CN113354885A

CN113354885A - 熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料及其制备方法

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Publication number: CN113354885A
Application number: CN202110759205.8A
Authority: CN
Inventors: 仝国磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2041-07-06
Also published as: CN113354885B

Abstract

本发明公开了一种熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料及其制备方法，其各组成及组分分别是：45‑55份氯丁橡胶；35‑55份氯化聚乙烯橡胶；8‑11份顺丁橡胶；9‑11份人造杜仲橡胶；由本发明的材料配比及工艺加工所得的材料具备有很好的抗硫化返原性能，材料整体的使用寿命较长，其耐溶剂性能得到极大的提高、耐撕裂及耐磨性能明显提高，且具有极高的拉伸性能，表现出了超长的使用寿命。

Description

熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高阻尼橡胶材料，具体的说是一种熔融与化学改性CR/CM/TPI/PAPI双复合改性减震、隔震材料制备的超常寿命的高阻尼CR桥梁支座用材料及其制备方法。

背景技术

随着我国交通工业的迅猛发展，各种大跨度桥梁，高速公路不断涌现，高速铁路的旱桥也再不断涌现，因此对桥梁支座的承载能力及其适应位移和转角能力，要求还不断提高。具体的说，目前的桥梁支座受材料性能所限，使用寿命较短，维护周期短，维护费用高，且在维护时，还需要进行交通管制，对于至此交通要道而言，较高的维护次数不仅仅带来的是成本问题，也有着交通出行的问题，正是基于上述原因，对桥梁支座的使用寿命要求也越来越高。目前，受限于材料原因，使用寿命一直未有明显进步。

发明内容

本发明的目的在于克服现有桥梁支座用聚合物的物理性能达不到现代桥梁的高阻尼要求的不足，提供一种适应现代桥梁设计要求的复合改性的包含氯丁橡胶、塑料、树脂的复合材料。新聚合物孕育具有高阻尼功能，完全满足现代设计桥梁支座的苛刻要求，其具有超常的使用寿命，更好的满足桥梁支座的使用需求。

为实现上述目的，本发明公开了一种熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料，其各组成及组分分别是：

45-55份氯丁橡胶；

35-55份氯化聚乙烯橡胶；

8-11份顺丁橡胶；

9-11份人造杜仲橡胶；

0.3-0.6份化学降解分散剂PL-90；

4-6份氧化镁；

4-5份环氯树脂；

0.8-1.2份硬脂酸铅；

1.7-2.2份防老剂ODA；

1.6-2.2份防老剂NBC；

1.8-2.1份地蜡；

40-50份炭黑N550；

15-25份炭黑N774；

30-45份蛭石粉；

18-22份硅烷偶联剂；

8-11份癸二酸辛酯DOS；

5-15份环氯大豆油；

1.3-1.7份DCPD树脂；

8-12份操作助剂WB-222；

4-6份氯化锌；

3-5份促进剂NA-22；

1.2-1.6份促进剂TRA；

0.5-0.8份多马来酰亚胺；

0.9-1.3份化学改性剂；

0.3-0.6份硫化剂S。

进一步的说，氯丁橡胶选用山西长寿合成橡胶集团的CR-322。

进一步的说，氯化聚乙烯橡胶选用潍坊亚星化学股份公司的CM-3000。

进一步的说，顺丁橡胶选用中石化燕山分公司的BR-9000。

进一步的说，人造杜仲橡胶（又称TPI）选用青岛第浱新材料有限公司所产产品。

进一步的说，环氯树脂选用美国进口的E-331。

进一步的说，DCPD树脂、促进型及化学改性剂选用德国吕特格有限公司所产产品。

进一步的说，多马来酰亚胺（又称PAPI）选用大冡材料科技（上海）有限公司所产产品。

进一步的说，化学改性剂选硫化剂HVA-2

基于上述配比，本发明还公开了一种熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：预备，包括

（1）将加热式高、低双速搅拌机升温至65℃，待用；

（2）将加热式开炼机升温到80℃，待用；

（3）将加热式高速密炼机升温到120℃，待用；

（4）将所需的各组份准确称好料备用；

步骤二：填料偶联预处理，包括

（1）向待用的搅拌机中加入蛭石粉以及炭黑N774后，低速开机搅拌，在搅拌过程中滴加硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后立即转入高速搅拌，在搅拌机温度表显示出105-110℃时，停机，用低速开机排料，出料后堆放2小时后作为原料A待用；

（2）在加好温待用的开炼机上加入人造杜仲橡胶、顺丁橡胶进行塑炼、塑炼均匀，再均匀后，出片，自然松散作为原料B待用；

步骤三、密炼机高温熔融改性

在加好温待用的密炼机中，加入氯丁橡胶CR-322，氯化聚乙烯橡胶CM-3000，再加入塑合好的原料B，原料A、原料B塑合30S，提砣加料加入1/2炭黑N550、DCPD树脂、环氧树脂，混炼1.5 min；混炼完成后再次提砣加入剩余的炭黑N550、增塑剂、二酸辛酯DOS、环氧大豆油、加工助剂WB-222，加压混炼3min,停机，使用倒机混炼3min，再转入正转混炼，密炼机温度显示160℃时，出料，出料后强迫降至室温，停放4h，待用；

