CN105153503A - 一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料包括：羧化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、环氧化天然橡胶、片状云母粉、纳米级石墨粉、有机改性蒙脱土、氧化锌、2-乙基乙酸锌、硫磺、过氧化苯甲酰、酚醛树脂、促进剂、防老剂、古马隆、磷酸三甲苯酯、癸二酸二异辛酯、硅烷偶联剂、硼酰化钴、马来酸单丁酯二丁基锡、硫代二丙酸二月桂酯、聚乙二醇。本发明提出的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其阻尼高、与骨架的结合性好，且符合绿色环保的要求，用其制作的桥梁隔震橡胶支座，防护效果好，满足使用寿命50年的要求，节约了成本。

Description

一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料。

背景技术

桥梁隔震橡胶支座是一种应用广泛的桥梁支撑，其安装在桥梁的桥墩上，起承受桥梁动静载荷、在地震发生或强烈震动发生时吸收震动，使桥梁免受地震或强力震动的侵害，保护桥梁及其上的附属物和人员的作用，它由加劲钢板和橡胶组成，具有结构简单、生产要求不高、价格低、安装维护方便的优点。

目前用作隔震橡胶支座最多的橡胶是天然橡胶材料，但是天然橡胶材料的阻尼性能不是很理想，在地震发生时吸收能量有限，不能满足高烈度震区桥梁的抗震需要，其应用受到一定的限制；在天然橡胶中加入高纯度铅棒，得到的铅芯橡胶支座具有阻尼高、防护效果好的特点，但是铅是重金属，在使用过程中对环境形成污染，在生产过程中对人体的健康带来危害，不符合绿色环保的要求，其应用也受到一定的限制。为了提高隔震橡胶支座的阻尼性能，具有高阻尼特性的橡胶目前已被应用，但是，此类橡胶与金属骨架的结合强度低，不能满足隔震橡胶使用寿命的要求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其强度高、阻尼性能好、与骨架的粘合性能优异，且符合绿色环保的要求，用其制作的桥梁隔震橡胶支座，防护效果好，满足使用寿命50年的要求，节约了成本。

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶50-70份、三元乙丙橡胶30-50份、环氧化天然橡胶5-15份、片状云母粉15-25份、纳米级石墨粉5-20份、有机改性蒙脱土10-25份、氧化锌2-4.5份、2-乙基乙酸锌1-2.5份、硫磺0.2-0.7份、过氧化苯甲酰1-3.5份、酚醛树脂9-19份、促进剂1-2.5份、防老剂3-8份、古马隆1.5-4份、磷酸三甲苯酯2-5份、癸二酸二异辛酯3-8份、硅烷偶联剂0.5-2份、硼酰化钴0.5-2份、马来酸单丁酯二丁基锡0.2-0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3-1.5份、聚乙二醇3-7份。

优选地，其原料中，羧化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、环氧化天然橡胶的重量比为55-67：35-46：7-13。

优选地，其原料中，片状云母粉、纳米级石墨粉、有机改性蒙脱土的重量比为18-22：8-16：14-23。

优选地，其原料中，氧化锌、2-乙基乙酸锌、硫磺、过氧化苯甲酰、酚醛树脂、促进剂的重量比为2.3-4.2：1.3-2.2：0.35-0.57：1.8-3：12-17：1.3-2.2。

优选地，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶60-63份、三元乙丙橡胶40-44份、环氧化天然橡胶9-12份、片状云母粉20-22份、纳米级石墨粉9-15份、有机改性蒙脱土17-21份、氧化锌2.8-3.5份、2-乙基乙酸锌1.7-2.0份、硫磺0.46-0.55份、过氧化苯甲酰2.3-2.7份、酚醛树脂12-15份、促进剂1.8-2.2份、防老剂5-6.8份、古马隆2.3-3.4份、磷酸三甲苯酯3.4-4.5份、癸二酸二异辛酯4-5.8份、硅烷偶联剂0.9-1.3份、硼酰化钴0.9-1.6份、马来酸单丁酯二丁基锡0.5-0.68份、硫代二丙酸二月桂酯0.8-1.3份、聚乙二醇4.8-5.7份。

优选地，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶62份、三元乙丙橡胶40份、环氧化天然橡胶10份、片状云母粉20.9份、纳米级石墨粉12份、有机改性蒙脱土20份、氧化锌3.2份、2-乙基乙酸锌1.75份、硫磺0.5份、过氧化苯甲酰2.4份、酚醛树脂13.8份、促进剂2份、防老剂5.9份、古马隆2.7份、磷酸三甲苯酯4份、癸二酸二异辛酯4.7份、硅烷偶联剂1份、硼酰化钴1.3份、马来酸单丁酯二丁基锡0.59份、硫代二丙酸二月桂酯1份、聚乙二醇5.3份。

