CN103758906B

CN103758906B - 一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座及其制作方法

Info

Publication number: CN103758906B
Application number: CN201410022705.3A
Authority: CN
Inventors: 谭平; 柯刚; 金建敏; 徐凯; 龙耀球; 周福霖
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: CN103758906A

Abstract

本发明涉及隔震技术领域，具体是涉及一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座。该纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座，包括支座主体，所述支座主体由纤维增强环氧树脂板与橡胶板交替叠加粘结而成。本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座价格低，施工工艺简单，其压应力限值小于叠层钢板橡胶支座的压应力限值，适用于小城镇、农村、山区的低层建筑、多层建筑、桥梁、工业设备和贵重文物。本发明还提供这种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法。

Description

一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座及其制作方法

技术领域

本发明涉及隔震技术领域，具体是涉及一种使用纤维增强环氧树脂板替代普通叠层橡胶中钢板的叠层隔震支座，该叠层隔震支座可作为低层建筑、多层建筑、桥梁、工业设备和贵重文物的隔震结构；本发明还涉及这种叠层隔震支座的制作方法。

背景技术

叠层隔震支座已广泛应用于隔震减振技术领域，在汶川大地震之后更是得到高度重视。目前理论和实际应用最为成熟的隔震支座是钢板/橡胶叠层隔震支座，钢板/橡胶叠层隔震支座的制作工艺是将未硫化橡胶片和施行过粘接处理的内插钢板层贴合，成型后，再将它放入模具内高温定型硫化(赵瑞时，隔震用迭层橡胶座的硫化过程及其热分析[J]，《世界橡胶工业》，2003年02期)。由于钢板/橡胶叠层隔震支座的制作工艺较复杂，成本较高，且重量较大，一般用于高层建筑隔震领域。对于大部分小城镇、农村和山区建筑，其层数和高度有限，使得钢板/橡胶叠层隔震支座的价值难以体现。

发明内容

本发明目的在于，提供一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座。该纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座价格低，施工工艺简单，其压应力限值小于叠层钢板橡胶支座的压应力限值，适用于小城镇、农村、山区的低层建筑、多层建筑、桥梁、工业设备和贵重文物。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座，包括支座主体；所述支座主体由纤维增强环氧树脂板与橡胶板交替叠加粘结而成。

作为上述技术方案的改进，所述支座主体的两外层均为橡胶板。

本发明还提供一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其包括以下步骤：

1）、制作纤维增强环氧树脂板

选取环氧树脂为基体树脂，以玻璃纤维布为增强材料，以芳香多胺固化剂、双氰胺-咪唑体系固化剂其中一种或两种作为环氧树脂固化剂，采用模压树脂传递成型工艺，制作得到纤维增强环氧树脂板；

2）制作支座主体

将粘胶剂涂于纤维增强环氧树脂板、橡胶板上，然后将涂抹粘胶剂的纤维增强环氧树脂板、橡胶板交替叠加，再于经加压粘结成型，即得到支座主体。

进一步的，步骤1）中，环氧树脂为环氧树脂E-44或E-51。

进一步的，步骤1）中，玻璃纤维布的单纤维抗拉强度为1500-2500MPa，弹性模量为35000-80000MPa。更进一步的，步骤1）中，玻璃纤维布为氧化钠含量为0-2％的无碱玻璃纤维布或者氧化钠含量为8-12％的中碱玻璃纤维布。

进一步的，步骤1）中，双氰胺-咪唑体系固化剂由双氰胺与2-乙基-4甲基咪唑按质量比20：1制作而成。更进一步的，步骤1）中，所述环氧树脂固化剂为双氰胺-咪唑体系固化剂，环氧树脂与双氰胺-咪唑体系固化剂的质量比为100：8。

进一步的，步骤1）中，所述环氧树脂固化剂为芳香多胺固化剂，环氧树脂与芳香多胺固化剂的质量比为100:20。

进一步的，步骤1）中，纤维增强环氧树脂板中玻璃纤维的质量百分含量为20-30％。

进一步的，步骤1）中，模压树脂传递成型工艺具体为：将环氧树脂和环氧树脂固化剂在50-60℃下搅拌均匀后真空脱泡，再注入已铺设好玻璃纤维布的模具中，在100-120℃和3-6MPa下加压固化60-120min，然后在160℃下后固化6h，即得到纤维增强环氧树脂板。

