一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料的制作方法

[0001]
本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料。


背景技术：

[0002]
建筑超高阻尼隔震橡胶支座是由多层高性能弹性体和多层加劲钢板叠加组合整体硫化而成的隔震装置。超高阻尼隔震橡胶支座通过高性能弹性体自身的超高阻尼特性在支座剪切变形过程中吸收耗散地震震动的能量，大幅度的减少地震震动的能量传输到房屋上部结构以实现保护上部结构目的，支座在地震震动之后通过其优越的弹性和自复位性恢复到原来状态。同时该高性能弹性体自身环保，性能优越，其制作的超高阻尼隔震橡胶支座具有铅芯隔震橡胶支座的高阻尼的特性，又具有天然橡胶支座的高弹性及自复位性的特点，是属于较为先进、且环保节能的建筑抗震新材料。但其中高性能弹性体组合物的制作为其中一个技术难点。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，其具有低模量、超高阻尼的特点，并且其温度相关性、低温性能、疲劳性能均能满足建筑隔震橡胶支座的要求。
[0004]
为了达到上述发明目的，本发明采用的具体方案为：
[0005]
一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按照重量份数计，其包括:丁基橡胶(1751)70-80份、乙丙橡胶(2070)10-15份、金属氧化物活化体系6-12份硫化体系3-9份、防老体系2-5份、填充体系70-120份、增塑体系10-30份、防焦剂0.5-1份、高性能阻尼剂5-20份。
[0006]
优选的，所述金属氧化物活化体系包括氧化锌和硬脂酸。
[0007]
优选的，所述硫化体系包括硫磺、促进剂dm、cz及tmtd。
[0008]
优选的，所述防老体系包括防老剂rd、4010na、微晶蜡、lsb20；
[0009]
优选的，所述填充体系包括炭黑115、高性能阻尼剂970、hc-1、苯乙烯树脂、炭黑550。
[0010]
优选的，所述增塑体系包括增塑剂46#机油、增塑剂芳经油、增塑剂dop。
[0011]
优选的，所述防焦体系为防老剂4010na和防老剂rd的组合物。
[0012]
优选的，所述高性能阻尼剂包括h-rs、hc-1、高性能阻尼剂970、pr140树脂。
[0013]
一种建筑超高阻尼隔震橡胶支座，由上述的弹性材料制备得到。
[0014]
本发明的有益效果为：
[0015]
本发明公开了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，以及以上述弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。该高性能弹性体以天然橡胶和丁苯橡胶作为橡胶主体，并以金属氧化物活化体系、硫化体系、防老体系、填充体系、增塑体系、防焦
剂、高性能阻尼剂按照特定比例配合得到。原材料易得、制备简单、成本低廉。以该弹性材料制备得到的建筑隔震橡胶支座，按照gb/t20688.3～2006检测时其剪切模量为0.3～0.55mpa之间，阻尼比均在25％以上，另外，采用上述弹性材料制备的橡胶支座其大变形能力不低于500％；以上所述的高性能弹性材料疲劳性能满足jg/t118-2018建筑隔震橡胶支座7.5耐久性能测试其疲劳性能。
具体实施方式
[0016]
以下通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行的变更、组合或替换，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且包含在本发明的范围之内。
[0017]
一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按照重量份数计，其包括:丁基橡胶(1751)70-80份、乙丙橡胶(2070)10-15份、金属氧化物活化体系6-12份硫化体系3-9份、防老体系2-5份、填充体系70-120份、增塑体系10-30份、防焦剂0.5-1份、高性能阻尼剂5-20份。
[0018]
其中，金属氧化物活化体系包括氧化锌和硬脂酸。金属氧化物活化体系可以减少硫化体系的用量、增加硫化体系的活性，既能加快硫化速度又能提高硫化程度。
[0019]
硫化体系包括硫磺、促进剂dm、cz及tmtd。硫化剂的用量与促进剂的用量按照一定比例搭配使用，保证得到的硫化橡胶具有较高的拉伸强度、较好的疲劳性能、较佳的低温性能、较好的耐臭氧老化性能。
[0020]
防老体系包括防老剂rd、4010na、微晶蜡、lsb20；用量按照一定比例搭配使用，保证得到的硫化橡胶具有较好的抗臭氧老化性能。
[0021]
填充体系包括炭黑115、高性能阻尼剂970、hc-1、苯乙烯树脂、炭黑550。填充体系可以提高高性能弹性体的的阻尼比、剪切模量。
[0022]
增塑体系包括增塑剂46#机油、增塑剂芳经油、增塑剂dop。增塑体系主要用于调整高性能弹性体的拉伸强度、扯断伸长率、剪切模量和低温性能及加工性能。
[0023]
防焦体系为防老剂401ona和防老剂rd的组合物。防焦剂可以防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化的现象。防老剂401ona和防老剂rd的组合物按照一定比例效果更佳。
[0024]
高性能阻尼剂包括h-rs、hc-1、高性能阻尼剂970、pr140树脂。高性能阻尼剂是可以显著提高胶料阻尼性能的物质，h-rs、hc-1、高性能阻尼剂970、pr140树脂按照一定比例搭配使用可显著提高胶料的阻尼性能，同时也可以有效降低隔震支座阻尼比的衰减。
[0025]
本发明的另一个目的为提供一种建筑超高阻尼隔震橡胶支座，由上述弹性材料制备得到。
[0026]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0027]
实施例1
[0028]
本实施例提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料,按重量分数计数，其包括:丁基橡胶(1751)80份，乙丙橡胶(2070)20份、氧化锌5份、硬脂酸2份、硫磺粉1份、促进剂tmtd 1.8份、促进剂dm 0.5份、促进剂cz 0.5份、高性能阻尼剂970 10份、hc-1 10份、pr140树脂8份、h-rs 5份、防老剂rd 2份、防老剂4010na 2份、炭黑n115 38份、炭黑n774 30份、增塑体系30份、防焦剂ndpa 0.3份。
