CN115182240A - 一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法，涉及桥梁减震技术领域。本发明的支座在建筑物重力的承压下，耐磨板和不锈钢板之间压紧，提高了竖向承载能力；在地震作用下支座发生剪切变形时，由不锈钢板和耐磨板组成的摩擦副在橡胶层的带动下发生相对位移，产生摩擦，从而使橡胶支座具有摩擦耗能效果；本发明合理配比不锈钢板的尺寸、加劲钢板的尺寸以及耐磨板的尺寸，在耐磨板与不锈钢板相互摩擦时，保证耐磨板始终处于不锈钢的镜面上，保持稳定的摩擦力，同时利用橡胶的高弹性延长振动周期，降低系统的固有频率，在支座发生剪切变形后进行自动复位。

Description

一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法

技术领域

本发明涉及桥梁减震技术领域，尤其涉及一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法。

背景技术

普通板式橡胶支座因其构造简单、造价低、安装方便等特点，获得了越来越多的重视。但普通板式橡胶支座没有阻尼性能，耗能低，所以其减震性能不佳。因此需要对其进行性能上的优化，特别是提高阻尼性能，增强耗能能力。

目前在普通板式橡胶支座的基础上提出了许多性能优化方案，其中铅芯橡胶支座（如图1所示）和高阻尼橡胶支座（如图2所示）是目前工程中应用最为广泛的两种。铅芯橡胶支座是在普通橡胶支座的基础上，在内部加入铅芯，利用铅受剪屈服后产生塑性变形来耗能，提高橡胶支座的阻尼性能。该支座具有良好的力学性能，既可以利用铅的塑性变形耗能，同时可延长结构周期，减隔震效果较好。然而铅属于有毒重金属，在生产过程中对人体有害，在使用过程中对环境造成污染，后期处理困难。高阻尼橡胶支座是通过减弱橡胶的弹性，提高橡胶的粘性以实现震动时耗能的目的，但这样会导致橡胶支座在长期使用过程中蠕变增大，失去承载能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法，本发明提供的支座不使用铅等有毒重金属，减震效果良好，竖向承载能力大。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座，由下至上，依次包括：下封层钢板、交替层叠的摩擦副和加劲钢板、以及上封层钢板；所述下封层钢板和上封层钢板均与摩擦副接触；所述下封层钢板、摩擦副、加劲钢板和上封层钢板的垂直中心线重合；

所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板和耐磨板组成；所述不锈钢板在下，耐磨板在上；所述耐磨板的直径不大于不锈钢板的直径与2倍单层橡胶设计极限剪切水平位移的差值；所述不锈钢板的直径不大于加劲钢板直径的1/3；

所述加劲钢板与加劲钢板之间、加劲钢板与下封层钢板之间、以及加劲钢板与上封层钢板之间均由橡胶层填充。

优选的，所述橡胶层和下封层钢板之间、橡胶层与上封层钢板之间、以及橡胶层和加劲钢板之间均通过热硫化粘结。

优选的，所述耐磨板包括以下重量份的制备原料：超高分子量聚乙烯：140~160份，碳纤维：4~8份，聚四氟乙烯：8~12份，纳米二氧化硅：0.6~1.6份。

优选的，所述耐磨板与不锈钢板的摩擦系数不小于0.05，磨耗不大于5μm/km。

优选的，所述橡胶层包括以下重量份的制备原料：橡胶基体：100份，活化剂：4~8份，防老剂：5~9份，粘接助剂：1.5~3份，增硬剂：3~8份，补强剂：30~60份，促进剂：1.0~2.0份，硫化剂：1~2.5份。

优选的，所述橡胶基体为天然橡胶和顺丁橡胶的混合物；所述橡胶基体中天然橡胶的重量含量为60~70%；所述补强剂为通用炉黑N660和半补强炭黑N770，所述通用炉黑N660和半补强炭黑N770的质量比为1：（1~3）；所述增硬剂为改性酚醛树脂。

优选的，所述粘接助剂为金属增粘剂Luck R-618B。

优选的，所述不锈钢板的厚度为2~3mm，单层橡胶层的厚度为8~30mm。

优选的，所述不锈钢板与下封层钢板之间、不锈钢板与加劲钢板之间为焊接。

本发明提供了上述方案所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座的制备方法，包括以下步骤：

按照摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构，逐层叠放下封层钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，然后在橡胶层和耐磨板的表面叠放若干重复单元，所述重复单元包括加劲钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，直至放完最后一块耐磨板后，放置上封层钢板，得到中间支座；

