[发明专利]一种支座用高性能阻尼材料、制备方法及其橡胶减震支座

说明书

本发明涉及一种支座用高性能阻尼材料及其制备方法，属于橡胶技术领域。本发明的高性能阻尼材料以丁腈橡胶为基体，以有机黏土与受阻酚类抗氧剂、酚醛树脂等为功能添加剂，通过特定的方法制备了具有优异的力学性能与阻尼性能的有机粘土橡胶复合材料，可作为隔震支座中铅芯替换材料使用。本发明还涉及一种橡胶减震支座，以高性能阻尼材料为芯材，以叠层胶为支座，制得的橡胶减震支座可用于桥梁、建筑等领域的隔震支座。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，更进一步说，涉及一种支座用高性能阻尼材料、制备方法及其橡胶减震支座。

背景技术

地震是具有极强的突发性，难以预测的自然灾害，而且频率高对人类社会的危害极大。中国地处世界上两个最活跃的地震带中间，是世界上地震活动最频繁和受地震灾害影响最严重的国家之一。在地震作用下，建筑物的破坏是导致经济损失和人员伤亡的最直接原因，所以减轻地震灾害的最有效的措施就是提高建筑物的抗震能力。

与传统的刚性抗震技术相比，基于“基础隔震”的橡胶隔震支座的减震效果更为优异。其原理是在建筑物上部结构与地基间设置具有足够安全可靠的隔震系统，来增加结构的变形能力和滞变阻尼，有效地将地震能量隔离或消耗，减小结构地震反应，保护上部结构的安全。近年来，隔震支座作为“基础隔震”的重要元件，已经成为当今世界高抗震、防震要求的重要建筑物、桥梁的首选方案。其主要功能一方面是支承建筑物、桥梁的重量，另一方面是改变结构系统的动力特性，主要是延长建筑物、桥梁的振动周期，从而降低其地震反应。

目前，普通叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座是应用最广泛的两种支座。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，赋予支座很好的竖向承载能力和水平剪切变形能力。但这种支座的阻尼性能差，需要和阻尼器并用提高阻尼效果。由于阻尼器造价昂贵，限制了该类型支座的应用。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，自恢能力下降。此外在正常荷载、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。而且铅芯也会对环境造成严重的污染。

酚醛树脂作为橡胶添加剂，主要有增粘和补强两种作用，由于其分子量小从而提高材料的加工性能，即起到增塑作用。酚醛树脂用作橡胶补强剂时必须加入固化剂，如HMTA、多聚甲醛、三聚甲醛等。对酚醛树脂补强机理的解释有多种，但现在公认的观点是酚醛树脂与固化剂如六亚甲基四胺(HMTA)等交联形成的网络与胶料网络重叠，即酚醛树脂网络与胶料网络形成互穿网络(IPN)，从而达到对橡胶补强的作用。

目前，国内外对于铅芯替换材料的研究相对较少。张立群、郭大通等在CN201610262851(隔震支座用类铅高分子复合材料及其制备方法)的专利中报道的铅芯替换材料，其中酚醛树脂的加入量少，只起到增塑作用，其材料的定伸应力、拉伸强度、硬度以及成品支座的竖向刚度均较低，只能勉强达到标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，其一：提供一种新型的橡胶复合材料来代替橡胶隔震支座中的铅金属，该材料具有高硬度，高拉伸强度和高定伸应力，其力学性能接近铅金属的力学性能，同时具有良好的阻尼性能；其二：提供一种新型的支座用叠层胶材料，该材料与其他材料有良好的粘接性，同时具有优异的阻尼性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种支座用高性能阻尼材料及其制备方法以及一种橡胶减震支座。

本发明的目的之一是提供一种支座用高性能阻尼材料，由包括以下组分的原料制备而得，以重量份计：

以上所述丁腈橡胶采用现有技术中本领域通常的丁腈橡胶，如采用丙烯腈质量含量为26％的丁腈N240S、丙烯腈质量含量为34％的丁腈N230S或丙烯腈质量含量为41％的丁腈N220S。