[0029]
实施例2
[0030]
本实施例提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按重量分数计数，其包括:
[0031]
丁基橡胶(1751)70份，乙丙橡胶(2070)30份、氧化锌5份、硬脂酸2份、硫磺粉1份、促进剂tmtd 1.8份、促进剂dm 0.5份、促进剂cz 0.5份、高性能阻尼剂970 8份、pr140树脂8份、hc-1 12份、h-rs 5份、防老剂rd 2份、防老剂4010na 2份、炭黑n115 35份炭黑n77430份、增塑体系35份、防焦剂ndpa 0.3份、增粘树脂rx-6010份。
[0032]
实施例3
[0033]
本实施例提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按重量分数计数，其包括:
[0034]
丁基橡胶(1751)75份，乙丙橡胶(2070)25份、氧化锌5份、硬脂2份、硫磺粉1份、促进剂tmtd 1.8份、促进剂dm 0.5份、促进剂cz0.5份、高性能阻尼剂970 7份、pr140树脂8份、hc-1 15份、h-rs 5份、防老剂rd 2份、防老剂4010na 2份、炭黑n115 30份、炭黑n77430份、增塑体系25份、防焦剂ndpa 0.3份、增粘树脂rx-60 16份。
[0035]
实施例4
[0036]
本实施例提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按重量分数计数，其包括:
[0037]
丁基橡胶(1751)75份，乙丙橡胶(2070)25份、氧化锌5份、硬脂2份、硫磺粉1份、促进剂tmtd 1.8份、促进剂dm 0.5份、促进剂cz 0.5份、高性能阻尼剂970 7份、pr140树脂8份、hc-1 1份、h-rs 5份、防老剂rd 2份、防老剂4010na 2份、炭黑n115 30份、炭黑n77435份、增塑体系33份、防焦剂ndpa 0.3份、增粘树脂rx-60 12份。
[0038]
实施例5
[0039]
本实施例提供了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，按重量分数计数，其包括:
[0040]
丁基橡胶(1751)75份，乙丙橡胶(2070)25份、氧化锌5份、硬脂酸2份、硫磺粉1份、促进剂tmtd 1.8份、促进剂dm 0.5份、促进剂cz 0.5份、高性能阻尼剂97011份、pr140树脂10份、hc-1 12份、h-rs 5份、防老剂rd 2份、防老剂401ona 2份、炭黑n115 30份、炭黑n774 45份、增塑体系33份、防焦剂ndpa 0.3份、增粘树脂rx-60 12份。
[0041]
试验例1
[0042]
以实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。采用《gb/t20688.1-2007橡胶隔震支座试验方法》6.3.2剪切性能方法测试支座剪切模量及等效阻尼比，测试结果如表1所示。
[0043]
表1.建筑超高阻尼隔震橡胶支座剪切模量及等效阻尼比性能测试
[0044] 剪切模量g等效阻尼比实施例10.3829.58％实施例20.3930.17％实施例30.4030.15％实施例40.3731.25％实施例50.3831.65％
[0045]
如表1所示，采用实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座，其具有低至0.37～0.40的剪切模量，并且阻尼比高达29～32％，物理机械性能优异，有较佳的适用范围。
[0046]
试验例2
[0047]
以实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。采用《gb/t20688.1-2007橡胶隔震支座试验方法》6.4.5剪切性能的温度相关性能方法测试支座等效阻尼比在-20℃至40℃的变化率，测试结果如表2所示。
[0048]
表2建筑超高阻尼隔震橡胶支座等效阻尼比温度相关性测试
[0049][0050][0051]
以实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。采用《gb/t20688.1-2007橡胶隔震支座试验方法》6.4.5剪切性能的温度相关性能方法测试支座等效阻尼比在-20℃至40℃的变化率均在
±
25％以内，有较佳的适用范围。
[0052]
以实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。采用《gb/t20688.1-2007橡胶隔震支座试验方法》7.5耐久度测试其疲劳性能，测试结果如表3所示。
[0053]
表3.建筑超高阻尼隔震橡胶支座等效阻尼比疲劳性能测试
[0054] 疲劳前疲劳后变化率实施例129.5826.511.62％实施例230.1736.8712.28％实施例330.1526.5113.73％实施例431.2527.9311.88％实施例531.6527.9513.23％
[0055]
以实施例1～5所提供的弹性材料制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。其疲劳性能50圈疲劳性能测试前后变化率在士15％范围，具有较佳的抗疲劳性能。
[0056]
综上所述，本发明公开了一种用于建筑橡胶支座的低模量超高阻尼的弹性材料，以及以上述高性能弹性体制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座。该高性能弹性体以丁基
橡胶和乙丙橡胶作为橡胶主体，并添加金属氧化物活化体系、硫化体系、防老体系、填充体系、增塑体系、防焦体系并按照一定的比例配合得到。原料配比科学，制备简单，成本低廉。以该高性能弹性体制备得到的建筑超高阻尼隔震橡胶支座，其剪切模量低至0.3～0.5，阻尼比高达25％以上，并且具有较佳的低温性能和疲劳性能。
[0057]
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

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