优选地，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂NOBS、促进剂DTDM、促进剂DM中的一种或者多种的组合。

优选地，所述防老剂为防老剂D、防老剂RD、防老剂MB中的一种或者多种的组合。

优选地，有机改性蒙脱土的改性剂为硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂中的一种或者多种的组合。

优选地，所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为25-45％。

本发明中，选用的羧化丁基橡胶，在分子中引入了极性基团羧基，增加了丁基橡胶分子的极性，在维持丁基橡胶高阻尼性能的同时改善了丁基橡胶的动态性能和粘合性能，并提高了丁基橡胶的硫化速度；环氧化天然橡胶是通过环氧化反应改性天然橡胶分子链上的部分双键而制备的，加入到体系中，与羧化丁基橡胶和三元乙丙橡胶的相容性好，赋予材料高阻尼性、高耐油性、高气密性的同时改善了材料的加工性能、粘合性能和热氧老化性能；片状云母粉、纳米级石墨粉与有机改性蒙脱土加入到体系中，与体系的相容性好，同时改善了材料的压缩永久变形性、弹性、拉伸强度和耐磨性，以满足隔震橡胶支座强度大、拉断伸长率大和压缩永久变形小的要求，另外，其中的有机改性蒙脱土还可以改变体系的交联网络结构，从而使材料的疲劳生热显著降低，疲劳破坏过程延缓，与防老剂并用后，提高了材料的抗氧、抗臭氧和光老化能力；酚醛树脂加入到体系中，一方面，能与羧化丁基橡胶、三元乙丙橡胶和环氧化天然橡胶发生反应而使橡胶进行交联，另一方面，酚醛树脂可以与环氧化天然橡胶、羧化丁基橡胶以及填料表面的羟基产生氢键作用，增加了体系中分子链段的内摩擦，扩宽有效阻尼温度和频率范围，与过氧化苯甲酰、硫磺共混后，在2-乙基乙酸锌与氧化锌的活化下，使硫化胶体系中含有能量高的碳碳键，并使交联键在体系中分布均匀，有效降低了胶料的应力松弛速率和蠕变；硫代二丙酸二月桂酯作为辅助抗氧剂，与马来酸单丁酯二丁基锡配合加入体系中，能阻止体系中聚合物的热氧老化，与防老剂具有协同作用，提高了橡胶材料的耐热性、耐候性和耐老化性；硼酰化钴加入到体系中，改善了橡胶材料的粘合性能，与古马隆、磷酸三甲苯酯和癸二酸二异辛酯相互配合，更有利于塑性变形，降低剪切模量，获得较大位移；提高了材料的加工性能和改善了材料的耐低温，并通过调节其含量，避免了因弹性模量降低，而引起蠕变量增大。

对本发明所述桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料进行性能检测，其检测结果如下所示：拉伸强度26-29.5MPa，扯断伸长率749-756％，邵尔A硬度为44-47,脆性温度为-(35-42)℃，70℃×24h压缩永久变形5.9-6.4％，70℃×168h热空气老化后，拉伸强度变化率为5.3-6.9％，扯断伸长率变化率为3.8-6.4％。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

