CN104563293A - 用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔震技术领域，具体涉及用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，该隔震支座包括支座主体及包裹在所述支座主体外侧的橡胶保护层，所述支座主体由橡胶层、竹塑纤维复合板层交替叠加粘结而成，本发明不仅制作工艺简单、成本较低，而且重量小，可作为农村1～3层低层建筑的新型隔震支座。本发明还提供一种可用于农村低层建筑隔震的新型竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法。

Description

用于低层建筑的竹塑纤维复合板/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，具体涉及一种用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座及其制作方法。

背景技术

叠层隔震支座在隔震减振领域已取得了广泛的应用。目前实际应用较为成熟的隔震支座是钢板/橡胶叠层隔震支座，它的制作工艺是将未硫化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，但是当橡胶内部欠硫橡胶和内插钢板之间粘接不良、当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，2003，2：36-41)。尽管钢板/橡胶叠层隔震支座性能优异，但其制作工艺较复杂，成本较高，且重量较大，一般用于高层建筑隔震领域。我国农村1～3层低层建筑占比极大，制作工艺较复杂、成本较高且重量较大的钢板/橡胶叠层隔震支座难以推广应用；同时，国内农村建筑抗震设计标准普遍较低，一旦发生类似汶川大地震的高级别地震必将造成大量人员伤亡和财产损失，因此亟需开发成本较低，且重量较轻、易于安装的新型隔震支座产品。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于农村低层建筑隔震的新型竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，其不仅制作工艺简单、成本较低，而且重量小，可作为农村1～3层低层建筑的新型隔震支座。

本发明的另一目的是提供一种可用于农村低层建筑隔震的新型竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，包括支座主体及包裹在所述支座主体外侧的橡胶保护层，所述支座主体由橡胶层、竹塑纤维复合板层交替叠加粘结而成。

其中，所述支座主体的上下两侧分别为由竹塑纤维复合板构成的上封板、下封板，所述上封板、下封板的厚度大于其它竹塑纤维复合板层的厚度。

进一步的，所述支座主体的平面形状呈方形、圆形或长条形。

一种用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，包括以下制作步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

a、按照以下重量份称取各组分备用，聚烯烃40-60份、竹粉30-50份、短切无碱玻璃纤维原丝5-15份、填料5-10份、偶联剂1-2.5份、增溶剂2-6份；

b、将上述步骤a中称取的聚烯烃、竹粉、短切无碱玻璃纤维原丝和填料装入高速混合机中，在200-300r/min的转速下分散1-3h后，升温至110-115℃，再加入步骤a中称取的偶联剂和增溶剂，在300-500r/min的转速下分散3-8min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃以下时放料，得到初混料；

c、将上述步骤b制备好的初混料置于温度为170-190℃、转速为50-80r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1h后挤出，得到混炼料；

d、将上述步骤c制备好的混炼料在180-200℃、15-25MPa下采用平板硫化机热压成型5-12h，制备得到竹塑纤维复合板；

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取粘胶剂，将上述步骤1)中的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加，再经常温加压粘结成型，制得竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座。

所述粘胶剂可选择Henkel公司生产的Loctite H4800或Loctite 3038中的一种，橡胶片为市售产品，其水平截面的形状和尺寸与竹塑纤维复合板相同，其厚度为2-10mm，其性能达到建筑隔震橡胶支座用橡胶材料的国标(GB 20688.3-2006)所规定的要求。

作为优选的，在所述步骤a之前还包括竹粉的预处理步骤：将竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，所述竹粉的粒径为60-100目。

作为优选的，所述步骤1)中的聚烯烃为高密度聚乙烯、等规聚丙烯或聚1-丁烯中的一种。

作为优选的，所述步骤1)中的短切无碱玻璃纤维原丝的直径为9-13μm，R2O含量≤0.80％，烧失率≤1.6％，含水率≤0.1％，短切长度为3mm或4.5mm。

作为优选的，所述步骤1)中的填料为轻质碳酸钙、针状硅灰石或滑石粉中的一种，填料的粒径为10-30μm。

作为优选的，所述步骤1)中的偶联剂为硅烷偶联剂，优选为美国联炭公司生产的牌号为A-151及A-171的硅烷偶联剂；所述增溶剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。

