一種橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁隔震橡膠支座是一種應(yīng)用廣泛的橋梁支撐，其安裝在橋梁的橋墩上，起承受橋梁動(dòng)靜載荷、在地震發(fā)生或強(qiáng)烈震動(dòng)發(fā)生時(shí)吸收震動(dòng)，使橋梁免受地震或強(qiáng)力震動(dòng)的侵害，保護(hù)橋梁及其上的附屬物和人員的作用，它由加勁鋼板和橡膠組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)要求不高、價(jià)格低、安裝維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前用作隔震橡膠支座最多的橡膠是天然橡膠材料，但是天然橡膠材料的阻尼性能不是很理想，在地震發(fā)生時(shí)吸收能量有限，不能滿足高烈度震區(qū)橋梁的抗震需要，其應(yīng)用受到一定的限制；在天然橡膠中加入高純度鉛棒，得到的鉛芯橡膠支座具有阻尼高、防護(hù)效果好的特點(diǎn)，但是鉛是重金屬，在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境形成污染，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人體的健康帶來(lái)危害，不符合綠色環(huán)保的要求，其應(yīng)用也受到一定的限制。為了提高隔震橡膠支座的阻尼性能，具有高阻尼特性的橡膠目前已被應(yīng)用，但是，此類橡膠與金屬骨架的結(jié)合強(qiáng)度低，不能滿足隔震橡膠使用壽命的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料，其強(qiáng)度高、阻尼性能好、與骨架的粘合性能優(yōu)異，且符合綠色環(huán)保的要求，用其制作的橋梁隔震橡膠支座，防護(hù)效果好，滿足使用壽命50年的要求，節(jié)約了成本。
[0005]本發(fā)明提出的一種橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料，其原料按重量份包括以下組分:羧化丁基橡膠50-70份、三元乙丙橡膠30-50份、環(huán)氧化天然橡膠5-15份、片狀75:母粉15-25份、納米級(jí)石墨粉5-20份、有機(jī)改性蒙脫土 10-25份、氧化鋅2-4.5份、2-乙基乙酸鋅1-2.5份、硫磺0.2-0.7份、過(guò)氧化苯甲酰1-3.5份、酚醛樹(shù)脂9_19份、促進(jìn)劑1-2.5份、防老劑3-8份、古馬隆1.5-4份、磷酸三甲苯酯2-5份、癸二酸二異辛酯3-8份、硅烷偶聯(lián)劑0.5-2份、硼酰化鈷0.5-2份、馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫0.2-0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3-1.5份、聚乙二醇3-7份。
[0006]優(yōu)選地，其原料中，羧化丁基橡膠、三元乙丙橡膠、環(huán)氧化天然橡膠的重量比為55-67:35-46:7_130
[0007]優(yōu)選地，其原料中，片狀云母粉、納米級(jí)石墨粉、有機(jī)改性蒙脫土的重量比為18-22:8-16:14-23。
[0008]優(yōu)選地，其原料中，氧化鋅、2-乙基乙酸鋅、硫磺、過(guò)氧化苯甲酰、酚醛樹(shù)脂、促進(jìn)劑的重量比為 2.3-4.2:1.3-2.2:0.35-0.57:1.8-3:12-17:1.3-2.2。
[0009]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:羧化丁基橡膠60-63份、三元乙丙橡膠40-44份、環(huán)氧化天然橡膠9-12份、片狀云母粉20-22份、納米級(jí)石墨粉9_15份、有機(jī)改性蒙脫土 17-21份、氧化鋅2.8-3.5份、2-乙基乙酸鋅1.7-2.0份、硫磺0.46-0.55份、過(guò)氧化苯甲酰2.3-2.7份、酚醛樹(shù)脂12-15份、促進(jìn)劑1.8-2.2份、防老劑5-6.8份、古馬隆2.3-3.4份、磷酸三甲苯酯3.4-4.5份、癸二酸二異辛酯4-5.8份、硅烷偶聯(lián)劑0.9-1.3份、硼酰化鈷