步骤四、开炼机加入硫化剂、活性剂：

在降温式开炼机上加入氧化镁，SA，防老剂ODA、防老剂NBC、地蜡、混炼，混炼均匀后，再加入促进剂ZnO、TRA进行混炼，混炼均匀，打卷一次，再加入硫化剂S、化学改性剂HVA-2，混炼均匀，打卷4次、薄通、打三角包6次，下片，停放24h，返炼、返炼完毕。

本发明为复合材料，各组分熔融及起化学改性，使之具备有不同的物理及化学性能。

主体材料适用（CR）氯丁橡胶，耐臭氧性能优异；（CM-3000）氯化聚乙烯橡胶；耐臭氯、耐候、耐溶剂性好；顺丁橡胶，耐寒性最好；TPI功能性阻尼材料（人造杜仲橡胶）极大的提高其阻尼性，增强其材料与支座钢板有粘接性能。

增塑剂使用了耐寒操作油——DOS（癸二酸二辛酯）与BR（顺丁橡胶）产生协同效应，极大的改善了耐寒性能。

功能性PAP1（多马来酰亚胺），提升减震效果，使之产生孕育阻尼效果，提升减震效果，提升与金属板、丝与橡胶粘合强度，降低动静刚度比，改善橡胶机械疲劳性能。

使用了化学降解分散剂PL-90对其原生胶材料进行打散再聚合；使其聚合物的密度再增密实度，大大提高耐溶剂性能。

大剂量的复合使用了稳定剂Mgo（氧化镁），环氧树脂E-331。使新聚合物孕育的高阻尼，耐寒功能，牢牢的锁定在新聚合物的“仓库”之中。

大剂量的使用了键合型防老剂ODA、NBC及耐臭氧的“功臣”—地蜡使耐寒增型剂DOS及酯类稳定剂——环氧大豆油的协效应，致使聚合物材料中，没有机会被抽出的余地。

填料中，使用了功能性材料——蛭石粉，硅烷偶联剂KH-550，通过专用机械与N550、N774炭黑偶联在一起，致使整个填充体系都具有阻尼性能。协同主体材料的高阻尼性能反应为一体，致使高阻尼功能寿命在延长再延长。

使用了特别加工助剂-WB-222，在专用机械设备内，贯穿混炼的全过程，来保证特殊性能必须在设定范围内形成。

特别是化学改性树脂——DCPD树脂（促进、减震、增强抗返原），功能化改性剂PAPI，与化学改性剂的协同效应。极大的提高了抗返原功能；撕裂强度明显升高；极大的提高耐磨指数；明显的提升了新聚合物的耐寒、减震、阻尼性能；明显的提升了新聚合物阻尼性能及储能模量。

由本发明的材料配比及工艺加工所得的材料具备有很好的抗硫化返原性能，材料整体的使用寿命较长，其耐溶剂性能得到极大的提高、耐撕裂及耐磨性能明显提高，且具有极高的拉伸性能，表现出了超长的使用寿命。

具体实施方式

为方便对本发日用作进一步的理解，现举出具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例：各组分材料如下

将上述材料按如下步骤操作

步骤一：预备，包括

（1）将加热式高、低双速搅拌机升温至65℃，待用；

（2）将加热式开炼机升温到80℃，待用；

（3）将加热式高速密炼机升温到120℃，待用；

（4）将所需的各组份准确称好料备用；

步骤二：填料偶联预处理，包括

(1)向待用的搅拌机中加入蛭石粉以及炭黑N774后，低速开机搅拌，在搅拌过程中滴加硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后立即转入高速搅拌，在搅拌机温度表显示出105-110℃时，停机，用低速开机排料，出料后堆放2小时后作为原料A待用；

(2)在加好温待用的开炼机上加入人造杜仲橡胶、顺丁橡胶进行塑炼、塑炼均匀，再均匀后，出片，自然松散作为原料B待用;

步骤三、密炼机高温熔融改性

在加好温待用的密炼机中，加入氯丁橡胶CR-322，氯化聚乙烯橡胶CM-3000，再加入塑合好的原料B，原料A、原料B塑合30S，提砣加料加入1/2炭黑N550、DCPD树脂、环氧树脂，混炼1.5 min；混炼完成后再次提砣加入剩余的炭黑N550、增塑剂、二酸辛酯DOS、环氧大豆油、加工助剂WB-222，加压混炼3min,停机，使用倒机混炼3min，再转入正转混炼，视密炼机温度显示160℃时，出料，出料后强迫降至室温，停放4h，待用；

步骤四、开炼机加入硫化剂、活性剂：

在降温式开炼机上加入氧化镁、硬脂酸、防老剂ODA、防老剂NBC、地蜡、混炼，混炼均匀后，再加入ZnO、促进剂TRA进行混炼，混炼均匀，打卷一次，再加入硫化剂S、化学改性剂HVA-2，混炼均匀，打卷4次、薄通、打三角包6次，下片，停放24h，返炼，返炼完毕。