将所述中间支座进行硫化，得到所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座。

本发明提供了一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座，由下至上，依次包括：下封层钢板、交替层叠的摩擦副和加劲钢板、以及上封层钢板；所述下封层钢板和上封层钢板均与摩擦副接触；所述下封层钢板、摩擦副、加劲钢板和上封层钢板的垂直中心线重合；所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板和耐磨板组成；所述不锈钢板在下，耐磨板在上；所述耐磨板的直径不大于不锈钢板的直径与2倍单层橡胶设计极限剪切水平位移的差值；所述不锈钢板的直径不大于加劲钢板直径的1/3；所述不锈钢板与下封层钢板之间、不锈钢板与加劲钢板之间为焊接；所述加劲钢板与加劲钢板之间、加劲钢板与下封层钢板之间、以及加劲钢板与上封层钢板之间均由橡胶层填充。

本发明的支座在建筑物重力的承压下，耐磨板和不锈钢板之间压紧，提高了竖向承载能力；在地震作用下支座发生剪切变形时，由不锈钢板和耐磨板组成的摩擦副在橡胶层的带动下发生相对位移，产生摩擦，从而使橡胶支座具有摩擦耗能效果；本发明合理配比不锈钢板的尺寸、加劲钢板的尺寸以及耐磨板的尺寸，在耐磨板与不锈钢板相互摩擦时，保证耐磨板始终处于不锈钢的镜面上，保持稳定的摩擦力，同时利用橡胶的高弹性延长振动周期，降低系统的固有频率，在支座发生剪切变形后进行自动复位。

本发明提供的在橡胶支座内部设置摩擦副的方式，使支座具有了摩擦耗能的作用，并提高了支座的阻尼性能，使其具有良好的减震作用，而且无需配置铅等有污染的重金属和阻尼器等辅助设备，简化了工程施工，降低了成本；利用高弹性橡胶较高的回弹性能，延长震动周期，起到隔震作用。

进一步的，本发明的橡胶层采用弹性最好的天然橡胶和合成橡胶中弹性最好的顺丁橡胶作为橡胶基体，补强剂采用通用炉黑N660和半补强炭黑N770，在增硬剂改性酚醛树脂的共同作用下，使橡胶层具有足够的硬度以满足竖向承载，具有弹性高，定伸强度高，与钢板粘接强度高的优点，在支座发生剪切变形后利用橡胶的高弹性和高定伸强度可实现自主复位。

进一步的，本发明橡胶层采用的粘接助剂为金属增粘剂Luck R-618B，其由反应型烃类分子、非金属络合物等组成，可有效提高橡胶与金属的初始粘合与老化后粘合强度，使橡胶层与加劲钢板的剥离强度（90度剥离）最高达到20kN/m。

进一步的，本发明通过控制耐磨板的组成，进一步提高了耐磨板的竖向承载力；在橡胶硫化温度（115℃~130℃）及压力下不变形，摩擦系数高，磨耗低，使用寿命长。而铅芯橡胶支座在耗能过程中由于温度升高，会造成铅芯力学性能发生弱化及阻尼比降低。

附图说明

图1为现有铅芯橡胶支座的结构示意图；

图2为现有高阻尼橡胶支座的结构示意图；

图3为本发明提供的摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构示意图；

附图标记说明：

101、上下封层钢板；102、铅芯；103、橡胶层；104、加劲钢板；

201、上封层钢板；202、下封层钢板；203、高阻尼橡胶；204、加劲钢板；

1-1、下封层钢板；1-2、上封层钢板；2、加劲钢板；3、橡胶层；4、不锈钢板；5、耐磨板。

具体实施方式

本发明提供了一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座，由下至上，依次包括：下封层钢板、交替层叠的摩擦副和加劲钢板、以及上封层钢板；所述下封层钢板和上封层钢板均与摩擦副接触；所述下封层钢板、摩擦副、加劲钢板和上封层钢板的垂直中心线重合；

所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板和耐磨板组成；所述不锈钢板在下，耐磨板在上；所述耐磨板的直径不大于不锈钢板的直径与2倍单层橡胶设计极限剪切水平位移的差值；所述不锈钢板的直径不大于加劲钢板直径的1/3；

所述加劲钢板与加劲钢板之间、加劲钢板与下封层钢板之间、以及加劲钢板与上封层钢板之间均由橡胶层填充。

本发明提供的摩擦型高阻尼橡胶减震支座包括下封层钢板和上封层钢板。在本发明中，所述下封层钢板和上封层钢板的厚度相同，优选为20~30mm。本发明对所述下封层钢板和上封层钢板的化学组成和尺寸没有特殊要求，采用本领域熟知的组成和尺寸即可。在本发明中，所述下封层钢板或上封层钢板的直径优选与加劲钢板的直径相同或大于加劲钢板的直径（如图3所示）。当所述下封层钢板或上封层钢板的直径大于加劲钢板的直径时，本发明对二者直径的具体差值不做特殊限定，本领域熟知的尺寸差值均可。

本发明提供的摩擦型高阻尼橡胶减震支座包括摩擦副。在本发明中，所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板和耐磨板组成；所述不锈钢板的厚度优选为2~3mm，所述不锈钢板的厚度和耐磨板的厚度和与单层橡胶层厚度相同，单层橡胶层的厚度优选为8~30mm，更优选为10~25mm，进一步优选为15~20mm。