在具体实施例中，本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料中，羧化丁基橡胶的重量份可以为50、52、53、56、58.3、59、62、64、65.3、68、69.4、70份；三元乙丙橡胶的重量份可以为30、32、34、35.3、36、37、38.4、39、42、43、45、46.4、47、48.3、49、49.3、50份；环氧化天然橡胶的重量份可以为5、5.3、6、6.4、7、7.5、8、8.3、9、9.4、10、10.6、11、11.3、12、12.6、13、13.4、14、14.6、15份；片状云母粉的重量份可以为15、16、17、18.3、19、21、22、22.6、24、24.3、25份；纳米级石墨粉的重量份可以为5、6、7、7.4、8、8.3、9、9.3、10、10.6、12、13、15、16、17、18.3、19、20份；有机改性蒙脱土的重量份可以为10、11、12、13、15.6、17、18.3、19、20、21、22、22.6、24、24.3、25份；氧化锌的重量份可以为2、2.3、2.6、2.8、3、3.4、3.7、4、4.2、4.4、4.5份；2-乙基乙酸锌的重量份可以为1、1.2、1.3、1.46、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.34、2.4、2.46、2.5份；硫磺的重量份可以为0.2、0.26、0.3、0.37、0.4、0.46、0.5、0.53、0.6、0.67、0.7份；过氧化苯甲酰的重量份可以为1、1.2、1.3、1.45、1.6、1.8、1.9、2.1、2.3、2.5、2.7、2.9、3、3.1、3.4、3.5份；酚醛树脂的重量份可以为9、9.7、10、10.3、12、13、15、16、17.3、18、18.4、19份；促进剂的重量份可以为1、1.2、1.6、1.85、1.9、2、2.1、2.26、2.4、2.5份；防老剂的重量份可以为3、3.4、3.8、4、4.2、4.7、5、5.3、5.7、6、6.4、7、7.3、8份；古马隆的重量份可以为1.5、1.7、1.9、2、2.3、2.7、3、3.4、3.8、4份；磷酸三甲苯酯的重量份可以为2、2.3、2.5、2.78、3、3.4、3.7、4、4.2、4.6、5份；癸二酸二异辛酯的重量份可以为3、3.2、3.4、4、4.6、5、5.3、7、7.6、8份；硅烷偶联剂的重量份可以为0.5、0.58、0.6、0.7、0.9、1、1.2、1.6、1.8、1.9、2份；硼酰化钴的重量份可以为0.5、0.58、0.7、0.8、0.93、1、1.2、1.26、1.4、1.5、1.7、1.86、1.9、1.93、2份；马来酸单丁酯二丁基锡的重量份可以为0.2、0.26、0.3、0.38、0.4、0.56、0.7、0.8份；硫代二丙酸二月桂酯的重量份可以为0.3、0.5、0.7、0.86、0.9、1、1.2、1.34、1.4、1.45、1.5份；聚乙二醇的重量份可以为3、3.4、3.9、5.3、5.8、6、6.3、7份。

实施例1

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶58份、三元乙丙橡胶39份、环氧化天然橡胶11份、片状云母粉19份、纳米级石墨粉17.6份、有机改性蒙脱土21.5份、氧化锌3.8份、2-乙基乙酸锌1.6份、硫磺0.45份、过氧化苯甲酰2.6份、酚醛树脂12份、促进剂1.7份、防老剂5.6份、古马隆3.2份、磷酸三甲苯酯4.5份、癸二酸二异辛酯6.8份、硅烷偶联剂1.3份、硼酰化钴1.7份、马来酸单丁酯二丁基锡0.58份、硫代二丙酸二月桂酯1.1份、聚乙二醇6.3份。

实施例2

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶50份、三元乙丙橡胶50份、环氧化天然橡胶5份、片状云母粉25份、纳米级石墨粉5份、有机改性蒙脱土25份、氧化锌2份、2-乙基乙酸锌2.5份、硫磺0.2份、过氧化苯甲酰3.5份、酚醛树脂9份、促进剂CZ2.5份、防老剂D0.3份、防老剂RD1.5份、防老剂MB1.2份、古马隆4份、磷酸三甲苯酯2份、癸二酸二异辛酯3份、硅烷偶联剂0.5份、硼酰化钴2份、马来酸单丁酯二丁基锡0.2份、硫代二丙酸二月桂酯1.5份、聚乙二醇3份；其中，有机改性蒙脱土的改性剂为硬脂酸；所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为25％。

实施例3

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶70份、三元乙丙橡胶30份、环氧化天然橡胶15份、片状云母粉15份、纳米级石墨粉20份、有机改性蒙脱土10份、氧化锌4.5份、2-乙基乙酸锌1份、硫磺0.7份、过氧化苯甲酰1份、酚醛树脂19份、促进剂DTDM1份、防老剂RD8份、古马隆1.5份、磷酸三甲苯酯5份、癸二酸二异辛酯8份、硅烷偶联剂2份、硼酰化钴0.5份、马来酸单丁酯二丁基锡0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3份、聚乙二醇7份；其中，有机改性蒙脱土的改性剂为硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂按任意重量比的组合；所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为43％。

实施例4

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶60份、三元乙丙橡胶44份、环氧化天然橡胶9份、片状云母粉22份、纳米级石墨粉9份、有机改性蒙脱土21份、氧化锌2.8份、2-乙基乙酸锌2.0份、硫磺0.46份、过氧化苯甲酰2.7份、酚醛树脂12份、促进剂CZ0.3份、促进剂NOBS0.5份、促进剂DTDM0.8份、促进剂DM0.6份、防老剂RD3份、防老剂MB2份、古马隆3.4份、磷酸三甲苯酯3.4份、癸二酸二异辛酯5.8份、硅烷偶联剂0.9份、硼酰化钴1.6份、马来酸单丁酯二丁基锡0.5份、硫代二丙酸二月桂酯1.3份、聚乙二醇4.8份；其中，有机改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸、硅烷偶联剂的组合，且甲基丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为3:2；所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为30％。

