CN101469758A

CN101469758A - Frp增强橡胶隔振器及其制造方法

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Publication number: CN101469758A
Application number: CNA2007103035197A
Authority: CN
Inventors: 李建中; 李文晓; 彭天波; 薛元德; 叶明坤; 谢正元; 梁君活
Original assignee: Tongji University; Liuzhou OVM Machinery Co Ltd; Liuzhou Orient Engineering Rubber Products Co Ltd
Current assignee: Tongji University; Liuzhou OVM Machinery Co Ltd; Liuzhou Orient Engineering Rubber Products Co Ltd
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101469758B

Abstract

一种FRP增强橡胶隔振器及其制造方法，涉及一种隔振器及其制造方法，该隔振器由橡胶层和上下表面设置有胶粘剂层的FRP板相互交错叠合并经硫化粘结而成，FRP板是由纤维增强材料和树脂基体制成的FRP板；纤维增强材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种；树脂基体是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂中的一种；FRP板由主方向不同的1～50块单层板叠合而成；其制造方法包括：制备FRP板、设置胶粘剂层、叠层、硫化成型。该隔振器具有较高的承载能力及较好的阻尼性能、耐久性能、耐腐蚀性能；其制作方法简单、实用。

Description

FRP增强橡胶隔振器及其制造方法

技术领域：

本发明涉及一种隔振器及其制造方法，特别是一种纤维增强树脂基复合材料(以下简称：FRP)增强橡胶隔振器及其制造方法。

背景技术：

振动是日常生活和工程技术领域中的常见问题，它对人体、车辆、机械设备或结构构件均会产生不同程度的影响，为了减缓振动的幅度，避免由于振动所带来的危害，通常在振动源和振动体间加入隔振器，在切断振动的传递的同时，有效地通过耗能抑制振动，防止发生共振现象。现有的隔振器类型包括：防振橡胶、金属弹簧、空气弹簧、海绵橡胶、毛毡与软木和筒式油阻尼器等，在这些隔振器中，金属弹簧、空气弹簧具有较强的承载能力，但耗能能力较差；防振橡胶可以同时衰减高、低频振动，但承载能力差；海绵橡胶不能设计为支承系统；毛毡、软木耗能能力和隔振效果较差；筒式油阻尼器有很好的阻尼耗能能力，但没有竖向承载能力。

而在建筑隔振、设备隔振、结构或构件隔振等多个应用领域，都需要隔振器同时具有高承载力和一定的阻尼耗能能力。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够满足高承载力和一定的阻尼要求的纤维增强树脂基复合材料增强橡胶隔振器(简称：FRP增强橡胶隔振器)，以解决现有隔振器存在的上述问题；同时本发明还提供了该FRP增强橡胶隔振器的制造方法。

解决上述技术问题的技术方案是：一种FRP增强橡胶隔振器，包括橡胶层和加劲板，所述的加劲板是由纤维增强材料和树脂基体制成的FRP板，橡胶层和上下表面设置有胶粘剂层的FRP板相互交错叠合并经硫化粘结而成一体。

所述的FRP板为由主方向相同或不同的1～50块单层FRP板叠合而成的FRP层合板。

所述位于FRP板上下表面的胶粘剂层是结构胶粘剂层，是胶粘剂或涂覆或以胶膜形式被覆于FRP板表面形成的胶粘剂层。

所述橡胶层的橡胶为天然橡胶或氯丁橡胶。

所述的树脂基体是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂之中的一种。

所述的纤维增强材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或是其中的几种混杂而成。

本发明的另一技术方案是：一种FRP增强橡胶隔振器的制造方法，它是该方法是将涂覆或被覆有胶粘剂层的FRP板和橡胶层交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