进一步的，步骤2）中，所述粘胶剂为酚醛-缩醛胶、环氧树脂/聚酰胺双组分胶、聚氨酯胶中的一种或多种。

进一步的，步骤2）中，所述加压粘结成型具体是于20-35℃和3-8MPa下加压12-24h粘结成型。

与钢板/橡胶叠层隔震支座相比，本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座具有以下显著优势：

1、力学性能优异。纤维增强环氧树脂材料，特别是碳纤维增强环氧树脂材料的力学性能优于一般的钢板；本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座以纤维增强环氧树脂板取代叠层隔震支座的钢板，因此其力学性能更加优异。

2、制作工艺简便，产品质量高。现有的钢板/橡胶叠层隔震支座需在高温条件下经较长时间硫化成型，当橡胶内部欠硫橡胶和内插钢板之间粘接不良、或制品的水平弹性常数与设计目标值相差过大时，固有震动频率发生变化，就会起不到预期的隔震效果，所以迭层橡胶硫化条件设定确实存在着相当的难度(赵瑞时.隔震用迭层橡胶座的硫化过程及其热分析[J].世界橡胶工业，2003.2)。本发明直接采用已硫化成型、性能稳定的橡胶板，可以避免叠层橡胶硫化中橡胶内部欠硫橡胶或内插钢板之间粘接不良等问题；而且，本发明提供的叠层隔震支座的制作不需要高温硫化定型，常温加压粘结即可成型，因此，其制作工艺更简便，质量更可控。

3、耐水性、耐化学腐蚀性好。由于钢板的耐水性和耐化学腐蚀性差，因此，钢板/橡胶叠层隔震支座不宜在湿热环境或含酸性氧化物的污染空气中长期使用。而环氧树脂材料具有吸水率低、耐腐蚀、耐水浸泡等特点，因此本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座可在湿热环境或含酸性氧化物的污染空气中长期使用。

4、成本较低。本发明中叠层隔震支座的制作不需要高温硫化定型环节，其制作工艺更简便。基于材料和加工成本核算，纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的成本低于相同规格的钢板/橡胶叠层隔震支座。

5、重量较轻，运输和安装便利。纤维增强环氧树脂板的密度比钢板的密度小，因此，纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座比相同规格的钢板/橡胶叠层隔震支座轻，便于长途运输和安装（特别在山区等农村地区）。

附图说明

图1所示为本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座其中一个实施例的结构示意图。

附图标记说明：1-支座主体，2-纤维增强环氧树脂板，3-橡胶板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。

图1所示为本发明纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座其中一个实施例。

参见图1，该纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座包括支座主体1，所述支座主体1由纤维增强环氧树脂板2及橡胶板3交替叠加粘接而成，并且所述支座主体1两外层均为橡胶板3。所述纤维增强环氧树脂板2、橡胶板3的厚度均为20mm。应该理解，所述纤维增强环氧树脂板2、橡胶板3的厚度还可以为其它值，如2-20mm这一范围的其它数值。

以下为上述纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座几种制作方法。

制作方法一、包括以下步骤：

1）制作纤维增强环氧树脂板

选取环氧树脂E-51为基体树脂，无碱玻璃纤维布(氧化钠含量为1％，单纤维抗拉强度为2000MPa，弹性模量为65000MPa)为增强材料，以芳香多胺TONOX60/40为环氧树脂固化剂，其配比分别为（单位为质量份）：

环氧树脂E-51：100；

TONOX60/40：20；

无碱玻璃纤维布：40。

将E-51和TONOX60/40在55℃下搅拌均匀后真空脱泡，再注入已铺设好玻璃纤维布的模具中，在110℃和6MPa下加压固化90min，然后在160℃下后固化6小时，即得到纤维增强环氧树脂板。

上述步骤1）制作的纤维增强环氧树脂板的厚度为20mm，其水平截面为500mm×500mm的正方形，其弯曲强度为270MPa，拉伸强度为230MPa。

2）制作支座主体

选取与步骤1）的纤维增强环氧树脂板尺寸相同的橡胶板，然后将环氧树脂/聚酰胺双组分胶涂于纤维增强环氧树脂板、橡胶板上，跟着将纤维增强环氧树脂板、橡胶板交替叠加，再于35℃和3MPa的条件下加压12h粘结成型，即可得到支座主体。该支座主体两外层均为橡胶板。

