CN103102513A

CN103102513A - 剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物

Info

Publication number: CN103102513A
Application number: CN2013100330670A
Authority: CN
Inventors: 朱维; 王贤彬; 赵娇; 李天鹏
Original assignee: AN EARGHQUAKE SHOCK OF YUNNAN SCIENCE AND TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Zhenan Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: CN103102513B

Abstract

剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物，属橡胶制造技术领域。配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1～3份；防老剂4010NA 1～4份；炭黑12～30份；松焦油3～6份；石油树脂3～5份；DOP 2～4份；促进剂NOBS 0.3～1.8份；促进剂DTDM 0.3～1.8份；硫磺0.7～1.5份；氧化锌3.0～4.5份；氧化镁2～4份，硬脂酸2～3份。优点是产品具有不大于0.35MPa的超低剪切模量，采用具有协同效应的软化剂松焦油系与石油系并用，更有利于塑性变形，降低剪切模量，获得较大位移；加工工艺性能好；耐久性能得到了提高。天然橡胶具有很好的加工工艺性能，但是耐候性能较差，采用具有协同效应的防老剂D与对苯二胺类防老剂并用更有利于提高胶料的耐候性。

Description

剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物

技术领域

本发明属橡胶制造技术，具体涉及剪切模量不大于0.35Mpa的橡胶组合物，特别适用于生产建筑与桥梁用隔震叠层橡胶支座的叠层胶。

背景技术

基础隔震技术是在建筑物（或桥梁）上部结构与基础之间设置隔震系统，使建筑物与地基基础隔开，由于隔震橡胶层较柔软，地震时能产生很大的变形，吸收地震的能量，从而隔震系统起到减轻振动和耗散地震能量的作用，上部结构振动反应减轻，实现地震时建筑物只发生较轻微的运动和变形，从而保障建筑物的安全。隔震建筑的隔震效能主要是通过隔震橡胶支座来实现，主要依靠橡胶的变形来调节平移和扭转。

叠层胶的剪切模量表征了橡胶的变形难易程度，剪切模量越低，变形越容易，建筑的隔震层中，隔震橡胶支座采用超低剪切模量的橡胶，可以更好的使隔震建筑的位移滞后，减轻上部结构振动，同时橡胶层的大剪切位移更好的消耗能量。

申请号为 97181733.2 的中国专利文件公布的用于隔震层的橡胶组合物，包含至少１种二烯橡胶，以及以每１００重量份二烯橡胶计，４０～１６０重量份ＣＴＡＢ比表面积为１２０～３７０(m²/g)且ＣＴＡＢ比表面积(m²/g)／碘吸收(mg/g)最高为１.０的碳黑。该技术方案目的在于提高阻尼能力硬化性能，而不是获得超低剪切模量的橡胶。

申请号为201110148458.8的中国专利文件公布的建筑隔震支座用橡胶, 将天然橡胶NR、顺丁橡胶BR、S、促进剂DM、促进剂CZ、ZnO、偶联剂Si-69、炭黑N774和N330、硬脂酸StA、芳烃油、防护蜡、古马隆、防老剂4010NA、防老剂RD和防老剂防AW，采用密炼、开炼、下片、硫化胶片工艺。该技术方案目的在于平衡各种性能和提高胶料的抗返原性能，热老化性能，而不是获得超低剪切模量的橡胶。

申请号为201110204981.8的中国专利文件公布的橡胶组合物, 包含烟片胶100份、硫化剂1~2.5份、助交联剂5~10份、高阻尼性添加剂20~35份、增塑剂10~15份和补强剂40~50份。该技术方案目的在于保证产品强度、耐老化性的同时，提高阻尼性，降低成本，而不是获得超低剪切模量的橡胶。

申请号为201210163033.9的中国专利文件公布的橡胶组合物，按质量计的组份配方是：标准全乳颗粒100份、异戊橡胶50-70份、顺丁橡胶40-60份、选自C5/C9共聚石油树脂中的高阻尼添加剂80-110份、镁强粉40份、补强剂140-170份、硫化剂8份、硫化促进剂2-4份、活性剂12-17份和防老化剂2-4份。该技术方案目的在于获得超过110℃的宽温域范围具有高阻尼性能，而不是获得超低剪切模量的橡胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物，从而能制作出耗能量更高的隔震橡胶支座，减少地震灾害对人身财产造成危害。

