CN112111108A - 一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料及其制备方法,由下列重量份数的组分组成:粘弹性材料30~40份、散热剂20~30份、消能剂20~30份、模量调节剂10~20份、抗氧剂1~5份。具有良好的阻尼性能和较低的温度敏感性等优点。使用本固体阻尼材料不存在泄漏现象,不仅从根本上解决液体阻尼介质泄漏的问题,而且可大大降低密封要求及制造难度和成本,是一种理想的粘滞阻尼器用阻尼介质的替代产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体阻尼材料及其制备方法,尤其是一种能替代粘滞阻尼器中液体阻尼介质的固体阻尼材料及其制备方法,属于粘弹性材料技术领域。
背景技术
传统的结构抗震是通过增强结构本身的抗震性能如强度、刚度、延性等,来抵御地震带来的房屋倒塌灾害。由于地震强度和特性不确定,加上传统的抗震结构不具备自我调节能力,因此当地震来临时,往往会因房屋倒塌造成重大的经济损失和人员伤亡。
粘滞阻尼器是根据腔体内流体通过节流孔时产生粘滞阻力的原理而制成的,是一种与刚度、速度相关的阻尼器,广泛应用于高层建筑、桥梁、建筑结构的抗震改造、工业管道设备抗振、军工等领域。粘滞阻尼器的应用,相当于给建筑或桥梁装上了“安全气囊”,在地震来临时,阻尼器最大限度地吸收和消耗了地震对建筑结构的冲击能量,大幅缓解地震对建筑结构造成的冲击和破坏。
由于传统粘滞阻尼器使用的阻尼介质为液体硅油,硅油的流动特性要求装置具备更高的密封性能,才能确保粘滞阻尼器在产品设计使用寿命周期不会出现密封失效的情况,从而导致粘滞阻尼器造价高、制造难度大,不易推广使用;另外粘滞阻尼器安装在墙体内部,用户不能方便地检查阻尼器的工作状态,在长期使用过程中,内部硅油容易出现缓慢泄漏的情况,当泄露累积到一定程度,就会极大降低甚至完全失去减震效果;粘滞阻尼器内硅油属于温度敏感性材料,在高频地震力作用下,阻尼器温度上升,导致硅油粘度下降,阻尼器阻尼性能随之降低,耗散地震能力减弱。
因此,解决粘滞阻尼器中阻尼材料泄露和温度敏感性是研究、设计、制造粘滞阻尼器的技术难题。
发明内容
为从根本上解决粘滞阻尼器中的液体阻尼介质泄漏的问题,本发明提供一种可以替代粘滞阻尼器中液体阻尼介质、且具有良好阻尼性能和较低温度敏感性的固体阻尼材料及其制备方法。
本发明通过下列技术方案完成:一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于由下列重量份的组分制成:
粘弹性材料 30~40份 散热剂 20~30份
消能剂 20~30份 模量调节剂 10~20份
抗氧剂 1~5份。
所述粘弹性材料为卤化丁基橡胶、CPE、SEBS、TPV、TPU、天然橡胶、硅橡胶、氟橡胶、POE中的一种或几种,且几种的配比是任意的。
所述散热剂为铜粉、银粉、石墨烯、碳纤维、氧化锌、氧化镁、云母粉中的一种或几种,且几种配合时,铜粉的比例不低于30%。
所述消能剂为萜烯树脂、酚醛树脂、C5树脂、C9树脂、氢化碳氢树脂中的一种或几种,且几种配合时,C5树脂的比例不低于30%。
所述模量调节剂为炭黑、白炭黑、机油、润滑油、二硫化钼、二丁酯、二辛酯中的一种或几种,且几种的配比是任意的。
所述机油、润滑油是常规的任意一种。
所述抗氧剂为二苯胺、对苯二胺、双十二碳醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或者几种,且几种的配比是任意的。
本发明提供的一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料,经过下列工艺步骤制备:
A、按下列质量份备料
粘弹性材料 30~40份 散热剂 20~30份
消能剂 20~30份 模量调节剂 10~20份
抗氧剂 1~5份;
B、将粘弹性材料送入密炼机中,在100~150℃温度下,塑炼8~12 min排料,停放8 h以上,得塑炼粘弹性材料;
C、将步骤B的塑炼粘弹性材料与步骤A的散热剂、消能剂、模量调节剂、抗氧剂依次投入密炼机中,在100~120℃温度下,进行混炼6~10 min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至3~10 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料。
本发明具有下列优点和效果:采用上述技术方案得到的固体阻尼材料,可完全替代粘滞阻尼器的硅油作为阻尼介质使用。由于本固体阻尼材料选用了粘弹性材料作为基材,并与特定配比的散热剂、消能剂、模量调节剂、抗氧剂协调配合,采用特殊的制备工艺,使之具有良好的阻尼性能、较低的温度敏感性等优点。使用本固体阻尼材料不存在泄漏现象,不仅从根本上解决硅油泄漏的问题,而且可大大降低密封要求及制造难度和成本,是一种理想的粘滞阻尼器用液体阻尼介质的替代产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的保护范围。
实施例1
1、按下列质量份备料:卤化丁基橡胶20份、CPE 15份、铜粉20份、石墨烯10份、萜烯树脂5份、酚醛树脂5份、C5树脂15份、炭黑5份、二硫化钼5份、二苯胺2份;
2、取卤化丁基橡胶、CPE送入密炼机中,在120℃温度下,塑炼8 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将2步骤的塑炼基材以及步骤1的铜粉、石墨烯、萜烯树脂、酚醛树脂、C5树脂、炭黑、二硫化钼、二苯胺依次投入密炼机中,在100℃温度下,进行混炼8 min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至5 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)55、损耗因子0.50、损耗模量4.0MPa、弹性模量8.0MPa。
实施例2
1、按下列质量份备料:SEBS 20份、POE 15份、铜粉25份、碳纤维5份、酚醛树脂5份、C5树脂15份、C9树脂5份、白炭黑10份、对苯二胺2份;
2、取SEBS、POE送入密炼机中,在110℃温度下,塑炼10 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将步骤2的塑炼基材以及铜粉、碳纤维、酚醛树脂、C5树脂、C9树脂、白炭黑、对苯二胺依次投入密炼机中,在110℃温度下,进行混炼10 min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至7 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)45、损耗因子0.61、损耗模量5.0MPa、弹性模量8.2MPa。