实施例5

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶62份、三元乙丙橡胶40份、环氧化天然橡胶10份、片状云母粉20.9份、纳米级石墨粉12份、有机改性蒙脱土20份、氧化锌3.2份、2-乙基乙酸锌1.75份、硫磺0.5份、过氧化苯甲酰2.4份、酚醛树脂13.8份、促进剂CZ0.8份、促进剂DM1.2份、防老剂D3.6份、防老剂MB2.3份、古马隆2.7份、磷酸三甲苯酯4份、癸二酸二异辛酯4.7份、硅烷偶联剂1份、硼酰化钴1.3份、马来酸单丁酯二丁基锡0.59份、硫代二丙酸二月桂酯1份、聚乙二醇5.3份；其中，有机改性蒙脱土的改性剂为硅烷偶联剂；所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为38％。

实施例6

本发明提出的一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶63份、三元乙丙橡胶40份、环氧化天然橡胶12份、片状云母粉20份、纳米级石墨粉15份、有机改性蒙脱土17份、氧化锌3.5份、2-乙基乙酸锌1.7份、硫磺0.55份、过氧化苯甲酰2.3份、酚醛树脂15份、促进剂DTDM0.6份、促进剂DM1.2份、防老剂D6.8份、古马隆2.3份、磷酸三甲苯酯4.5份、癸二酸二异辛酯4份、硅烷偶联剂1.3份、硼酰化钴0.9份、马来酸单丁酯二丁基锡0.68份、硫代二丙酸二月桂酯0.8份、聚乙二醇5.7份；其中，有机改性蒙脱土的改性剂为硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂的组合，且硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2:3:1；所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为45％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶50-70份、三元乙丙橡胶30-50份、环氧化天然橡胶5-15份、片状云母粉15-25份、纳米级石墨粉5-20份、有机改性蒙脱土10-25份、氧化锌2-4.5份、2-乙基乙酸锌1-2.5份、硫磺0.2-0.7份、过氧化苯甲酰1-3.5份、酚醛树脂9-19份、促进剂1-2.5份、防老剂3-8份、古马隆1.5-4份、磷酸三甲苯酯2-5份、癸二酸二异辛酯3-8份、硅烷偶联剂0.5-2份、硼酰化钴0.5-2份、马来酸单丁酯二丁基锡0.2-0.8份、硫代二丙酸二月桂酯0.3-1.5份、聚乙二醇3-7份。

2.根据权利要求1所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料中，羧化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、环氧化天然橡胶的重量比为55-67：35-46：7-13。

3.根据权利要求1或2所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料中，片状云母粉、纳米级石墨粉、有机改性蒙脱土的重量比为18-22：8-16：14-23。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料中，氧化锌、2-乙基乙酸锌、硫磺、过氧化苯甲酰、酚醛树脂、促进剂的重量比为2.3-4.2：1.3-2.2：0.35-0.57：1.8-3：12-17：1.3-2.2。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶60-63份、三元乙丙橡胶40-44份、环氧化天然橡胶9-12份、片状云母粉20-22份、纳米级石墨粉9-15份、有机改性蒙脱土17-21份、氧化锌2.8-3.5份、2-乙基乙酸锌1.7-2.0份、硫磺0.46-0.55份、过氧化苯甲酰2.3-2.7份、酚醛树脂12-15份、促进剂1.8-2.2份、防老剂5-6.8份、古马隆2.3-3.4份、磷酸三甲苯酯3.4-4.5份、癸二酸二异辛酯4-5.8份、硅烷偶联剂0.9-1.3份、硼酰化钴0.9-1.6份、马来酸单丁酯二丁基锡0.5-0.68份、硫代二丙酸二月桂酯0.8-1.3份、聚乙二醇4.8-5.7份。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分:羧化丁基橡胶62份、三元乙丙橡胶40份、环氧化天然橡胶10份、片状云母粉20.9份、纳米级石墨粉12份、有机改性蒙脱土20份、氧化锌3.2份、2-乙基乙酸锌1.75份、硫磺0.5份、过氧化苯甲酰2.4份、酚醛树脂13.8份、促进剂2份、防老剂5.9份、古马隆2.7份、磷酸三甲苯酯4份、癸二酸二异辛酯4.7份、硅烷偶联剂1份、硼酰化钴1.3份、马来酸单丁酯二丁基锡0.59份、硫代二丙酸二月桂酯1份、聚乙二醇5.3份。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂NOBS、促进剂DTDM、促进剂DM中的一种或者多种的组合。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂D、防老剂RD、防老剂MB中的一种或者多种的组合。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，有机改性蒙脱土的改性剂为硬脂酸、甲基丙烯酸、硅烷偶联剂中的一种或者多种的组合。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的桥梁隔震橡胶支座专用高阻尼橡胶材料，其特征在于，所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为25-45％。