制备试样，试样停放24h,送检测室进行物理性能测试。

检测依据相关国家标准进行测试

上述优化配方的物理性能如下：

将由上述复合材料制备而成的桥梁支座与交通部桥梁支座《JT/T4-2004》标准及ISO国际标准对比

从上表可以看出，标准t₉₀，32min，硫化胶的混炼胶的实测值，完全满足国家标准及国际标准的要求，优于标准。

将上述复合材料进行过硫化（150℃*120min）试验，即破坏性试验：

我们对复合改性的胶料进行了过硫化测验，复合改性材料寿命长短取决于胶料的寿命长短。

下面是正硫化150℃*32min与过硫化150℃*120min结果对比

从上表测试结果可以看出，150℃*120min过硫化测试结果非常成功，远超传统材料， 150℃*120min过硫化测试结果非常成功，非常理想，收获惊人。从上表所述可以清楚的看出，复合改性的CR/CM/BR/TPI高阻尼材料：

（1）抗硫化返原性能非常好，表现在100%在定伸应力，不但不降低，反而在稍稍的增长。表明新的聚合物的链段在交联——断裂——交联——断裂——再交联——再断裂——再交联。表明是其生命力在延长再延长；表明支座的使用寿命也在延长再延长（2）其硬度不但不降低，反而有小幅增长，表征新聚合物的交联密度不但不降低，反而在增加；表征耐溶剂性能得到极大提高。

（3）抗撕裂性能明显提高，撕裂性能显示翻倍的提高。

（4）耐磨性能：明显提高。

（5）具有极好的拉伸强度，拉伸强度表示坚挺，不但没有被破坏掉，反而仅仅只有稍显降低。伸长率表明仅有少量降低。充分的表明复合改性的支座使用寿命在延长，延长。表现出了超长的使用寿命。

Claims

1.一种熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料，其特征在于：其各组成及组分分别是：45-55份氯丁橡胶；35-55份氯化聚乙烯橡胶；8-11份顺丁橡胶；9-11份人造杜仲橡胶；0.3-0.6份化学降解分散剂PL-90；4-6份氧化镁；4-5份环氯树脂；0.8-1.2份硬脂酸铅；1.7-2.2份防老剂ODA；1.6-2.2份防老剂NBC；1.8-2.1份地蜡；40-50份炭黑N550；15-25份炭黑N774；30-45份蛭石粉；18-22份硅烷偶联剂；8-11份癸二酸辛酯DOS；50-15份环氯大豆油；1.3-1.7份DCPD树脂；8-12份操作助剂WB-222；4-6份氯化锌；3-5份促进剂NA-22；1.2-1.6份促进剂TRA；0.5-0.8份多马来酰亚胺；0.9-1.3份化学改性剂；0.3-0.6份硫化剂S。

2.如权利要求1中所述的一种熔融与化学改性的超长寿命氯丁橡胶塑高阻尼支座用材料，其特征在于：氯丁橡胶选用山西长寿合成橡胶集团的CR-322；氯化聚乙烯橡胶选用潍坊亚星化学股份公司的CM-3000；顺丁橡胶选用中石化燕山分公司的BR-9000；人造杜仲橡胶（又称TPI）选用青岛第浱新材料有限公司所产产品；环氧树脂选用美国进口的E-331；DCPD树脂、促进型及化学改性剂选用德国吕特格有限公司所产产品；多马来酰亚胺（又称PAPI）选用大冡材料科技（上海）有限公司所产产品；化学改性剂选硫化剂HVA-2。

3.一种熔融与化学改性的氯丁橡塑支座用材料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一：预备，包括

（1）将加热式高、低双速搅拌机升温至65℃，待用；

（2）将加热式开炼机升温到80℃，待用；

（3）将加热式高速密炼机升温到120℃，待用；

（4）将所需的各组份准确称好料备用；

步骤二：填料偶联预处理，包括

步骤三、密炼机高温熔融改性

在加好温待用的密炼机中，加入氯丁橡胶CR-322，氯化聚乙烯橡胶CM-3000，再加入塑合好的原料B，原料A、原料B塑合30S，提砣加料加入1/2炭黑N550、DCPD树脂、环氧树脂，混炼1.5 min；混炼完成后再次提砣加入剩余的炭黑N550、增塑剂、二酸辛酯DOS、环氧大豆油、加工助剂WB-222、氧化镁，加压混炼3min,停机，使用倒机混炼3min，再转入正转混炼，视密炼机温度显示160℃时，出料，出料后强迫降至室温，停放4h，待用；

步骤四、开炼机加入硫化剂、改性剂：在降温式开炼机上加入氧化锌，SA，防老剂ODA、防老剂NBC、地蜡、混炼，混炼均匀后，再加入促进剂ZnO、TRA进行混炼，混炼均匀，打卷一次，再加入硫化剂S、化学改性剂HVA-2，混炼均匀，打卷4次、薄通、打三角包6次，下片，停放24h，返炼、返炼完毕。