CN1302063C - 一种衬垫复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种衬垫复合材料及其制备方法，衬垫复合材料是由增强纤维、粘结材料、摩擦性能调节剂三大部分组成。将上述原料通过开放式炼胶机混炼，经过拉片、切片、压制、定型和硫化，得到所需的衬垫复合材料。采用本发明技术后，抱箍式锁定装置的承载能力成倍提高，能满足城市高架道路和普通桥梁墩柱上部施工等需要，可以免去支撑支架的附助基础项目的施工，从而克服了原有支架式施工的不足。

Description

一种衬垫复合材料及其制备方法
                           技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，更具体的说是涉及到一种衬垫复合材料及其制备方法。
                           背景技术
在桥梁、码头和高架道路施工中，浇筑墩梁，特别是现浇连续桥面(路面)和码头平台，普遍采用满堂支架、轻型梁式支架、伞型支架等方式。数百吨以上的载荷，要求各类支架有足够强度的支撑基础。比如硬化支架安放的地面，建造专门安装支架的墩柱。待施工完毕后，再拆除支架墩柱和开挖硬化的地面，使其恢复原貌。
完全充分利用现有墩柱，减少以至取消支架附助支撑设施，主要方式有以下几种：
墩柱预埋钢结构作为施工支架的支点。这种方式增加墩柱施工难度和施工成本，拆除预埋件又影响墩柱质量。
制作抱箍式锁定装置安装在墩柱上作支架支点。由于钢性锁定装置与混凝土结构的墩柱之间摩擦系数小，无法承受重载荷，且容易损伤墩柱。在锁定装置与墩柱之间加放普通橡胶材料的衬垫，虽然可以增加静摩擦力，克服了对墩柱的损伤问题，但普通橡胶制品抗压抗剪强度不高和易蠕变等，使其承载能力只有数十吨，依然满足不了重载荷的要求。
                           发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，研制合适的材料作为衬垫，用于工程施工无支架锁定装置，达到增加锁定装置的承载能力。
实现本发明目的的技术方案如下：
本发明的衬垫复合材料包括(重量比)：
增强纤维          20％～30％
粘结材料                25％～40％
摩擦性能调节剂          30％～55％
其中所述的增强纤维包括短切矿物纤维、短切纤维素纤维和粉碎型钢纤维中，重量比为3∶1∶2；
所述的粘结材料包括丁腈26橡胶和2123酚醛树脂，重量比为2～3.5∶1；
所述的摩擦性能调节剂包括锌粉、碳黑、硅灰石粉、陶土粉、铝矾土、长石粉、铬铁矿粉的混合物和填充物硫酸钡以及橡胶配合剂，重量比为9～11∶0.9∶0.5～0.7。
所述的橡胶配合剂包括硫磺、促进剂TMTD、防老剂D、氧化锌。
所述的短切矿物纤维为岩棉、硅酸铝短纤维，重量比为2∶1。
按上述原料比例，采用如下工艺步骤，制备本发明的衬垫复合材料：
(1)用开放式炼胶机，将丁腈橡胶进行塑炼，塑炼时间为每公斤2～5分钟，调节辊距为1～2mm，塑炼二次，间隔时间≥24小时；
(2)塑炼好的合成橡胶，投入开放式炼胶机，待其包辊后，加入橡胶配合剂及少量填料硫酸钡，混炼直至配合剂完全均匀分散于橡胶中，调节辊距0.5～1.5mm，温度在20～80℃，然后再加入2123酚醛树脂，增强纤维及其他摩擦性能调节剂，使其均匀分散于合成橡胶中，调节辊距0.5～1.5mm，拉片、切片；
(3)将压制成型模具置于200吨压机工作台上，开始加热，待模具温度至150℃±5℃，将已剪切成规定大小的片状料(大小与模腔一致)，一层一层地加入模腔中，直至规定重量，合上模具，进行压制；
(4)出模后，衬垫材料已初步定型，放入专用定型模中定型；
(5)将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中，进行硫化，蒸汽压力0.5～0.6MPa；
(6)用内、外圆弧专用磨床，将衬垫材料磨到所需厚度，即得产品。
本发明有益效果如下：
1.采用本发明技术后，抱箍式锁定装置的承载能力成倍提高，能满足城市高架道路和普通桥梁墩柱上部施工等需要，可以免去支撑支架的附助基础项目的施工，从而克服了原有支架式施工的不足。以直径1400mm墩柱，高度为1350mm的包箍式锁定装置为例，其极限承载可达880吨。
2.本发明的产品可重复使用。
3.采用本发明，可降低施工成本，缩短施工期，产生明显的经济效益。
                         附图说明
图1是本发明制备衬垫复合材料的工艺流程图。
                        具体实施方式
