[发明专利]减震支座用高性能橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，涉及减震支座用高性能橡胶复合材料及其制备方法，制备的新型高性能橡胶复合材料可用于桥梁隔震支座中叠层橡胶以及高阻尼铅芯的替代。

背景技术

地震灾害给桥梁结构造成破坏，导致人员伤亡和经济损失，因此，在桥梁结构中需要进行有效的减震、隔震防护。桥梁支座主要功能是竖向承载，以及通过水平剪切变形降低地震发生时的加速度反应，保护桥梁免受地震破坏。

目前，桥梁隔震结构中，常用到以下三种减震结构支座：(1)普通叠层橡胶支座，一般采用天然橡胶制造，天然胶具有高柔性、高弹性、高强度的特点，这种支座阻尼性能不明显，常常和阻尼器并用，但阻尼器造价昂贵，限制了应用；(2)铅芯橡胶支座，是在普通叠层橡胶支座中，竖直灌入一个或多个铅棒，从而提高了支座的阻尼性能，。但铅芯橡胶支座等效水平刚度高，常常超过标准范围，，地震发生时，铅芯易发生屈服断裂，自恢复能力下降。此外在正常交通荷载、低周期震动作用下，支座中的铅芯产生疲劳剪切破坏，阻尼性能下降。(3)高阻尼橡胶支座，结构与普通叠层橡胶支座相同，一般采用氯丁橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶等具有优异阻尼性能的胶种，在地震变形后易复位。缺点是其弹性、柔性等不能达到理想要求，其阻尼比低于铅芯橡胶支座。铅芯橡胶支座由于其优异的阻尼性能在桥梁结构中应用比较广泛，但针对替代铅芯的材料方面，文献中少有报道。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新型的橡胶杂化材料来代替铅金属，制作芯材。制得的橡胶支座具有优异的阻尼性能、等效水平刚度低和低地震波下易变形等特点，与铅金属及原有材料相比，可以更好的满足支座的需求。需要解决的第二个技术问题就是提供一种具有较高的拉伸强度、拉断伸长率和压缩模量的有机粘土橡胶复合材料用于叠层橡胶。

为了解决以上技术问题，本发明采用了下述方案：

1、(1)以质量份计，叠层橡胶采用粘土胶，配方如下：

(2)以质量份计，芯材采用丁腈橡胶，配方如下：

丁腈橡胶    100份

受阻酚      80-150份

2、本发明提供的粘土胶由海南天然橡胶产业集团股份有限公司生产，粘土胶采用以下两种之一：粘土胶1号的主要成分(以质量份记)为天然橡胶100份、有机粘土5份；粘土胶2号的主要成分(以质量份记)为天然橡胶100份、有机粘土5份、界面剂丁吡2份。配以本发明配方中的硫化剂、活性剂、防老剂和增塑剂的作用下，能够制得高强度、高模量的橡胶材料。

3、本发明提供一种新型丁腈橡胶基杂化材料制备支座芯材代替原用铅芯，其特征在于：采用丙烯腈含量为26％的丁腈N240S、丙烯腈含量为34％的丁腈N230S或丙烯腈含量为41％的丁腈N220S为基体，添加具有高阻尼性能的有机小分子——受阻酚AO60和受阻酚AO80。受阻酚与丁腈橡胶的质量比为(80～150):100，较好的范围是(100～150):100；受阻酚AO60全称：四[β-(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；受阻酚AO80全称：3，9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯基]乙基-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)-十一烷}。

4、本发明提供一种减震支座用高性能橡胶复合材料的制备方法，具体工艺步骤为：

(1)叠层橡胶制备工艺-按配方称取粘土胶和称取配方助剂，采用双辊开炼机室温塑炼，然后按照配方要求依次加入配方助剂，使之混炼均匀，混炼均匀下片，停放8h，待用。将混炼胶裁成胶片，然后按照一层钢板一层胶片的顺序依次叠放，共计n层钢板，n+1层胶片层，制得胚料。将胚料放入预热好的模具中，模具温度为145℃，在压力15Mpa下硫化2个小时，制得橡胶支座。

(2)橡胶芯材杂化材料制备工艺-将丁腈橡胶在双辊开炼机室温塑炼，然后加入受阻酚，使之混炼均匀。之后采用热辊开炼机混炼，混炼温度为125℃，熔融即可，待混炼均匀后出片冷却至室温。通过挤出机注射到圆柱形模腔中，注射温度为60℃，压力15Mpa，保压30min，冷却、开模，得到橡胶芯材杂化材料。

(3)将步骤(2)得到的橡胶芯材杂化材料和步骤(1)得到的硫化支座组装，得到高性能橡胶芯材减震支座。

本发明的有益效果