本发明选用天然橡胶为主体材料，采用具有协同效应的防老剂并用体系、增塑剂并用体系和以单硫键、双硫键为主的半有硫硫化体系，以降低胶的剪切模量和提高物理机械性能和加工工艺性能。

本发明橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1～3份；防老剂4010NA 1～4份；炭黑12～30份；松焦油3～6份；石油树脂3～5份；DOP 2～4份；促进剂NOBS 0.3～1.8份；促进剂DTDM 0.3～1.8份；硫磺0.7～1.5份；氧化锌3.0～4.5份；氧化镁2～4份，硬脂酸2～3份。

上述橡胶材料由橡胶基料、防老体系、填料体系、增塑体系和硫化体系组合而成。橡胶基料选用天然橡胶；防老体系包括防老剂D，防老剂4010NA；填料体系为炭黑；软化体系包括松焦油、石油树脂、DOP；硫化体系包括促进剂NOBS，促进剂DTDM和硫磺、氧化锌、氧化镁、硬脂酸。

见图2，其中1为本发明橡胶组合物在实验温度为150℃时测得的硫化曲线图，2为现有橡胶硫化曲线。

本发明橡胶材料的有益效果是：

（1）具有超低剪切模量, 剪切模量不大于0.35MPa。采用天然橡胶更有利于降低硫化胶的剪切模量，满足隔震橡胶支座的力学性能要求。天然橡胶具有自补强性能，在配方设计中可以降低补强填充剂的应用量。采用具有协同效应的软化剂松焦油系与石油系并用，更有利于塑性变形，降低剪切模量，获得较大位移。

（2）加工工艺性能好。

（3）耐久性能得到了提高。天然橡胶具有很好的加工工艺性能，但是耐候性能较差，采用具有协同效应的防老剂D与对苯二胺类防老剂并用更有利于提高胶料的耐久性。

附图说明

图1为在实验温度为150℃时测得的硫化曲线图，其中1为本发明橡胶组合物硫化曲线，2为现有技术硫化曲线。

图2胶料的剪切模量测试曲线，其中左侧为实施例1橡胶的剪切模量测试曲线，右侧对照橡胶的剪切模量测试曲线。

图3为相同结构的LNR600支座的力学性能100%形变的推剪实验滞回曲线，其中左侧为使用实施例1橡胶的支座的推剪滞回曲线，右侧为使用对照橡胶的支座的推剪滞回曲线。

具体实施方式

实施例1。本实施例橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1.8份；防老剂4010NA 1.7份；炭黑15份；松焦油4份；石油树脂5份；DOP 2份；促进剂NOBS 0.8份；促进剂DTDM 0.7份；硫磺1.5份；氧化锌3.5份；氧化镁2.5份，硬脂酸2.5份。

对照橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 5份；防老剂4010NA 0份；炭黑30份；松焦油7份；石油树脂0份；DOP 5份；促进剂NOBS 1份；促进剂DTDM 0份；硫磺1.6份；氧化锌3份；氧化镁3.5份，硬脂酸4份。

分别按照实施例橡胶组合物和对照橡胶组合物的组分组量称好各种物料，在开炼机上先对天然橡胶进行塑炼，辊距控制在0.5～1mm，生胶包辊后，打三角包直至表面光滑，无空洞、无颗粒后进行打卷下片，胶料停放8h以上进行二段塑炼，测定可塑度达到0.35～0.4为合格，塑炼胶停放12小时以上可进行混炼，混炼加料顺序为：先加入塑炼胶包辊，依次加入石油树脂、氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂D、防老剂4010NA，左右割刀吃粉，待吃粉完毕后加入半补强炭黑和软化剂DOP、松焦油，吃粉完毕再加入不溶性硫磺和促进剂NOBS、促进剂DTDM，调整辊距至6～7mm，倒胶翻炼3～5min，调整辊距下片，混炼胶停放8小时以上，方可进行硫化。