制作方法二、包括以下步骤：

1）制作纤维增强环氧树脂板

选取环氧树脂E-44为基体树脂，以中碱玻璃纤维布(氧化钠含量为12％，单纤维抗拉强度为1500MPa，弹性模量为35000MPa)为增强材料，以双氰胺-咪唑体系为环氧树脂固化剂，其配比分别为（单位为质量份）：

将E-44、HT-2833和2-乙基-4甲基咪唑在50℃下搅拌均匀后真空脱泡，再注入已铺设好玻璃纤维布的模具中，在100℃和3MPa下加压固化60min，然后在160℃下后固化6小时，即得到纤维增强环氧树脂板。

上述步骤1）制作的纤维增强环氧树脂板的厚度为20mm，其水平截面为500mm×500mm的正方形，其弯曲强度为240MPa，拉伸强度为205MPa。

2）制作支座主体

选取与步骤1）的纤维增强环氧树脂板尺寸相同的橡胶板，然后将聚氨酯胶涂于纤维增强环氧树脂板、橡胶板上，跟着将纤维增强环氧树脂板、橡胶板交替叠加，再于20℃和6MPa的条件下加压20h粘结成型，即可得到支座主体。该支座主体两外层均为橡胶板。

制作方法三、包括以下步骤：

1）制作纤维增强环氧树脂板

选取环氧树脂E-44为基体树脂，以无碱玻璃纤维布(氧化钠含量为2％，单纤维抗拉强度为2500MPa，弹性模量为80000MPa)为增强材料，以芳香多胺TONOX60/40为环氧树脂固化剂，其配比分别为（单位为质量份）：

环氧树脂E-44：100；

TONOX60/40：20；

无碱玻璃纤维布：51.4。

将E-44和TONOX60/40在60℃下搅拌均匀后真空脱泡，再注入已铺设好玻璃纤维布的模具中，120℃和5MPa下加压固化120min，然后在160℃下后固化6小时，即得到纤维增强环氧树脂板。

上述步骤1）制作的纤维增强环氧树脂板的厚度为20mm，其水平截面为500mm×500mm的正方形，其弯曲强度为320Mpa，拉伸强度为275Mpa。

2）制作支座主体

选取与步骤1）的纤维增强环氧树脂板尺寸相同的橡胶板，然后将酚醛-缩醛胶涂于纤维增强环氧树脂板、橡胶板上，跟着将纤维增强环氧树脂板、橡胶板交替叠加，再于30℃和8MPa的条件下加压24h粘结成型，即可得到支座主体。该支座主体两外层均为橡胶板。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、制作纤维增强环氧树脂板

2)、制作支座主体

将粘胶剂涂于纤维增强环氧树脂板、橡胶板上，然后将涂抹粘胶剂的纤维增强环氧树脂板、橡胶板交替叠加，再经加压粘结成型，即得到支座主体；

所述橡胶板为已硫化成型橡胶板，所述加压粘结成型具体是于20-35℃和3-8MPa下加压12-24h粘结成型。

2.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，环氧树脂为环氧树脂E-44或E-51；玻璃纤维布为氧化钠含量为0-2％的无碱玻璃纤维布或者氧化钠含量为8-12％的中碱玻璃纤维布。

3.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，玻璃纤维布的单纤维抗拉强度为1500-2500MPa，弹性模量为35000-80000MPa。

4.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，双氰胺-咪唑体系固化剂由双氰胺与2-乙基-4甲基咪唑按质量比20：1制作而成；所述环氧树脂固化剂为双氰胺-咪唑体系固化剂，环氧树脂与双氰胺-咪唑体系固化剂的质量比为100：8。

5.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，所述环氧树脂固化剂为芳香多胺固化剂，环氧树脂与芳香多胺固化剂的质量比为100:20。

6.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，纤维增强环氧树脂板中玻璃纤维的质量百分含量为20-30％。

7.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤1)中，模压树脂传递成型工艺具体为：将环氧树脂和环氧树脂固化剂在50-60℃下搅拌均匀后真空脱泡，再注入已铺设好玻璃纤维布的模具中，在100-120℃和3-6MPa下加压固化60-120min，然后在160℃下后固化6h，即得到纤维增强环氧树脂板。

8.根据权利要求1所述的纤维增强环氧树脂/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：步骤2)中，所述粘胶剂为酚醛-缩醛胶、环氧树脂/聚酰胺双组分胶、聚氨酯胶中的一种或多种。