在本发明中，所述不锈钢板优选为镜面不锈钢板。镜面不锈钢与耐磨板的磨耗低，可延长耐磨板的使用寿命。

在本发明中，所述耐磨板优选包括以下重量份的制备原料：超高分子量聚乙烯：140~160份，碳纤维：4~8份，聚四氟乙烯：8~12份，纳米二氧化硅：0.6~1.6份。进一步的，所述超高分子量聚乙烯更优选为145~155份；所述碳纤维更优选为5~7份；所述聚四氟乙烯更优选为9~11份；所述纳米二氧化硅更优选为0.8~1.4份，进一步优选为1~1.2份。

在本发明中，所述超高分子量聚乙烯的相对分子量优选为200万~700万，肖氏硬度优选为60，屈服强度优选不小于20MPa，断裂强度优选不小于41Ma，拉伸断裂应变优选不小于450%；在本发明的实施例中，所述超高分子量聚乙烯具体为超高分子量聚乙烯4120。在本发明中，所述碳纤维的含碳量优选不低于96%，长径比优选为3~6:1，单丝直径优选为5~9μm；所述纳米二氧化硅优选为亲油型二氧化硅，平均粒径优选为30~50nm，比表面积优选为150~250m²/g。在本发明的实施例中，所述纳米二氧化硅具体为纳米二氧化硅VK-SP30S。在本发明的实施例中，所述聚四氟乙烯具体为聚四氟乙烯FR104-4。

在本发明中，所述耐磨板的制备方法优选包括以下步骤：将各制备原料混合，将所得混合料在模具中进行热压烧结，得到耐磨板。

本发明对所述混合的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的能够混合均匀的方式即可。在本发明的实施例中，具体是将各制备原料在搅拌罐中通过机械搅拌混合均匀。

本发明对所述模具没有特殊要求，根据实际需求选择合适的模具即可。在所述热压烧结前，本发明优选先将模具预热至190~220℃。在本发明中，所述热压烧结的温度优选为190~220℃，更优选为200~210℃；所述热压烧结的压力优选为10~15MPa，更优选为12~14MPa；保温保压时间优选为100~150min。本发明优选在平板硫化机中进行所述热压烧结。本发明利用热压烧结将超高分子量聚乙烯熔融，碳纤维和二氧化硅可以均匀分散在超高分子量聚乙烯中，增强超高分子量聚乙烯的强度，在高压作用下使耐磨板内部致密。完成所述热压烧结后，本发明降温至50℃以下后卸掉压力，出模，得到耐磨板。

本发明通过控制耐磨板的组成，进一步提高了耐磨板的竖向承载力；在橡胶硫化温度（115℃~130℃）及压力下不变形，摩擦系数高，磨耗低，使用寿命长。

在本发明中，所述耐磨板与不锈钢板的摩擦系数优选不小于0.05，磨耗优选不大于5μm/km。本发明采用的耐磨板具有摩擦系数高、磨耗低、使用寿命长的优点。

本发明提供的擦型高阻尼橡胶减震支座包括加劲钢板。在本发明中，所述加劲钢板的厚度优选为3mm。所述加劲钢板的组成优选为Q235B或Q355C。

在本发明中，所述摩擦副和加劲钢板交替层叠，且所述下封层钢板和上封层钢板均与摩擦副接触。在本发明中，所述不锈钢板在下，耐磨板在上，因此，最下面的摩擦副中不锈钢板与下封层钢板接触，其余摩擦副中的不锈钢板与加劲钢板接触。在本发明中，所述不锈钢板与下封层钢板之间、不锈钢板与加劲钢板之间优选为焊接。

在本发明中，所述加劲钢板的层数优选不小于3层，本领域技术人员可以根据支座要求进一步调整。

在本发明中，所述耐磨板的直径不大于不锈钢板的直径与2倍单层橡胶设计极限剪切水平位移的差值；所述不锈钢板的直径不大于加劲钢板直径的1/3，优选为加劲钢板直径的1/5~1/3，更优选为1/4。本发明合理配比不锈钢板的尺寸、加劲钢板的尺寸以及耐磨板的尺寸，在耐磨板与不锈钢板相互摩擦时，保证耐磨板始终处于不锈钢的镜面上，保持稳定的摩擦力。

在本发明中，所述加劲钢板与加劲钢板之间、加劲钢板与下封层钢板之间、以及加劲钢板与上封层钢板之间均由橡胶层填充；所述橡胶层将加劲钢板和摩擦副包裹。

在本发明中，所述橡胶层优选包括以下重量份的制备原料：橡胶基体：100份，活化剂：4~8份，防老剂：5~9份，粘接助剂：1.5~3份，增硬剂：3~8份，补强剂：30~60份，促进剂：1.0~2.0份，硫化剂：1~2.5份。进一步的，所述活化剂更优选为5~7份；所述防老剂更优选为7~8份；所述粘接助剂更优选为2~2.5份；所述增硬剂更优选为4~6份；所述补强剂更优选为35~55份，进一步优选为40~50份；所述促进剂更优选为1.4~1.7份；所述硫化剂更优选为1.5~2份。