A.制备FRP板：

B.设置胶粘剂层：在FRP板的上下表面涂覆胶粘剂或被覆胶粘剂胶膜形成胶粘剂层；

C.叠层：将橡胶层与涂覆或被覆有胶粘剂层的FRP板交替叠层，形成上、下表面为橡胶层、中间为橡胶层与涂覆或被覆有胶粘剂层的FRP板交替叠合的组合体；

D.硫化成型：按常规方法对叠层所得的组合体进行硫化成型，制得由橡胶层和涂覆或被覆有胶粘剂层的FRP板硫化粘结成一体构成的FRP增强橡胶隔振器。

所述A.制备FRP板的具体步骤如下：

①、制取纤维预浸料：用经过表面处理的纤维浸渍树脂基体，制备单向或多向纤维预浸料；

②、铺层：根据设计好的铺层方式，通过逐层铺设浸渍有树脂基体的纤维预浸料的方式完成FRP层合板的铺层；

③、模压成型：根据不同树脂基体的不同固化温度，选取适当温度和压力对FRP层板进行模压成型，并将模压成型的FRP层合板切割成所需的大小。

本发明之FRP增强橡胶隔振器及其制造方法与已有的隔振器及其制造方法相比，具有以下有益效果：

1、承载能力高：

由于本发明之FRP增强橡胶隔振器是橡胶层和上下表面设置有胶粘剂层的FRP板相互交错叠合并经硫化粘结而成一体构成，橡胶在结构中的作用是提供剪切和转动变形的能力，降低隔振系统的固有频率，并减小碰撞、冲击的影响；FRP板在结构中主要对橡胶层侧向变形产生约束，使橡胶处于三向应力状态，而具有很大的竖向抗压刚度和竖向承载力；同时FRP板又不影响橡胶层的剪切变形，保持了橡胶固有的柔韧性，使其具有比竖向刚度小得多的水平刚度及延长振动体结构的水平自振周期，从而使隔振器具备竖向支承与水平隔振机构的双重功能；同时隔振器中的橡胶也可以适应因外力(建筑中的风力、桥梁中的汽车荷载等)产生的结构转动，因此，该隔振器的承载能力非常高。

2、阻尼性能较好：

由于本发明之隔振器的FRP板具有树脂基体和纤维的黏弹性阻尼、界面阻尼、微损伤滑动摩擦阻尼等阻尼耗能机理，阻尼性能优于金属板；而且在本发明提供的FRP板加劲橡胶支座内，存在FRP板内部、FRP板与橡胶之间的多个界面，可以提供优良的阻尼性能，因而，本发明之隔振器具有较好的阻尼效果。

3、耐久性好：

由于本发明之FRP增强橡胶隔振器，其由多层FRP板和位于FRP板之间的橡胶层组成；而且所述多层FRP板和所述橡胶层之间为通过胶粘剂形成的强界面，可保证两者在承载过程中结合紧密，无脱粘，因此，该隔振器的耐久性较好。

4、隔振器性能具有高度的可设计性：

由于本隔振器除了橡胶层的厚度可以调节外，还可以根据对材料各方向性能的不同需要，调整FRP层板各个单向纤维层的铺设角，进行纤维铺层设计；而且，FRP层的厚度、纤维体积含量、层数、铺设顺序等因素均可根据需要进行设计调整；由此，带来对FRP增强橡胶隔振器性能的高度可设计性。

5、耐腐蚀性能好：

由于本发明之FRP增强橡胶隔振器是由橡胶层和上下表面设置有胶粘剂层的FRP板相互交错叠合并经硫化粘结而成一体构成，因此，其耐腐蚀性能好，可以在近海地区中小桥梁、海滨栈道等近海结构中使用；保证在更长的使用时间内不会因腐蚀导致FRP板和橡胶层脱粘而丧失强度。

6、制造方法简单、实用。

下面，结合附图和实施例对本发明之FRP增强橡胶隔振器及其制造方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1～图2：本发明FRP增强橡胶隔振器的结构示意图；

图1：主视剖视图，图2：图1的俯视图；

图3：FRP板的结构示意图；

图4：组成FRP板的单层板的结构示意图。

具体实施方式：

实施例一：

一种长方体形的FRP增强橡胶隔振器，该隔振器由橡胶层1、带胶粘剂层3的FRP板2相互交错叠合并经硫化粘结而成(参见图1)，所述橡胶层1的橡胶为天然橡胶，所述的FRP板2由玻璃纤维增强材料和环氧树脂基体制成，在FRP板2的上下表面涂覆有一层环氧类胶粘剂所形成的结构胶粘剂层3。

所述的FRP板2为由主方向不同的6块FRP单层板21叠合而成的层合板结构，各单层板均由单向玻璃纤维增强材料在环氧树脂基体中平面排列而成(参见图2、图3)。

作为本发明实施例的一种变换，在FRP板2的上下表面的结构胶粘剂层3也可以是在FRP板2的上下表面被覆环氧类胶粘剂胶膜形成的环氧类胶粘剂层。

作为本发明实施例的一种变换，所述的纤维增强材料还可以换成是高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种混杂而成。所述的树脂基体也还可以换成是不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂；此种情况下的胶粘剂层3的胶粘剂也应换成相应的结构胶粘剂。

作为本发明实施例一的又一种变换，所述橡胶层的橡胶还可以是氯丁橡胶。

作为本发明实施例一的又一种变换，所述构成FRP板的单层板的数量可以增加或减少，一般为1～50层，各单层板的主方向可以相同，也可以不同；各FRP层的厚度、纤维体积含量、层数、铺设顺序等因素均可根据需要进行设计调整。

作为本发明实施例一的又一种变换，所述构成FRP板的各单层板中作为纤维增强材料也可以是多向编织纤维材料，各单层采用的纤维增强材料或树脂基体的种类可以相同、也可以不同；