作为优选的，所述步骤2)中的加压粘结温度为20-35℃，成型压力为2-5MPa，加压成型时间为24-48h。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座直接采用已硫化成型、性能稳定的橡胶，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，本发明提供的叠层支座的制作不需要高温硫化定型，只需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。

2、本发明的叠层支座的制作不需要高温硫化定型环节，其制作工艺更简便、成本较低；基于材料和加工成本核算，竹塑纤维复合板/橡胶片叠层支座的成本低于相同规格的叠层钢板/橡胶隔震支座，更适合在农村地区大面积推广应用。

3、本发明的竹塑纤维复合板的密度比钢板的密度小，因此，竹塑纤维复合板/橡胶片叠层支座比相同规格的叠层钢板/橡胶隔震支座重量更轻，尤其利于在交通不便的山区等农村地区的长途运输和安装。

附图说明

图1为本发明的隔震支座的结构示意图。

图2为本发明的隔震支座的安装结构示意图。

图3为平面形状呈方形的隔震支座的俯视图。

图4为平面形状呈圆形的隔震支座的俯视图。

图5为平面形状呈长条形的隔震支座的俯视图。

图中：1-支座主体；11-橡胶层；12-竹塑纤维复合板层；13-上封板；14-下封板；

2-橡胶保护层；3-凹槽；4-上部结构；5-下部结构。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座如图1所示，包括支座主体1及包裹在所述支座主体1外侧的橡胶保护层2，所述支座主体1由橡胶层11、竹塑纤维复合板层12交替叠加粘结而成。该支座主体1的上下两侧分别为由竹塑纤维复合板构成的上封板13、下封板14，所述上封板13、下封板14的厚度大于竹塑纤维复合板层12的厚度。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的安装结构示意图如图2所示，本发明可以通过嵌接的方式固定于隔震层的上部结构4与下部结构5的安装槽内，于橡胶保护层2顶端及底端涂抹结构胶后，再将其放置于隔震层的上部结构4与下部结构5之间，即可将所述竹塑纤维复合板/橡胶片叠层支座固定。

进一步的如图3-5所示，所述支座主体1的平面形状可选择呈方形、圆形或长条形，所述橡胶保护层2的上、下表面设置有若干凹槽3，增设所述凹槽3，便于涂抹结构胶，使得竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座更加牢固的与隔震层的上部结构4与下部结构5连接。

以下结合具体实施例对本发明的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法进行说明。

实施例2。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法包括以下步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

将粒径为60目的竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，待用。

将高密度聚乙烯40份、竹粉50份、长度为3mm的无碱玻璃纤维原丝5份和粒径为10μm的轻质碳酸钙5份装入高速混合机中，在200r/min转速下分散1h后，升温至110℃，再加入A-151硅烷偶联剂1份和马来酸酐接枝聚乙烯2份，在400r/min转速下分散6min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；然后将初混料置于温度为170℃、转速为50r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5h后挤出，得到混炼料；再采用平板硫化机，将混炼料在180℃、25MPa下热压成型5h，制备得到竹塑纤维复合板。

步骤1)制作的竹塑纤维复合板的厚度为2mm，其水平截面为直径为100mm的圆形，其弯曲强度为103MPa，拉伸强度为76MPa。

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取市售橡胶片，其水平截面为直径为100mm的圆形，其厚度为2mm，其性能达到GB20688.3-2006所规定的要求。采用Henkel公司Loctite 3038胶，将上述步骤1)的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加后，再在20℃和3MPa的条件下加压时间45h即粘结成型。本实施例制得的隔震支座中，竹塑纤维复合板的层数为10，橡胶片层数为11，隔震支座两端为橡胶片。

