一种高阻尼支座用橡胶复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高阻尼支座用橡胶复合材料及其制备方法，该橡胶复合材料中包含构成连续相的橡胶及构成分散相的橡胶。本发明专利技术所制备的橡胶复合材料硫化胶在室温附近宽的温度范围内都有很好的阻尼性能，其拉伸强度超过20Mpa，拉断伸长率超过400％，可以实现高阻尼橡胶支座需要的高强度、高柔性、高弹性和高阻尼，同时具备绿色、环保、抗老化、低成本以及便于加工制造的优点。于加工制造的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高阻尼支座用橡胶复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种橡胶复合材料及其制备方法，尤其是一种高阻尼支座用橡胶复合材料，该橡胶复合材料适用于高阻尼型隔震橡胶支座。

技术介绍

[0002]我国是地震灾害频发的国家。据统计，地震时百分之九十的伤亡都是由建筑物的倒塌造成的，大型地震会对人民生命财产安全造成重大的伤害。因此，在地震带上的地区，建筑物的抗震能力尤为重要。20世纪80年代，应用于建筑物隔震的橡胶支座迅速发展，成为大型地震避免生命财产损失的有效装置。
[0003]普通叠层橡胶支座是由橡胶层和加强板层层交替经高温、高压整体硫化粘结而成，支座受竖向压力时，橡胶层的径向受到加强板的约束减小变形，因此可以提供较大的竖向承载力而不会产生较大的变形，当地震发生时因为橡胶的柔性可以有效隔离水平方向上的运动分量。
[0004]但是，以天然橡胶为主体的普通叠层胶橡胶支座的等效阻尼比低，因此，需要对叠层胶的橡胶配方进行设计，在生胶中混入炭黑与其他助剂，或与其他各种种类的橡胶共混、共聚。对比普通叠层橡胶支座，可以有效提高整体的静态力学性能和阻尼性能。考虑到隔震支座的静态承载力和动态时的柔性隔震能力，现有的橡胶配方很难适应，因此依据实际工程上的需要，需要对高阻尼橡胶支座的叠层胶的橡胶进行配方设计，最终橡胶兼具高强度、高柔性、高弹性和高阻尼的特点。
[0005]隔震支座用橡胶最多的为天然橡胶和氯丁橡胶。天然橡胶(NR)因其高柔性、高弹性、高拉伸强度、高撕裂强度和易加工性能等优点，是建筑用隔震支座中应用最多的一种橡胶。NR分子链柔顺，有高弹性和低压缩永久变形性能，有利于减少支座在水平方向上的变形，同时NR具有拉伸结晶特性，在高水平形变下可以提供支座高的水平刚度满足普通叠层橡胶支座的力学性能要求。但是NR分子链内摩擦小，阻尼性能差，对传导的地震能量的吸收非常少，因此普通叠层橡胶支座需要配合阻尼器使用。另外NR分子链中含有许多双键，耐热氧老化性能差，需要对NR制作的支座进行防老化处理。氯丁橡胶有比NR更好的耐候性和耐化学腐蚀性能，因此氯丁橡胶支座多用于公路桥梁等地方，但是由于低温结晶性和盐冻或热氧条件下的老化问题，应用较少，而且氯丁橡胶价格昂贵也限制了进一步的应用。与NR相比，丁腈橡胶(NBR)的耐低温性差、分子链柔顺性稍低，阻尼性能好，但是综合性能较差，需要将丁腈橡胶与其他橡胶进行共混，提高其性能才能应用到隔震支座当中。
[0006]赵录杰(赵录杰,余淼,綦松等，高阻尼橡胶隔振支座的研究[C]，全国流变学学术会议，2016)等将微米级羰基铁粉均匀混入NR，制备的橡胶隔震支座与同款未掺杂的隔震支座相比，其阻尼比有了明显的提升；在低频条件下阻尼比的提高尤为明显，其最大增加量可达68％，有效改善了普通叠层橡胶支座的阻尼性能。袁涌(中国专利号CN 102864739 B)等在NBR中添加湿式云母粉和纳米级硬沥青颗粒，制备了具有较高竖向承载能力和水平变形能力的复合材料，当地震发生时呈现良好的可复位性，其中湿式云母粉与常规的炭黑填充
剂相比，能够有效提高NBR的耐曲挠性能和耐热老化性能，适用于环保型超高阻尼隔震橡胶支座并且使用寿命更长，但由于这些纳米级或者微米级填料的分散困难，能应用橡胶的种类较窄。