0.9-1.6份、馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫0.5-0.68份、硫代二丙酸二月桂酯0.8-1.3份、聚乙二醇 4.8-5.7 份。
[0010]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:羧化丁基橡膠62份、三元乙丙橡膠40份、環(huán)氧化天然橡膠10份、片狀云母粉20.9份、納米級(jí)石墨粉12份、有機(jī)改性蒙脫土 20份、氧化鋅3.2份、2-乙基乙酸鋅1.75份、硫磺0.5份、過(guò)氧化苯甲酰2.4份、酚醛樹(shù)脂13.8份、促進(jìn)劑2份、防老劑5.9份、古馬隆2.7份、磷酸三甲苯酯4份、癸二酸二異辛酯4.7份、硅烷偶聯(lián)劑I份、硼?；?.3份、馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫0.59份、硫代二丙酸二月桂酯I份、聚乙二醇5.3份。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑N0BS、促進(jìn)劑DTDM、促進(jìn)劑DM中的一種或者多種的組合。
[0012]優(yōu)選地，所述防老劑為防老劑D、防老劑RD、防老劑MB中的一種或者多種的組合。
[0013]優(yōu)選地，有機(jī)改性蒙脫土的改性劑為硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或者多種的組合。
[0014]優(yōu)選地，所述環(huán)氧化天然橡膠的環(huán)氧化程度為25-45%。
[0015]本發(fā)明中，選用的羧化丁基橡膠，在分子中引入了極性基團(tuán)羧基，增加了丁基橡膠分子的極性，在維持丁基橡膠高阻尼性能的同時(shí)改善了丁基橡膠的動(dòng)態(tài)性能和粘合性能，并提高了丁基橡膠的硫化速度；環(huán)氧化天然橡膠是通過(guò)環(huán)氧化反應(yīng)改性天然橡膠分子鏈上的部分雙鍵而制備的，加入到體系中，與羧化丁基橡膠和三元乙丙橡膠的相容性好，賦予材料高阻尼性、高耐油性、高氣密性的同時(shí)改善了材料的加工性能、粘合性能和熱氧老化性能；片狀云母粉、納米級(jí)石墨粉與有機(jī)改性蒙脫土加入到體系中，與體系的相容性好，同時(shí)改善了材料的壓縮永久變形性、彈性、拉伸強(qiáng)度和耐磨性，以滿足隔震橡膠支座強(qiáng)度大、拉斷伸長(zhǎng)率大和壓縮永久變形小的要求，另外，其中的有機(jī)改性蒙脫土還可以改變體系的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使材料的疲勞生熱顯著降低，疲勞破壞過(guò)程延緩，與防老劑并用后，提高了材料的抗氧、抗臭氧和光老化能力；酸醛樹(shù)脂加入到體系中，一方面，能與羧化丁基橡膠、三元乙丙橡膠和環(huán)氧化天然橡膠發(fā)生反應(yīng)而使橡膠進(jìn)行交聯(lián)，另一方面，酚醛樹(shù)脂可以與環(huán)氧化天然橡膠、羧化丁基橡膠以及填料表面的羥基產(chǎn)生氫鍵作用，增加了體系中分子鏈段的內(nèi)摩擦，擴(kuò)寬有效阻尼溫度和頻率范圍，與過(guò)氧化苯甲酰、硫磺共混后，在2-乙基乙酸鋅與氧化鋅的活化下，使硫化膠體系中含有能量高的碳碳鍵，并使交聯(lián)鍵在體系中分布均勻，有效降低了膠料的應(yīng)力松弛速率和蠕變；硫代二丙酸二月桂酯作為輔助抗氧劑，與馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫配合加入體系中，能阻止體系中聚合物的熱氧老化，與防老劑具有協(xié)同作用，提高了橡膠材料的耐熱性、耐候性和耐老化性；硼?；捈尤氲襟w系中，改善了橡膠材料的粘合性能，與古馬隆、磷酸三甲苯酯和癸二酸二異辛酯相互配合，更有利于塑性變形，降低剪切模量，獲得較大位移；提高了材料的加工性能和改善了材料的耐低溫，并通過(guò)調(diào)節(jié)其含量，避免了因彈性模量降低，而引起蠕變量增大。