在本发明中，所述橡胶基体优选为天然橡胶和顺丁橡胶的混合物；所述橡胶基体中天然橡胶的重量含量优选为60~70%，更优选为63~67%。在本发明中，所述补强剂优选为通用炉黑N660和半补强炭黑N770，所述通用炉黑N660和半补强炭黑N770的质量比为1：（1~3），更优选为1：（1.5~2.5）。在本发明中，所述增硬剂优选为改性酚醛树脂；所述改性酚醛树脂优选为改性酚醛树脂DHJH-D、改性酚醛补强树脂RUREZ 12687、改性酚醛树脂Luck R-206和改性酚醛树脂Durez12686中的一种。所述改性酚醛补强树脂RUREZ 12687购自广州洽展化工产品有限公司。本发明的橡胶层采用弹性最好的天然橡胶和合成橡胶中弹性最好的顺丁橡胶作为橡胶基体，补强剂采用通用炉黑N660和半补强炭黑N770，在增硬剂改性酚醛树脂的共同作用下，使橡胶层具有足够的硬度以满足竖向承载，具有弹性高，定伸强度高，与钢板粘接强度高的优点，在支座发生剪切变形后利用橡胶的高弹性和高定伸强度可实现自主复位

本发明对所述活化剂的种类没有特殊要求，本领域熟知的活化剂均可。在本发明的实施例中，所述活化剂具体为氧化锌和硬脂酸，所述氧化锌和硬脂酸的质量比为（3~5）:1。

在本发明中，所述防老剂优选为对苯二胺类防老剂中的一种或两种、酮胺类防老剂的一种或两种与防护蜡的混合物。本发明对所述对苯二胺类防老剂的具体种类没有特殊要求，本领域熟知的对苯二胺类防老剂均可，具体的如防老剂4010NA、防老剂H；本发明对所述酮胺类防老剂的具体种类没有特殊要求，本领域熟知的酮胺类防老剂均可，具体的如防老剂AW、防老剂RD。在本发明中，所述防护蜡优选为微晶蜡。本发明对防老剂中各物质的配比没有特殊要求，任意配比均可。

在本发明中，所述粘接助剂优选为金属增粘剂Luck R-618B。金属增粘剂Luck R-618B由反应型烃类分子、非金属络合物等组成，可有效提高橡胶与金属的初始粘合与老化后粘合强度，使橡胶层与加劲钢板的剥离强度（90度剥离）最高达到20kN/m。在本发明中，所述金属增粘剂Luck R-618B优选购自天津天佑兴新材料有限公司。

在本发明中，所述促进剂优选为次磺酰胺类促进剂和苯并噻唑类促进剂的混合物，所述次磺酰胺类促进剂和苯并噻唑类促进剂的质量比优选为（2~3）:1。本发明对所述次磺酰胺类促进剂的具体种类没有特殊要求，本领域熟知的次磺酰胺类促进剂均可，具体如促进剂CZ、NOBS。

在本发明中，所述硫化剂优选为不溶性硫磺S-80。

本发明对所述橡胶层的制备方法没有特殊要求，采用本领域熟知的制备方法即可。在本发明的实施例中，所述橡胶层的制备方法优选包括以下步骤：

将天然橡胶进行塑炼，得到塑炼天然胶；

将所述塑炼天然胶和顺丁橡胶混炼40~60秒后，加入活化剂、防老剂和粘接助剂，混炼50~60秒；向所得混炼物中加入增硬剂和补强剂，继续混炼60~90秒或混炼温度至145℃，排胶，薄通降温，待温度降至80℃以下后加入促进剂和硫化剂，混炼均匀后出片，得到橡胶层。

在本发明中，所述塑炼优选在密炼机中进行。本发明优选将天然橡胶塑炼至门尼粘度为55~60。在本发明中，所述促进剂和硫化剂的混炼优选在开炼机上进行，其余物质的混炼优选在密炼机中进行。

在本发明中，所述橡胶层和下封层钢板之间、橡胶层与上封层钢板之间、以及橡胶层和加劲钢板之间优选均通过热硫化粘结。

图3为本发明所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构示意图，其中1-1为下封层钢板，1-2为上封层钢板，2为加劲钢板，3为橡胶层，4为不锈钢板，5为耐磨板；其中4和5组成了摩擦副。如图3所示，本发明提供的摩擦型高阻尼橡胶减震支座由下至上，依次包括：下封层钢板1-1、交替层叠的摩擦副和加劲钢板2、以及上封层钢板1-2；所述下封层钢板1-1和上封层钢板1-2均与摩擦副接触；所述下封层钢板1-1、摩擦副、加劲钢板2和上封层钢板的垂直中心线重合；所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板4和耐磨板5组成；所述不锈钢板4在下，耐磨板5在上；所述加劲钢板2与加劲钢板2之间、加劲钢板2与下封层钢板1-1之间、以及加劲钢板2与上封层钢板1-2之间均由橡胶层3填充，橡胶层3将加劲钢板2和摩擦副包裹。

