[发明专利]氯丁橡胶组合物

说明书

本发明涉及氯丁橡胶组合物。更具体地说，本发明涉及用于支座(bearing)的氯丁橡胶组合物、它的硫化橡胶和用其制得的支座。这种橡胶组合物具有优异的硫化结合性等，它的硫化橡胶具有高的静态剪切模量和高的断裂伸长。

层压橡胶支座放在结构(如桥梁或建筑物)底座和上层结构之间，主要用于延长整个结构振动系统的自然周期，从而降低结构对地震运动的响应。这种层压橡胶支座具有一种橡胶片和钢板交替多层层叠的结构，要求其在垂直方向上具有高的刚性和高的屈服强度，在水平方向上具有低的刚性和大的可变形性。

对于橡胶材料的性能，要求具有高的静态剪切模量(下文中简称为GS)和高的断裂伸长(下文中简称为EB)。天然橡胶或氯丁橡胶可用作这种橡胶材料。根据“公路桥梁支座手册”(日本道路协会制定，并于1991年7月出版)规定，对于所需的性能，要求氯丁橡胶的GS为10±1千克力/厘米²，EB至少为440％。

在另一方面，随着近年来桥梁和建筑物大型化的趋势，要求进一步提高层压橡胶支座的橡胶材料的GS和EB。

为了提高用于一般用途的氯丁橡胶的趋势，从聚合方面考虑通常①提高硫的共聚比，或②通过调节聚合温度来提高交联点，而且从共混配方方面通常③增加补强填料(如炭黑)的用量或改变其类型，或④掺入增强树脂(如酚醛树脂)，或⑤增加硫化促进剂的用量或改变其类型。

然而，这种方法具有如下缺点，即耐低温性、耐焦烧性、耐热老化性或压缩形变变差。另外，当试图提高GS时，EB常常会降低。因此，难于获得既能保持GS和EB的良好综合性能又能满足支座橡胶各种要求的氯丁橡胶组合物，如既要使硫化橡胶保持600％高的断裂伸长又要把其静态剪切模量调节到13.5千克力/厘米²高的氯丁橡胶组合物，或能制成具有良好的综合性能的硫化橡胶从而使静态剪切模量为8千克力/厘米²而EB至少高达800％的氯丁橡胶组合物。

本发明的目的是解决上述问题，并提供适用作层压橡胶支座的氯丁橡胶组合物、它的模制硫化橡胶以及使用它的支座。上述的氯丁橡胶组合物同时满足硫化橡胶的高GS和高EB，而且具有优良的其它综合机械性能和良好的耐低温性，还有优良的硫化结合性(vulcanization bonding property)。

本发明人为解决上述问题已进行了广泛的研究，结果发现通过混合特定的氯丁橡胶和炭黑能解决上述问题。在这发现的基础上完成了本发明。

即本发明提供了一种氯丁橡胶组合物，它含有炭黑，且其硫化橡胶的断裂伸长A和静态剪切模量B满足如下关系式：

A≥-36.4×B+1090    (1)式中A是断裂伸长(％)，B是静态剪切模量(千克力/厘米²)。

在上述关系式中，B较好为4-20，更好为6-18，最好为8-16。

另外，本发明提供上述氯丁橡胶组合物的模制硫化橡胶和使用这种硫化橡胶的支座。

本发明也提供用于支座的氯丁橡胶组合物。它是含有黄原改性的氯丁橡胶和乙炔黑以外的炭黑的氯丁橡胶组合物，或是含有黄原改性氯丁橡胶以外的氯丁橡胶和乙炔黑的氯丁橡胶组合物，或是含有黄原改性的氯丁橡胶和乙炔黑的氯丁橡胶组合物。

本发明还提供通过硫化这种氯丁橡胶组合物而制得的支座、和具有至少一个叠片的支座。上述的叠片包含一层叠一层地层压一起的这种硫化氯丁橡胶和金属板。

现在参照较佳实施方案对本发明作详细的描述。

本发明氯丁橡胶组合物中的橡胶组分含有氯丁橡胶为主要组分，但如有必要，除氯丁橡胶以外还可含有其它橡胶，如天然橡胶、丁基橡胶、BR、NBR或EPDM。这些其它橡胶的含量较好为0-50phr。

本发明的氯丁橡胶可以是氯丁二烯的均聚物或通过聚合含氯丁二烯和至少一种其它可共聚单体的混合物(下文中称为氯丁二烯单体)制得的共聚物(下文中通常称为氯丁橡胶)。

可与氯丁二烯共聚的单体例如包括2,3-二氯-1,3-丁二烯、1-氯-1,3-丁二烯、硫、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、异戊二烯、丁二烯以及丙烯酸、甲基丙烯酸和它们的酯，它们可在满足本发明目的的范围内使用。

对于本发明中用来制备氯丁橡胶的聚合方法，没有特别的限制，而且可以使用常规的聚合方法。也就是说，氯丁二烯单体可在常用的聚合引发剂的存在下用常规的聚合方法进行乳液聚合，制备氯丁橡胶。