[0016]對(duì)本發(fā)明所述橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料進(jìn)行性能檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如下所示:拉伸強(qiáng)度26-29.5MPa，扯斷伸長(zhǎng)率749-756 %，邵爾A硬度為44-47，脆性溫度為-(35-42) °C，70°C X24h壓縮永久變形5.9-6.4%, 70°C X 168h熱空氣老化后，拉伸強(qiáng)度變化率為5.3-6.9%，扯斷伸長(zhǎng)率變化率為3.8-6.4%。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]在具體實(shí)施例中，本發(fā)明提出的一種橋梁隔震橡膠支座專用高阻尼橡膠材料，其原料中，羧化丁基橡膠的重量份可以為50、52、53、56、58.3、59、62、64、65.3,68,69.4、70 份；三元乙丙橡膠的重量份可以為 30、32、34、35.3、36,37,38.4、39、42、43、45、46.4、47,48.3,49,49.3、50份；環(huán)氧化天然橡膠的重量份可以為5,5.3、6、6.4、7、7.5、8、8.3、9、9.4,10,10.6、11、11.3,12,12.6,13,13.4,14,14.6、15 份;片狀云母粉的重量份可以為 15、16,17,18.3、19、21、22、22.6,24,24.3、25 份;納米級(jí)石墨粉的重量份可以為 5、6、7、7.4、8,8.3,9,9.3,10,10.6、12、13、15、16、17、18.3,19,20 份；有機(jī)改性蒙脫土的重量份可以為 10、11、12、13、15.6、17、18.3、19、20、21、22、22.6、24、24.3、25 份；氧化鋅的重量份可以為 2,2.3,2.6,2.8、3、3.4,3.7、4、4.2,4.4,4.5 份;2_ 乙基乙酸鋅的重量份可以為 Ul.2、1.3、1.46、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.34、2.4、2.46、2.5 份；硫磺的重量份可以為 0.2、0.26、
0.3,0.37,0.4,0.46,0.5,0.53,0.6,0.67,0.7 份；過(guò)氧化苯甲酰的重量份可以為 1、1.2、
1.3,1.45,1.6,1.8,1.9,2.1,2.3,2.5,2.7,2.9、3、3.1,3.4,3.5 份；酚醛樹(shù)脂的重量份可以為 9,9.7,10,10.3、12、13、15、16、17.3,18,18.4、19 份;促進(jìn)劑的重量份可以為 Ul.2、
1.6,1.85,1.9、2、2.1,2.26,2.4、2.5 份；防老劑的重量份可以為 3,3.4,3.8、4、4.2,4.7、5、5.3,5.7、6、6.4、7、7.3、8 份；古馬隆的重量份可以為 1.5,1.7,1.9、2、2.3,2.7、3、3.4,3.8、4份；磷酸三甲苯酯的重量份可以為2、2.3,2.5,2.78,3,3.4,3.7、4、4.2,4.6、5份；癸二酸二異辛酯的重量份可以為3、3.2,3.4、4、4.6、5、5.3、7、7.6、8份；硅烷偶聯(lián)劑的重量份可以為 0.5,0.58,0.6,0.7,0.9,Ul.2、1.6、1.8、1.9、2 份；硼?；挼闹亓糠菘梢詾?0.5,0.58、
0.7,0.8,0.93,Ul.2,1.26,1.4,1.5,1.7,1.86,1.9,1.93、2 份;馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫的重量份可以為0.2,0.26,0.3,0.38,0.4,0.56,0.7,0.8份；硫代二丙酸二月桂酯的重量份可以為 0.3,0.5,0.7,0.86,0.9,Ul.2,1.34,1.4、1.45、1.5 份；聚乙二醇的重量份可以為3、3.4、3.9、5.3、5.8、6、6.3、7