本发明提供了上述方案所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座的制备方法，包括以下步骤：

按照摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构，在下封层钢板上逐层叠放第一不锈钢板、第一橡胶层和第一耐磨板，然后叠放若干中间层，所述中间层包括第一加劲钢板、第二不锈钢板、第二橡胶层和第二耐磨板，最后在所述中间层上表面放置上封层钢板，得到中间支座；

将所述中间支座进行硫化，得到所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座。

所述叠放前，本发明优选先将加劲钢板、不锈钢板和耐磨板按照规定的尺寸裁成所需的形状，将上下封层钢板按照规定尺寸加工成所需形状，然后对加工后的加劲钢板和上下封层钢板表面进行除锈。本发明对所述除锈的方式没有特殊要求，本领域熟知的除锈方式均可，具体如抛丸或酸洗。

除锈后，本发明优选在所述下封层钢板的上表面中心位置焊接不锈钢板，得到焊有不锈钢板的下封层钢板；在每个加劲钢板的上表面中心位置焊接不锈钢板，得到若干焊有不锈钢板的加劲钢板；然后在焊有不锈钢板的加劲钢板中除不锈钢板的表面外，其余表面均涂刷热硫化粘结剂；在所述焊有不锈钢板的下封层钢板中除不锈钢板的表面外，其余与橡胶层接触的位置均涂刷热硫化粘结剂；在所述上封层钢板的下表面同样涂刷热硫化粘结剂。在涂刷热硫化粘结剂时，注意不要污染不锈钢板表面。

在本发明中，所述热硫化粘结剂优选底涂采用开姆洛克205，面涂采用开姆洛克252；或者底涂采用普利通813，面涂采用普利通821。

所述叠放前本发明优选还包括将橡胶层的中心位置裁出与耐磨板等尺寸的圆环，作为耐磨板的预留位置。

完成上述前处理工作后，本发明开始按照摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构，逐层叠放下封层钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，然后在橡胶层和耐磨板的表面叠放若干重复单元，所述重复单元包括加劲钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，直至放完最后一块耐磨板后，放置上封层钢板，得到中间支座。

在本发明中，所述中间支座的形成过程优选包括：将焊有不锈钢板的下封层钢板置于模具中，然后在上面放置一层橡胶层，在橡胶层的预留位置放置耐磨板；继续在新铺的橡胶层和耐磨板上表面放置一层焊有不锈钢板的加劲钢板，按照一层橡胶层、一块耐磨板、一层焊有不锈钢板的加劲钢板的顺序，逐层向上叠放，直至最后一次放入橡胶层和耐磨板后，放入上封层钢板，得到中间支座。

得到中间支座后，本发明将所述中间支座进行硫化，得到所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座。在本发明中，所述硫化的温度优选为115℃~130℃，更优选为120~125℃；硫化的压力优选为6~10MPa，更优选为7~8MPa。在本发明中，所述硫化优选在硫化剂中进行。本发明利用硫化，实现橡胶层与相邻层的粘接。

下面结合实施例对本发明提供的摩擦型高阻尼橡胶减震支座及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

（1）制备耐磨板

将140份超高分子量聚乙烯4120、4份碳纤维（长径比为4:1，单丝直径为6μm）、9份聚四氟乙烯FR104-4和0.8份纳米二氧化硅VK-SP30S，放入搅拌罐中，通过机械搅拌的方式搅拌均匀；将模具预热至190℃；将搅拌均匀的原材料填入模具中，填满后放在平板硫化机上，加压12MPa，在200℃保温110min后关闭加热，降温至50℃以下后卸掉压力，出模。

（2）摩擦型阻尼减震橡胶支座的制备方法：

第一步：在密炼机中将60份天然橡胶塑炼至门尼粘度为58，排胶后在开炼机上打三角包停放待用；

第二步：将塑炼天然胶和40份顺丁橡胶一起投入密炼机中，混炼45秒后加入5份活化剂（4份氧化锌和1份硬脂酸），1.5份对苯二胺类防老剂4010NA，1.5份酮胺类防老剂RD和2份微晶蜡，2份粘接助剂金属增粘剂Luck R-618B，混炼55秒；

第三步：将4份增硬剂（改性酚醛树脂DHJH-D）、20份通用炉黑N660和30份半补强炭黑N770加入到密炼机中，混炼70秒，排胶，在开炼机上薄通降温，温度降至80℃以下后，在开炼机上加入1.0份次磺酰胺类促进剂CZ和0.6份苯并噻唑类促进剂DM和1.3份硫化剂S-80，混炼均匀后出片待用；