作为本发明实施例一的又一种变换，所述FRP增强橡胶隔振器的形状也可以是圆柱体、正方体、多边体或其它形状。

实施例二：

一种FRP增强橡胶隔振器的制造方法，该方法是将涂覆有胶粘剂的FRP板和橡胶层交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

A.制备FRP板：

③、模压成型：根据不同树脂基体的不同固化温度，选取适当温度和压力对FRP层板进行模压成型，并将模压成型的FRP层合板切割成所需的大小；

本发明实施例二中所述橡胶层的橡胶材料为天然橡胶或氯丁橡胶；

本实施例二中制作FRP板所用的纤维增强材料包括玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维中的一种或多种混合而成；所述的树脂基体为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂中的一种。

所述A.制备FRP板的具体步骤的①、制取纤维预浸料：中所述的经过表面处理的纤维是指经用表面处理剂——硅烷KH550或KH560等硅烷偶联剂处理后的纤维。

所述A.制备FRP板的具体步骤的②、铺层，所述的设计好的铺层方式包括以下可以自由选择和组合的内容：

a、组成FRP板的单层板的层数以及各单层板的主方向：

所述构成FRP板的单层板的层数一般为1～50层，各单层板的主方向可以相同，也可以不同；

b、构成FRP板的单层板由单向或多向编织纤维材料在树脂基体中平面排列而成；

c、各单层板的纤维增强材料是相同的纤维材料或是不相同的纤维材料；

d、各单层板的树脂基体是相同的树脂基体或是不相同的树脂基体。

步骤B中所述的设置胶粘剂层的胶粘剂层为结构胶粘剂层，是将树脂基硫化胶粘剂以涂覆或以胶膜形式被覆于FRP板表面形成的胶粘剂层。

如制造实施例一所述的由橡胶层1和由玻璃纤维增强材料和环氧树脂基体制成的FRP板2相互交错叠合并经硫化粘结而成的FRP增强橡胶隔振器，所述位于FRP板上下表面的胶粘剂层就是环氧类胶粘剂或涂覆或以胶膜形式被覆于FRP板表面形成的环氧类胶粘剂层。

所述A.制备FRP板的具体步骤，根据不同树脂基体的不同固化温度，选取适当温度和压力对FRP层板进行模压成型是根据不同的材料而定，例如：制备以玻璃纤维增强材料和环氧树脂基体制成的FRP板时，在③、模压成型：工序中，则应根据环氧树脂基体和玻璃纤维增强材料的特性，选择在温度为125℃、压力为2Mpa条件下对FRP层板进行模压成型。

作为本发明FRP板的树脂基体的环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂的固化温度均属于公知技术，此处不再赘述。

Claims

1.一种FRP增强橡胶隔振器，包括橡胶层和加劲板，其特征在于：所述的加劲板是由纤维增强材料和树脂基体制成的FRP板，橡胶层和上下表面设置有胶粘剂层的FRP板相互交错叠合并经硫化粘结而成一体。

2.根据权利要求1所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的FRP板是由主方向相同或不同的1～50块单层FRP板叠合而成的FRP层合板。

3.根据权利要求1所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述位于FRP板上下表面的胶粘剂层是结构胶粘剂层，是胶粘剂或涂覆或以胶膜形式被覆于FRP板表面形成的胶粘剂层。

4.根据权利要求1所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述橡胶层的橡胶为天然橡胶或氯丁橡胶。

5.根据权利要求1或2所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的树脂基体是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂之中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的纤维增强材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或是其中的几种混杂而成。

7.根据权利要求6所述的FRP增强橡胶隔振器，其特征在于：所述构成FRP板的单层FRP板由单向或多向编织纤维材料在树脂基体中平面排列而成。

8.根据权利要求2所述的FRP加劲橡胶隔振器，其特征在于：所述构成FRP板的各单层板的纤维增强材料或是相同的纤维材料或是不相同的纤维材料。

9.根据权利要求2所述的FRP加劲橡胶隔振器，其特征在于：所述构成FRP板的各单层板的树脂基体是相同的树脂基体或是不相同的树脂基体。

10.一种FRP增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：该方法是将涂覆或被覆有胶粘剂层的FRP板和橡胶层交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

A.制备FRP板；

11.根据权利要求10所述的一种FRP增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述A.制备FRP板的具体步骤如下：

12、根据权利要求11所述的FRP增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述A.制备FRP板的具体步骤①、制取纤维预浸料：所述的经过表面处理的纤维是指经用表面处理剂——硅烷偶联剂处理后的纤维。

13、根据权利要求11所述的FRP增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述A.制备FRP板的具体步骤②、铺层，所述的设计好的铺层方式包括：

a、组成FRP板的单层板的层数以及各单层板的主方向；

14.根据权利要求11所述的FRP增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述A.制备FRP板步骤中，所述的纤维增强材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或是其中的几种混杂而成，所述的树脂基体是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂中的一种。