实施例3
1、按下列质量份备料:天然橡胶30份、TPV10份、铜粉30份、氢化碳氢树脂30份、机油20份、双十二碳醇酯5份;
2、取天然橡胶、TPV送入密炼机中,在125℃温度下,塑炼9 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将2步骤的塑炼基材以及步骤1的铜粉、氢化碳氢树脂、机油、双十二碳醇酯送入密炼机中,在105℃温度下,进行混炼9min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至8 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体弹性体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)56、弹性模量8MPa、损耗因子0.71、损耗模量6.0MPa、剪切模量8.5MPa。
实施例4
1、按下列质量份备料:硅橡胶20份、POE 10份、铜粉10份、氧化锌5份、云母粉5份、酚醛树脂10份、C5树脂15份、白炭黑5份、二丁酯10份、二苯胺2份、对苯二胺2份;
2、取硅橡胶、POE送入密炼机中,在135℃温度下,塑炼11 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将2步骤的塑炼基材以及步骤1的铜粉、氧化锌、云母粉、酚醛树脂、C5树脂、白炭黑、二丁酯、二苯胺、对苯二胺依次送入密炼机中,在115℃温度下,进行混炼7 min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至4 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)50、损耗因子0.71、损耗模量6.0MPa、弹性模量8.4MPa。
实施例5
1、按下列质量份备料:卤化丁基橡胶20份、TPU 15份、铜粉20份、银粉10份、萜烯树脂15份、C9树脂10份、炭黑10份、润滑油5份、2,6-二叔丁基对甲酚3份;
2、取卤化丁基橡胶、TPU送入密炼机中,在120℃温度下,塑炼9 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将2步骤的塑炼基材以及步骤1的铜粉、银粉、萜烯树脂、C9树脂、炭黑、润滑油、2,6-二叔丁基对甲酚依次送入密炼机中,在110℃温度下,进行混炼7min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至6 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)57、损耗因子0.79、损耗模量6.5MPa、弹性模量8.2MPa。
实施例6
1、按下列质量份备料:SEBS 20份、氟橡胶15份、铜粉20份、氧化镁10份、萜烯树脂15份、氢化碳氢树脂10份、白炭黑10份、二辛酯5份、双十二碳醇酯2份、2,6-二叔丁基对甲酚2份;
2、取SEBS、氟橡胶送入密炼机中,在130℃温度下,塑炼10 min排料,停放8 h以上,得塑炼弹性体基材;
3、将2步骤的塑炼基材以及步骤1的铜粉、氧化镁、萜烯树脂、氢化碳氢树脂、白炭黑、二辛酯、双十二碳醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚依次送入密炼机中,在115℃温度下,进行混炼8min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至5 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料;
所得固体阻尼材料的性能指标如下:门尼粘度(ML 1+4 125℃)65、损耗因子0.61、损耗模量5.5MPa、弹性模量9.0MPa。
Claims (7)
1.一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于由下列重量份数的组分组成:
粘弹性材料 30~40份 散热剂 20~30份
消能剂 20~30份 模量调节剂 10~20份
抗氧剂 1~5份。
2.如权利要求1所述的粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于所述粘弹性材料为卤化丁基橡胶、CPE、SEBS、TPV、TPU、天然橡胶、硅橡胶、氟橡胶、POE中的一种或几种,且几种的配比是任意的。
3.如权利要求1所述的粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于所述散热剂为铜粉、银粉、石墨烯、碳纤维、氧化锌、氧化镁、云母粉中的一种或几种,且几种配合时,铜粉的比例不低于30%。
4.如权利要求1所述的粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于所述消能剂为萜烯树脂、酚醛树脂、C5树脂、C9树脂、氢化碳氢树脂中的一种或几种,且几种配合时,C5树脂的比例不低于30%。
5.如权利要求1所述的粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于所述模量调节剂为炭黑、白炭黑、机油、润滑油、二硫化钼、二丁酯、二辛酯中的一种或几种,且几种的配比是任意的。
6.如权利要求1所述的粘滞阻尼器用固体阻尼材料,其特征在于所述抗氧剂为二苯胺、对苯二胺、双十二碳醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚的一种或者几种,且几种的配比是任意的。
7.一种粘滞阻尼器用固体阻尼材料的制备方法,其特征在于经过下列工艺步骤制备:
A、按下列质量份备料
粘弹性材料 30~40份 散热剂 20~30份
消能剂 20~30份 模量调节剂 10~20份
抗氧剂 1~5份;
B、将粘弹性材料送入密炼机中,在100~150℃温度下,塑炼8~12 min排料,停放8 h以上,得塑炼粘弹性材料;
C、将步骤B的塑炼粘弹性材料与步骤A的散热剂、消能剂、模量调节剂、抗氧剂依次投入密炼机中,在100~120℃温度下,进行混炼6~10 min排料,送入开炼机中压片,调整厚度至3~10 mm,冷却,停放4 h以上,制得固体阻尼材料。
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