[發明專利]一種高阻尼性能橡膠材料及制備方法

有效

• 申請號: 201410378563.4
• 申請日: 2014-08-03
• 公開（公告）號: CN104151636A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 王文才;趙德濤;趙秀英;張立群;楊靜娜
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L15/00;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于高阻尼橡膠技術領域，尤其涉及一種高阻尼滑動環彈性體/天然橡膠復合材料及其制備工藝；及其在隔震橡膠支座的橡膠疊層上的應用。?

背景技術

地震是一種突發性，頻率高，難以預測的自然災害，對人類社會的危害極大。全球平均每年可測到的地震次數超過500萬次，其中6級以上的地震100～200次，7級以上的地震平均有17次，8級以上的地震平均11次。地震及其引發的次級災害造成建筑物和構筑物及其內部設施大量倒塌和破壞，使人類的生命財產造成巨大損失。目前，地震預報仍處于探索階段，即使準確預報了，也仍不能避免地震對工程、設施等的破壞以及完全避免人員的傷亡和經濟財產的損失。因此，提高建筑物的抗震能力是抵御地震破壞的十分重要的途徑。?

隔震支座作為“基礎隔震”的重要元件，其主要功能一方面是支承建筑物全部重量，另一方面是改變結構系統的動力特性，主要是延長建筑物的自振周期，從而有效降低建筑物的地震反應。隔震支座還要能夠承受基礎與上部結構間預期的相對水平位移，同時又不能喪失其承載能力。由于橡膠隔震支座減振效果比傳統的剛法減振效果明顯優異，因此已經成為當今世界高抗震、防震要求的重要建筑物的首選方案。?

普通隔震疊層橡膠支座的橡膠層選用天然橡膠，由于天然橡膠大分子鏈柔順，變形時分子間內摩擦小，損耗因子小，嚴重影響了其阻尼效果。因此，天然橡膠材料的支座能夠增加結構的柔性，減小橋梁建筑的地震反應，但不能很好的衰減地震波，控制結構位移。鉛芯隔震橡膠支座借助鉛芯的剪切變形來實現吸收耗散振動能量的功能，但該體系的自恢復能力大大降低，而且隔震頻帶較窄，不能實現對多種頻率的地震波都具有有效的隔震效果。制備出高阻尼橡膠材料代替現有的天然橡膠，不但能有效提高橡膠支座的綜合防震能力，并且可以不用鉛芯技術。?

作為一種新概念高分子材料，滑動環材料的出現成為了交聯高分子材料的研究熱點。它的出現源自超分子化學領域對聚輪烷的研究。所謂的滑動環材料是指：選擇合適的交聯劑，將不同聚輪烷上環狀的分子α-CD進行交聯，得到的這種膠體材料呈現出“8”字交?聯的拓撲結構。這種材料最突出的特點是交聯點可以沿著軸分子自由的滑動，由此產生了滑輪效應(Pulley?effect)。因此，當滑動環材料受到外力作用時，交聯點可以沿軸鏈分子發生滑動直到到達最佳位置，能夠平衡高分子鏈受到的張力，此時所有的聚合物鏈都參與承擔外力，材料內應力得到松弛，表現出很強的膨脹和拉伸能力，相當于起到了滑輪的作用。因此，這類材料盡管不產生拉伸結晶，但由于分子鏈容易發生應變取向，且應力易于分散，拉伸強度并不低，可以達到8個MPa以上。非常重要地，與普通彈性體材料相比，該材料具有低硬度、低壓縮永久變形(≦1％)特性，且在寬溫域和寬頻率范圍下表現出高阻尼性能。作為功能改性劑添加到橡膠基體中時，可以大幅度的提高材料的斷裂伸長率。這些特性對提高隔震支座用橡膠材料的性能可能非常有幫助。?

發明內容

本發明針對以上問題，提出一種高阻尼橡膠復合材料的制備方法，選用具有拉伸結晶自補強性能的天然橡膠作為橡膠基體相，來支撐隔震支座橡膠的高強度；采用滑動環材料作為高阻尼相，來提高橡膠材料的高阻尼性能；在配方體系中加入一定份數的環氧天然橡膠，作為界面相容劑提高天然橡膠基體與滑動環材料之間的相容性。通過以上方法可以制備出具有高阻尼性能且物理機械性能優良的高阻尼隔震支座橡膠材料。其特征在于：以質量分數記具體組成為：?

以上配方中，滑動環材料選用阻尼效果較好的S1000、M1000型號，優選S1000型號。滑動環材料的交聯反應條件為溫度：150-180℃，反應時間：3-5小時。因為該滑動環材料與天然橡膠的交聯條件無法達到匹配，所以預先將該滑動環材料在天然橡膠基體外進行交聯，然后再共混加入橡膠中。通過機械共混的方式，完全可以將滑動環材料以2-3微米級別的相尺寸大小均勻分散到橡膠基體中。?

以上配方中，環氧天然橡膠起界面相容劑的作用，改善天然橡膠基體與滑動環材料之間的界面相容性。本發明中選用環氧天然橡膠的重量份為5～30份，優選質量份為20份；環氧天然橡膠的環氧度為25％～50％，優選環氧度為35％-40％。?