实施例3。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法包括以下步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

将粒径为100目的竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，待用。

将等规聚丙烯60份、竹粉45份、长度为4.5mm的无碱玻璃纤维原丝10份和粒径为30μm的针状硅灰石8份装入高速混合机中，在300r/min转速下分散2h后，升温至115℃，再加入A-171的硅烷偶联剂2份和马来酸酐接枝聚丙烯4份，在300r/min转速下分散8min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；然后将初混料置于温度为180℃、转速为70r/min的双螺杆挤出机中混炼1h后挤出，得到混炼料；再采用平板硫化机，将混炼料在190℃、20MPa下热压成型8h，制备得到竹塑纤维复合板。

步骤1)制作的竹塑纤维复合板的厚度为6mm，其水平截面为直径为200mm的圆形，其弯曲强度为148MPa，拉伸强度为110MPa。

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取市售橡胶片，其水平截面为直径为200mm的圆形，其厚度为6mm，其性能达到GB20688.3-2006所规定的要求。采用Henkel公司Loctite H4800胶，将上述步骤1)的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加后，再在25℃和3MPa的条件下加压时间48h即粘结成型。本实施例制得的隔震支座中，竹塑纤维复合板的层数为7，橡胶片层数为8，隔震支座两端为橡胶片。

实施例4。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法包括以下步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

将粒径为80目的竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，待用。

将聚1-丁烯50份、竹粉30份、长度为3mm的无碱玻璃纤维原丝15份和粒径为20μm的滑石粉10份装入高速混合机中，在260r/min转速下分散3h后，升温至112℃，再加入A-151的硅烷偶联剂1.8份和马来酸酐接枝聚乙烯3份，在500r/min转速下分散3min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；然后将初混料置于温度为190℃、转速为80r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5h后挤出，得到混炼料；再采用平板硫化机，将混炼料在200℃、15MPa下热压成型12h，制备得到竹塑纤维复合板。

步骤1)制作的竹塑纤维复合板的厚度为10mm，其水平截面为直径为300mm的圆形，其弯曲强度为155MPa，拉伸强度为129MPa。

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取市售橡胶片，其水平截面为直径为300mm的圆形，其厚度为10mm，其性能达到GB20688.3-2006所规定的要求。采用Henkel公司Loctite H3038胶，将上述步骤1)的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加后，再在30℃和4MPa的条件下加压时间36小时即粘结成型。本实施例制得的隔震支座中，竹塑纤维复合板的层数为6，橡胶片层数为7，隔震支座两端为橡胶片。

实施例5。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法包括以下步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

将粒径为70目的竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，待用。

将等规聚丙烯45份、竹粉40份、长度4.5mm的无碱玻璃纤维原丝14份和粒径为30μm的轻质碳酸钙9份装入高速混合机中，在220r/min转速下分散2.5h后，升温至110℃，再加入A-151的硅烷偶联剂2.5份和马来酸酐接枝聚丙烯6份，在350r/min转速下分散7min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；然后将初混料置于温度为185℃、转速为60r/min的双螺杆挤出机中混炼1h后挤出，得到混炼料；再采用平板硫化机，将混炼料在195℃、25MPa下热压成型10h，制备得到竹塑纤维复合板。

上述步骤1)制作的竹塑纤维复合板的厚度为5mm，其水平截面形状为200mm×100mm的矩形，其弯曲强度为160MPa，拉伸强度为135MPa。

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取市售橡胶片，其水平截面形状为200mm×100mm的矩形，其厚度为5mm，其性能达到GB 20688.3-2006所规定的要求。采用Henkel公司Loctite H4800胶，将上述步骤1)的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加后，再在35℃和5MPa的条件下加压时间24小时即粘结成型。本实施例制得的隔震支座中，竹塑纤维复合板的层数为8，橡胶片层数为9，隔震支座两端为橡胶片。

实施例6。

本实施例的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座制作方法包括以下步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