技术实现思路

[0007]针对现有普通叠层胶橡胶支座的缺陷结合实际工程的需要，本专利技术设计一种新型的采用新的绿色天然橡胶的橡胶配方，以实现高阻尼橡胶支座需要的高强度、高柔性、高弹性和高阻尼，同时具备绿色、环保、抗老化、低成本以及便于加工制造的优点。
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种高阻尼支座用橡胶复合材料，包含构成连续相的橡胶及构成分散相的橡胶，其中所述连续相橡胶包括天然橡胶、丁腈橡胶或异戊橡胶，优选选自天然橡胶或丁腈橡胶；所述分散相橡胶为杜仲橡胶。
[0009]以质量百分比来计，所述分散相橡胶含量占橡胶总量的5～45％，优选为10～40％；所述连续相橡胶含量占橡胶总量的55～95％，更优选为60～90％。
[0010]其中，上述橡胶复合材料中还包含活性剂，活性剂选自氧化锌(ZnO)、氧化镁、硬脂酸锌中的至少一种，优选氧化锌；
[0011]上述橡胶复合材料中包含增塑剂，增塑剂选自脂肪酸、石油树脂、脂肪酸酯类化合物、石油醚、芳烃油中的至少一种，优选选自C6～C20的脂肪酸、C5石油树脂、C9石油树脂、油脂酸、季戊四醇脂肪酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、石油醚、芳烃油中的至少一种，更优选选自C12～C18的脂肪酸、石油醚、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)中的至少一种；
[0012]上述橡胶复合材料中包含防老剂，防老剂选自胺类防老剂、酚类防老剂、有机硫化物类防老剂中的至少一种，优选选自N-苯基-2-萘胺(防老剂D)、2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体(防老剂RD)、N-苯基-N
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环已基-对苯二胺(防老剂4010)、N-苯基-N
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异丙基-对苯二胺(防老剂4010NA)、硫醇基苯并咪唑、三(壬基苯基)亚磷酸酯中的至少一种，更优选N-苯基-N
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异丙基-对苯二胺；
[0013]上述橡胶复合材料中包含促进剂，促进剂选自胍类、噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、硫代氨基甲酸锌类，优选选自2-硫醇基苯并噻唑(促M)、二硫化二苯并噻唑(促DM)、N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促NOBS)、N,N'-二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促DZ)、二乙基二硫代氨基甲酸锌(促ZDC)、二硫化四乙基秋兰姆(促TETD)、2-硫醇基苯并噻唑锌盐(促ZMBT)、4,4
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二硫代二吗啉(促DTDM)、二苯胍(促进剂D)、四甲基二硫代秋兰姆(促TMTD)中的至少一种；
[0014]上述橡胶复合材料中包含硫化剂，硫化剂选自硫磺(S)或含硫有机化合物，优选硫磺；
[0015]上述橡胶复合材料中包含补强剂，补强剂选自炭黑、白炭黑、碳酸钙中的至少一种，其中，炭黑为N110、N220、N234、N330中的一种，优选N330；
[0016]其中，以橡胶总重为100重量份数计，活性剂含量为1～10份，优选为2～8份；增塑剂含量为1～15份，优选为3～10份；防老剂含量为1～4份，优选为1～2份；促进剂含量为1～4份，优选为1～3份；硫化剂含量为1～8份，优选为2～5份；补强剂含量为10～80份，优选为20～60份。
[0017]本专利技术提供的橡胶复合材料中还可以任选地加入具有高阻尼性能的有机小分子
添加剂-受阻酚类小分子，受阻酚能有效提高整体的阻尼性能。所述受阻酚以橡胶总重为100重量份数计，其含量为0～80份，优选为40～60份；所述受阻酚选自一元受阻酚、多元受阻酚中的至少一种，优选选自[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(受阻酚AO-60)、3,9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯晴]乙基-2,4,6,8-四氟杂螺环(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻尼支座用橡胶复合材料，包含构成连续相的橡胶及构成分散相的橡胶，其中所述连续相橡胶包括天然橡胶、丁腈橡胶或异戊橡胶，优选选自天然橡胶或丁腈橡胶；所述分散相橡胶为杜仲橡胶。2.根据权利要求1所述的橡胶复合材料，其特征在于，以质量百分比来计，所述分散相橡胶含量占橡胶总量的5～45％，优选为10～40％。3.根据权利要求1所述的橡胶复合材料，其特征在于，以质量百分比来计，所述连续相橡胶含量占橡胶总量的55～95％，优选为60～90％。4.根据权利要求1所述的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料中包含活性剂，所述活性剂选自氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌中的至少一种，优选氧化锌；和/或，所述橡胶复合材料中包含增塑剂，所述增塑剂选自脂肪酸、石油树脂、脂肪酸酯类化合物、石油醚、芳烃油中的至少一种，优选选自C6～C20的脂肪酸、C5石油树脂、C9石油树脂、油脂酸、季戊四醇脂肪酸酯、邻苯二甲酸二辛酯、石油醚、芳烃油中的至少一种，更优选选自C12～C18的脂肪酸、石油醚、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种；和/或，所述橡胶复合材料中包含防老剂，所述防老剂选自胺类防老剂、酚类防老剂、有机硫化物类防老剂中的至少一种，优选选自N-苯基-2-萘胺、2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹聚合体、N-苯基-N
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环已基-对苯二胺、N-苯基-N
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异丙基-对苯二胺、硫醇基苯并咪唑、三(壬基苯基)亚磷酸酯中的至少一种，更优选N-苯基-N
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异丙基-对苯二胺；和/或，所述橡胶复合材料中包含促进剂，所述促进剂选自胍类、噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、硫代氨基甲酸锌类中的至少一种，优选选自2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N'-二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四乙基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑锌盐、4,4
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二硫代二吗啉、二苯胍、四甲基二硫代秋兰姆中的至少一种；和/或，所述橡胶复合材料中包含硫化剂，所述硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀英，王琪，董宇航，张继川，刘力，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：