第四步：将加劲钢板、不锈钢板和耐磨板按照规定的尺寸裁成所需的形状，将上下封层钢板按照规定尺寸加工成所需形状，上下封层钢板的直径为600mm，厚度为20mm；加劲钢板厚为3mm，直径为600mm，不锈钢板厚度为2mm，直径为150mm，耐磨板厚度为10mm，直径为60mm；支座的设计极限剪应变为300%，单层橡胶厚度为12mm，极限水平位移为36mm；

第五步：采用抛丸对加劲钢板和上下封层钢板表面进行除锈，并将不锈钢板焊接在加劲钢板和下封层钢板上表面中心位置，然后在加劲钢板表面其他位置和封层钢板涂刷热硫化粘接剂，底涂采用开姆洛克205，面涂采用开姆洛克252，注意不要污染不锈钢板表面；

第六步：将胶片按规定的尺寸进行裁片，并在中心位置裁掉与耐磨板等直径的圆环，胶片厚度12mm；

第七步：将焊有不锈钢板的下封层钢板放入模具中，然后放入一层胶片，再将一块耐磨板放在胶片中间的圆环处，放入一层焊有不锈钢板的加劲钢板，加劲钢板上的不锈钢板面冲上，按照一层胶片，一块耐磨板，一层焊有不锈钢板的加劲钢板的顺序逐层叠放，最后放入上封层钢板，得到中间体；

第八步：将所述放在硫化机上加压加热进行硫化，硫化温度为115℃，硫化压力为7MPa，得到所述摩擦型阻尼减震橡胶支座。

实施例2

（1）制备耐磨板

将150份超高分子量聚乙烯4120、5份碳纤维（长径比为4:1，单丝直径为7μm）、10.5份聚四氟乙烯FR104-4和1.2份纳米二氧化硅VK-SP30S，放入搅拌罐中，通过机械搅拌的方式搅拌均匀；将模具预热至200℃；将搅拌均匀的原材料填入模具中，填满后放在平板硫化机上，加压12MPa，在200℃保温120min后关闭加热，降温至50℃以下后卸掉压力，出模，得到耐磨板。

（2）摩擦型阻尼减震橡胶支座的制备方法：

第一步：在密炼机中将70份天然橡胶塑炼至门尼粘度58，排胶后在开炼机上打三角包停放待用；

第二步：将塑炼天然胶和30份顺丁橡胶一起投入密炼机中，混炼50秒后加入6份活化剂（4份氧化锌和2份硬脂酸），1.5份对苯二胺类防老剂4010NA，2份酮胺类防老剂RD和2份微晶蜡，5份粘接助剂金属增粘剂Luck R-618B，混炼55秒；

第三步：将5份增硬剂（改性酚醛补强树脂RUREZ 12687），25份通用炉黑N660和30份半补强炭黑N770加入到密炼机中，混炼温度至145℃，排胶，在开炼机上薄通降温，温度降至80℃以下后，在开炼机上加入1.2份次磺酰胺类促进剂CZ和0.5份苯并噻唑类促进剂DM和1.4份硫化剂S-80，混炼均匀后出片待用；

第四步：将加劲钢板、不锈钢板和耐磨板按照规定的尺寸裁成所需的形状，将上下封层钢板按照规定尺寸加工成所需形状，上下封层钢板直径为800mm，厚度为25mm，加劲钢板厚3mm，直径800mm，不锈钢板厚度2mm，直径200mm，耐磨板厚度14mm，直径85mm；支座设计极限剪应变为300%，单层橡胶厚度为16mm，极限水平位移为48mm；

第五步：采用酸洗对加劲钢板和上下封层钢板表面进行除锈，并将不锈钢板焊接在加劲钢板和下封层钢板上表面中心位置，然后在加劲钢板表面其他位置和封层钢板涂刷热硫化粘接剂，底涂采用开姆洛克205，面涂采用开姆洛克252，注意不要污染不锈钢板表面；

第六步：将胶片按规定的尺寸进行裁片，并在中心位置裁掉与耐磨板等直径的圆环，胶片厚度16mm。

第七步：将焊有不锈钢板的下封层钢板放入模具中，然后放入一层胶片，再将一块耐磨板放在胶片中间的圆环处，放入一层焊有不锈钢板的加劲钢板，加劲钢板上的不锈钢板面冲上，按照一层胶片，一块耐磨板，一层焊有不锈钢板的加劲钢板的顺序逐层叠放，最后放入上封层钢板，得到中间体；

第八步：将所述中间体放在硫化机上加压加热进行硫化，硫化温度为120℃，硫化压力为9MPa，得到所述摩擦型阻尼减震橡胶支座。

实施例3

（1）制备耐磨板

将160份超高分子量聚乙烯4120、8份碳纤维（长径比为6:1，单丝直径为8μm）、12份聚四氟乙FR104-4烯和1.5份纳米二氧化硅VK-SP30S，放入搅拌罐中，通过机械搅拌的方式搅拌均匀；将模具预热至210℃；将搅拌均匀的原材料填入模具中，填满后放在平板硫化机上，加压12MPa，在200℃保温90min后关闭加热，降温至50℃以下后卸掉压力，出模，得到耐磨板。