按照国家标准对性能测试，两种橡胶的物理性能对比见下表。

与对照橡胶相比，实施例1橡胶的物理机械性质明显优越。拉伸强度高，断裂伸长率高，压缩永久变形小，抗老化能力强，脆性温度低，硬度低。

从图2可以看出，在相同硫化条件下，实施例1橡胶和对照混炼胶的平坦性都很好，但本发明橡胶的硫化曲线的扭矩明显低于现有配方橡胶硫化曲线的扭矩，说明本发明橡胶的流动性相对较好，硫化胶的硬度较低，剪切模量较低。

图3为参照《GBT 12830-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶与钢性板剪切模量和粘合强度的测定四板剪切法》对胶料进行的剪切模量测试曲线，其中左侧为实例1橡胶的剪切模量测试曲线，右侧为比照橡胶的剪切模量测试曲线。从图中可以得到实施例1硫化橡胶的剪切模量为0.32MPa，对照硫化橡胶的剪切模量为0.59MPa，实施例1硫化橡胶的剪切模量明显偏低，并且滞回曲线的包罗面积较对比例的大，表明实施例1硫化橡胶的耗能能力较大，若用于隔震橡胶支座，其减震效果明显要好。

相同结构的LNR600支座的力学性能100%形变的推剪实验滞回曲线，其中左侧为使用实施例1橡胶的支座的推剪滞回曲线，右侧为使用对照橡胶的支座的推剪滞回曲线。从中可以得到，使用实施例1橡胶的支座的橡胶剪切模量为0.30MPa，使用对照橡胶的支座的橡胶剪切模量为0.61Mpa，前者推剪滞回曲线的包罗面积明显后者，说明采用实施例1的橡胶配方制作的隔震橡胶支座能够吸收更多的地震能量，减轻隔震建筑上部结构的振动。

综上所述，用此新配方生产出来的叠层胶综合性能比现有的好。

实施例2。本实施例橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1份；防老剂4010NA 4份；炭黑28份；松焦油3份；石油树脂3份；DOP 4份；促进剂NOBS 1.8份；促进剂DTDM 1.0份；硫磺0.7份；氧化锌4.5份；氧化镁4份，硬脂酸2份。经测试，本实施例的硫化橡胶剪切模量为0.35Mpa。用此新配方生产出来的叠层胶综合性能比现有的好。

实施例3。本实施例橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 3份；防老剂4010NA 1份；炭黑12份；松焦油6份；石油树脂5份；DOP 2份；促进剂NOBS 0.4份；促进剂DTDM 0.4份；硫磺1.2份；氧化锌3.5份；氧化镁2份，硬脂酸3份。经测试，本实施例的硫化橡胶剪切模量为0.28Mpa。用此新配方生产出来的叠层胶综合性能比现有的好。

实施例4。本实施例橡胶组合物的配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 3份；防老剂4010NA 4份；炭黑25份；松焦油6份；石油树脂3份；DOP 4份；促进剂NOBS 0.3份；促进剂DTDM 1.7份；硫磺0.8份；氧化锌4.5份；氧化镁3.5份，硬脂酸2份。经测试，本实施例的硫化橡胶剪切模量为0.34 Mpa。用此新配方生产出来的叠层胶综合性能比现有的好。

Claims

1.一种剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物，其特征在于配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1～3份；防老剂4010NA1～4份；炭黑12～30份；松焦油3～6份；石油树脂3～5份；DOP 2～4份；促进剂NOBS 0.3～1.8份；促进剂DTDM 0.3～1.8份；硫磺0.7～1.5份；氧化锌3.0～4.5份；氧化镁2～4份，硬脂酸2～3份。

2.如权利要求1所说的剪切模量不大于0.35MPa的隔震支座叠层胶组合物，其特征在于配方重量比组成为：天然橡胶100份；防老剂D 1.8份；防老剂4010NA 1.7份；炭黑15份；松焦油4份；石油树脂5份；DOP2份；促进剂NOBS 0.8份；促进剂DTDM 0.7份；硫磺1.5份；氧化锌3.5份；氧化镁2.5份，硬脂酸2.5份。