将粒径为90目的竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，待用。

将高密度聚乙烯55份、竹粉45份、长度为3mm的无碱玻璃纤维原丝12份和粒径为10μm的滑石粉7份装入高速混合机中，在280r/min转速下分散2h后，升温至115℃，再加入A-171的硅烷偶联剂2.0份和马来酸酐接枝聚丙烯5份，在450r/min转速下分散5min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃时放料，得到初混料；然后将初混料置于温度为180℃、转速为70r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5h后挤出，得到混炼料；再采用平板硫化机，将混炼料在185℃、20MPa下热压成型9h，制备得到竹塑纤维复合板。

上述步骤1)制作的竹塑纤维复合板的厚度为4mm，其水平截面形状为200mm×200mm的正方形，其弯曲强度为145MPa，拉伸强度为120MPa。

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取市售橡胶片，其水平截面形状为200mm×200mm的正方形，其厚度为4mm，其性能达到GB 20688.3-2006所规定的要求。采用Henkel公司Loctite H4800胶，将上述步骤1)的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加后，再在35℃和5MPa的条件下加压时间32小时即粘结成型。本实施例制得的隔震支座中，竹塑纤维复合板的层数为9，橡胶片层数为10，隔震支座两端为橡胶片。

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 (10)

1.用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，包括支座主体及包裹在所述支座主体外侧的橡胶保护层，其特征在于：所述支座主体由橡胶层、竹塑纤维复合板层交替叠加粘结而成。

2.根据权利要求1所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，其特征在于：所述支座主体的上下两侧分别为由竹塑纤维复合板构成的上封板、下封板，所述上封板、下封板的厚度大于其它竹塑纤维复合板层的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座，其特征在于：所述支座主体的平面形状呈方形、圆形或长条形。

4.用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：包括以下制作步骤：

1)、竹塑纤维复合板的制作：

a、按照以下重量份称取各组分备用，聚烯烃40-60份、竹粉30-50份、短切无碱玻璃纤维原丝5-15份、填料5-10份、偶联剂1-2.5份、增溶剂2-6份；

b、将上述步骤a中称取的聚烯烃、竹粉、短切无碱玻璃纤维原丝和填料装入高速混合机中，在200-300r/min的转速下分散1-3h后，升温至110-115℃，再加入步骤(1)中称取的偶联剂和增溶剂，在300-500r/min的转速下分散3-8min后，放入冷混锅中冷却，待温度降到45℃以下时放料，得到初混料；

c、将上述步骤b制备好的初混料置于温度为170-190℃、转速为50-80r/min的双螺杆挤出机中混炼0.5-1h后挤出，得到混炼料；

d、将上述步骤c制备好的混炼料在180-200℃、15-25MPa下采用平板硫化机热压成型5-12h，制备得到竹塑纤维复合板；

2)、竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作：

选取粘胶剂，将上述步骤1)中的竹塑纤维复合板与橡胶片交替涂胶后叠加，再经常温加压粘结成型，制得竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座。

5.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：在所述步骤a之前还包括竹粉的预处理步骤：将竹粉置于高速混合机中，在110℃下真空干燥1h后，再降温至95℃下真空干燥6h，所述竹粉的粒径为60-100目。

6.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中的聚烯烃为高密度聚乙烯、等规聚丙烯或聚1-丁烯中的一种。

7.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中的短切无碱玻璃纤维原丝的直径为9-13μm，R₂O含量≤0.80％，烧失率≤1.6％，含水率≤0.1％，短切长度为3mm或4.5mm。

8.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中的填料为轻质碳酸钙、针状硅灰石或滑石粉中的一种，填料的粒径为10-30μm。

9.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中的偶联剂为硅烷偶联剂；所述增溶剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。

10.根据权利要求4所述的用于低层建筑的竹塑纤维复合板/橡胶叠层隔震支座的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中的加压粘结温度为20-35℃，成型压力为2-5MPa，加压成型时间为24-48h。