（2）摩擦型阻尼减震橡胶支座的制备方法：

第一步：在密炼机中将65份天然橡胶塑炼至门尼粘度58排胶后在开炼机上打三角包停放待用；

第二步：将塑炼天然胶和35份顺丁橡胶一起投入密炼机中，混炼55秒后加入8份活化剂，2份对苯二胺类防老剂4010NA，2份酮胺类防老剂RD和1.8份微晶蜡，3份粘接助剂金属增粘剂Luck R-618B，混炼55秒；

第三步：将7份增硬剂（改性酚醛树脂Luck R-206），18份N660和27份N770加入到密炼机中，混炼70秒或混炼温度至145℃，排胶，在开炼机上薄通降温，温度降至80℃以下后，在开炼机上加入0.9份次磺酰胺类促进剂CZ和0.6份苯并噻唑类促进剂DM和1.8份硫化剂S-80，混炼均匀后出片待用；

第四步：将加劲钢板、不锈钢板和耐磨板按照规定的尺寸裁成所需的形状，将上下封层钢板按照规定尺寸加工成所需形状，上下封层钢板直径为900mm，厚度为30mm，加劲钢板厚3mm，直径900mm，不锈钢板厚度2mm，直径220mm，耐磨板厚度16mm，直径92mm；支座设计极限剪应变为300%，单层橡胶厚度为18mm，极限水平位移为54mm；

第五步：采用抛丸对加劲钢板和上下封层钢板表面进行除锈，并将不锈钢板焊接在加劲钢板和下封层钢板上表面中心位置，然后在加劲钢板表面其他位置和封层钢板涂刷热硫化粘接剂，底涂采用开姆洛克205，面涂采用开姆洛克252，注意不要污染不锈钢板表面；

第六步：将胶片按规定的尺寸进行裁片，并在中心位置裁掉与耐磨板等直径的圆环，胶片厚度18mm；

第七步：将焊有不锈钢板的下封层钢板放入模具中，然后放入一层胶片，再将一块耐磨板放在胶片中间的圆环处，放入一层焊有不锈钢板的加劲钢板，加劲钢板上的不锈钢板面冲上，按照一层胶片，一块耐磨板，一层焊有不锈钢板的加劲钢板的顺序逐层叠放，最后放入上封层钢板，得到中间体；

第八步：将所述中间体放在硫化机上加压加热进行硫化，硫化温度为125℃，硫化压力为8MPa，得到所述摩擦型阻尼减震橡胶支座。

实施例4

（1）制备耐磨板

将155份超高分子量聚乙烯4120、7份碳纤维（长径比为6:1，单丝直径为9μm）、11份聚四氟乙烯FR104-4和1.5份纳米二氧化硅VK-SP30S，放入搅拌罐中，通过机械搅拌的方式搅拌均匀；将模具预热至220℃；将搅拌均匀的原材料填入模具中，填满后放在平板硫化机上，加压14MPa，在200℃保温130min后关闭加热，降温至50℃以下后卸掉压力，出模，得到耐磨板。

（2）摩擦型阻尼减震橡胶支座的制备方法：

第一步：在密炼机中将66份天然橡胶塑炼至门尼粘度55，排胶后在开炼机上打三角包停放待用；

第二步：将塑炼天然胶和34份顺丁橡胶一起投入密炼机中，混炼48秒后加入7份活化剂，2份对苯二胺类防老剂4010NA，2份酮胺类防老剂RD和2份微晶蜡，3份粘接助剂金属增粘剂Luck R-618B，混炼55秒；

第三步：将4份增硬剂（改性酚醛树脂Durez12686），25份N660和35份N770加入到密炼机中，混炼65秒或混炼温度至145℃，排胶，在开炼机上薄通降温，温度降至80℃以下后，在开炼机上加入1.1份次磺酰胺类促进剂CZ和0.4份苯并噻唑类促进剂DM和2.0份硫化剂S-80，混炼均匀后出片待用；

第四步：将加劲钢板、不锈钢板和耐磨板按照规定的尺寸裁成所需的形状，将上下封层钢板按照规定尺寸加工成所需形状，上下封层钢板直径为1000mm，厚度为30mm，加劲钢板厚3mm，直径1000mm，不锈钢板厚度2mm，直径250mm，耐磨板厚度18mm，直径110mm；支座设计极限剪应变为300%，单层橡胶厚度为20mm，极限水平位移为60mm；

第五步：采用抛丸对加劲钢板和上下封层钢板表面进行除锈，并将不锈钢板焊接在加劲钢板和下封层钢板上表面中心位置，然后在加劲钢板表面其他位置和封层钢板涂刷热硫化粘接剂，底涂采用开姆洛克205，面涂采用开姆洛克252，注意不要污染不锈钢板表面；

