专利技术的橡胶组合物中必须加入细炭粒才能呈现吸收地震能量的能力。细炭粒的加入量过少不足以提高吸收能力，而加入量过多，则会导致加工性太差及强度降低。用于本专利技术的二氧化硅可以是通常用于橡胶组合物的任何等级的二氧化硅，例如，可以是沉淀二氧化硅、无定形二氧硅如高温处理过的二氧化硅，或结晶二氧化硅。典型的这种二氧化硅是也叫做粉末二氧化硅的白炭黑。所用的白炭黑并无特别的限制，可以是粉末硅酸酐、硅酸水合物、硅酸钙、硅酸铝等等。优选地，这类二氧化硅的平均聚集粒子直径为5～50μm，特别是，5～30μm。优选的二氧化硅的实例有日本SilicaK.K.公司制造的Nipsil AQ以及Tokuyama Soda K.K.公司生产的TokusilGU。在本专利技术的橡胶组合物中，优选地，每100重量份的橡胶总量配比共计60～95重量份，特别是，70～90重量份的细炭粒和二氧化硅。细炭粒和二氧化硅的加入量少于60重量份时，不足以提高阻尼能力，而超过95重量份时，则会使加工性太差和伸长率不足。至于细炭粒和二氧化硅的含量之比，优选采用所述细炭粒与所述二氧化硅的重量份之比为95/5～75/25，更优选地，为93/7～80/20。比值超过95/5时，导致过高的模量，而比值小于75/25时，则导致不足的阻尼能力。任选组分在生产本专利技术的硫化橡胶组合物时，在未硫化橡胶中除了加入上述关键组分之外，还可以加入各种任选组分。这类任选组分的实例包括硫化剂如硫、硫化助剂如锌白和硬脂酸以及防老剂如N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺。把上述添加剂共混进未硫化橡胶组合物中后，用适当的方法将该组合物成型，并用公知的方法在公知的设备中在130～170℃的温度下使之硫化，从而获得硫化橡胶组合物。图1示意了用本专利技术的橡胶组合物制造的隔震多层板1的一种实施方案。隔震多层板1由本专利技术的橡胶组合物2和一般结构中用的钢板或冷轧钢板之类的硬板3交替层叠构成。为了生产这种隔震多层板1，首先要通过将橡胶组合物成型和硫化制成片状橡胶组合物2，然后，用粘合剂将由此制得的片状橡胶组合物粘合到硬板3上去。或者，也可以先成型片状未硫化橡胶组合物，然后将橡胶片与硬板3交替层叠，再将该多层板加热使之同时硫化与粘合。由此制得的隔震多层板可适用于诸如公路桥梁的支承座和建筑物的基础隔离等应用中。实例下面通过参考实例对本专利技术作进一步详述。实例1-4和对比实例1-4将橡胶组分、炭黑、二氧化硅(白炭黑)和苯并呋喃树脂按照表1所示的量以及每100重量份橡胶总量配以5.0重量份的锌白、1.0重量份的硬脂酸、3.0重量份的防老剂、2.1重量份的硫和1.2重量份的硫化助剂CZ进行共混，制成未硫化橡胶组合物。将该橡胶组合物在148℃压制45min使之硫化，从而得到硫化橡胶，即本专利技术的高阻尼橡胶。硫化橡胶物理性能评定评定由此获得的硫化橡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻尼橡胶组合物，其中橡胶含有５０重量份或更多的天然橡胶和／或异戊二烯橡胶，其特点在于：该组合物中每１００重量份的橡胶配１５～６０重量份的石油树脂和共计６０～９５重量份的细粒炭黑与二氧化硅，以及细粒炭黑与二氧化硅的重量份数之比为 ９５／５～７５／２５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大石英之，
申请(专利权)人：横滨橡胶株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]