第六步：将胶片按规定的尺寸进行裁片，并在中心位置裁掉与耐磨板等直径的圆环，胶片厚度20mm；

第七步：将焊有不锈钢板的下封层钢板放入模具中，然后放入一层胶片，再将一块耐磨板放在胶片中间的圆环处，放入一层焊有不锈钢板的加劲钢板，加劲钢板上的不锈钢板面冲上，按照一层胶片，一块耐磨板，一层焊有不锈钢板的加劲钢板的顺序逐层叠放，最后放入上封层钢板，得到中间体；

第八步：将所述中间体放在硫化机上加压加热进行硫化，硫化温度为120℃，硫化压力为10MPa，得到所述摩擦型阻尼减震橡胶支座。

对比例1（传统高阻尼橡胶支座）

当前橡胶支座的制备工艺采用下述步骤：

第一步 混炼：将100重量份天然橡胶在密炼机中混炼60s，依次投入6重量份氧化锌、2重量份硬脂酸、62重量份炭黑、15份石油树脂和20重量份机油，待温度升至145℃排胶；室温下冷却放置8~10h后，在密炼机中加入1.6重量份硫磺和1.3重量份二硫化苯并噻唑和1.1重量份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混合均匀后得到混炼胶，裁片待用；

第二步 表面处理钢板：将上下封层钢板加工成直径900mm，厚度30mm，加劲钢板加工成直径900mm，厚度3mm。表面除锈后均匀涂刷热硫化胶粘剂，晾干后待用；

第三步 硫化：将封层钢板、橡胶片和加劲钢板叠层放置于模具中，在平板硫化机上加压热硫化，硫化温度为145℃，硫化压力8.5MPa，硫化时间为6h，得到传统高阻尼橡胶支座。

对实施例1~4和对比例1制备的摩擦型阻尼减震橡胶支座进行性能测试，结果见表1。

表1 实施例1~4和对比例1制备的橡胶支座的性能

由表1可知，本发明提供的一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座的阻尼比高于对比例1传统高阻尼橡胶支座，具有更好的减震效果；水平等效刚度与传统高阻尼橡胶支座相比基本持平，可满足水平变形需求；它的竖向变形量和徐变性能均低于传统高阻尼橡胶支座，说明本发明的支座具有更好的竖向承载能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，由下至上，依次包括：下封层钢板、交替层叠的摩擦副和加劲钢板、以及上封层钢板；所述下封层钢板和上封层钢板均与摩擦副接触；所述下封层钢板、摩擦副、加劲钢板和上封层钢板的垂直中心线重合；

所述摩擦副由层叠且同心的不锈钢板和耐磨板组成；所述不锈钢板在下，耐磨板在上；所述耐磨板的直径不大于不锈钢板的直径与2倍单层橡胶设计极限剪切水平位移的差值；所述不锈钢板的直径不大于加劲钢板直径的1/3；

所述加劲钢板与加劲钢板之间、加劲钢板与下封层钢板之间、以及加劲钢板与上封层钢板之间均由橡胶层填充。

2.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述橡胶层和下封层钢板之间、橡胶层与上封层钢板之间、以及橡胶层和加劲钢板之间均通过热硫化粘结。

3.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述耐磨板包括以下重量份的制备原料：超高分子量聚乙烯：140~160份，碳纤维：4~8份，聚四氟乙烯：8~12份，纳米二氧化硅：0.6~1.6份。

4.根据权利要求1或3所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述耐磨板与不锈钢板的摩擦系数不小于0.05，磨耗不大于5μm/km。

5.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述橡胶层包括以下重量份的制备原料：橡胶基体：100份，活化剂：4~8份，防老剂：5~9份，粘接助剂：1.5~3份，增硬剂：3~8份，补强剂：30~60份，促进剂：1.0~2.0份，硫化剂：1~2.5份。

6.根据权利要求5所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述橡胶基体为天然橡胶和顺丁橡胶的混合物；所述橡胶基体中天然橡胶的重量含量为60~70%；所述补强剂为通用炉黑N660和半补强炭黑N770，所述通用炉黑N660和半补强炭黑N770的质量比为1：（1~3）；所述增硬剂为改性酚醛树脂。

7.根据权利要求5所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述粘接助剂为金属增粘剂Luck R-618B。

8.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述不锈钢板的厚度为2~3mm，单层橡胶层的厚度为8~30mm。

9.根据权利要求1所述的摩擦型高阻尼橡胶减震支座，其特征在于，所述不锈钢板与下封层钢板之间、不锈钢板与加劲钢板之间为焊接。

10.权利要求1~9任一项所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照摩擦型高阻尼橡胶减震支座的结构，逐层叠放下封层钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，然后在橡胶层和耐磨板的表面叠放若干重复单元，所述重复单元包括加劲钢板、不锈钢板、橡胶层和耐磨板，直至放完最后一块耐磨板后，放置上封层钢板，得到中间支座；

将所述中间支座进行硫化，得到所述摩擦型高阻尼橡胶减震支座。

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