本发明内容通过以下的实施例和附图作进一步阐述，但并不限制本发明的范围。
采用如图1所示的制备衬垫复合材料的工艺流程，进行制备。
实施例1
1.用开放式炼胶机，将丁腈橡胶5.5kg进行塑炼，控制辊筒温度70℃，塑炼时间为20分钟，注意调节辊距为1.5mm。塑炼二次，间隔时间24小时。
2.塑炼好的合成橡胶，投入炼胶机，待其包辊后，加入所有的橡胶配合剂(硫磺100克，促进剂TMTD75克，防老剂D100克，氧化锌300克)及少量填料(硫酸钡900克)，直至配合剂完全均匀分散于橡胶中，并调节辊距1mm。然后再加入2123酚醛树脂1.5kg(其中含10％六次甲基四胺)，增强纤维(钢纤维2kg，硅酸铝短纤维1kg，短切纤维素纤维1kg，岩棉2kg)及其他所有原材料(锌粉500g，碳黑750g，硅灰石粉2.5kg，陶土粉4.5kg，铝矾土1.25kg，长石粉500g，铬铁矿粉525g)，使其均匀分散于合成橡胶中。出料时调节辊距1mm，使其成均匀薄片状，待其冷却后再存放。
3.将压制成型模具置于200吨压机工作台上，开始加热，待模具温度至150℃，将已剪切成规定大小的片状料(大小与模腔一致)，一层一层地加入模腔中，直至规定重量，合上模具，进行压制。
4.出模后，衬垫材料已初步定型，放入专用定型模中定型。
5.将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中，进行硫化。蒸汽压力0.55MPa，时间3小时。
6.用内、外圆弧专用磨床，将衬垫材料磨到所需厚度。
上述方案作为实施例1，其配比如下：
  原材料品种   重量(kg)   配比％
  丁腈26橡胶   5.5   22
  2123酚醛树脂   1.5   6
  硫磺粉   0.1   0.4
  促进剂TMTD   0.075   0.3
  防老剂   0.1   0.4
  氧化锌   0.3   1.2
  硫酸钡   0.9   3.6
  钢纤维   2   8
  岩棉   2   8
  硅酸铝纤维   1   4
  纤维素纤维   1   4
  锌粉   0.5   2
  碳黑   0.75   3
  硅灰石粉   2.5   10
  陶土粉   4.5   18
  铝矾土   1.25   5
  长石粉   0.5   2
  铬铁矿粉   0.525   2.1
  总计   25   100
实施例2，3，方法同实施例1，各原料配比如下：
  原材料品种   实施例2重量(kg)  实施例2配比％  实施例3重量(kg)  实施例3配比％
  丁腈26橡胶   5   20   6.5   26
  2123酚醛树脂   1.6   6.4   1.2   4.8
  硫磺粉   0.09   0.36   0.12   0.48
  促进剂TMTD   0.07   0.28   0.1   0.4
  防老剂   0.09   0.36   0.12   0.48
  氧化锌   0.3   1.2   0.3   1.2
  硫酸钡   0.9   3.6   0.9   3.6
  钢纤维   2   8   2   8
  岩棉   2   8   2   8
  硅酸铝纤维   1   4   1   4
  纤维素纤维   1   4   1   4
  锌粉   0.5   2   0.5   2
  碳黑   0.75   3   0.75   3
  硅灰石粉   2.5   10   2.5   10
  陶土粉   4.925   19.7   3.735   14.94
  铝矾土   1.25   5   1.25   5
  长石粉   0.5   2   0.5   2
  铬铁矿粉   0.525   2.1   0.525   2.1
  总计   25   100   25   100
针对实施例1，其测试结果如下：
  组号 材料配对 表面状态   最大摩擦载荷F/kgf   正压力N/kgf   摩擦系数f   平均摩擦系数f
  1.11.21.3   钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   18.8738.9075.90   20.0040.0080.00   0.470.490.47 0.48
  2.1   钢-衬垫材料   水介质   60.80   74.29   0.41   0.41
  3.13.23.3   混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   29.2085.70101.7   20.0053.5274.29   0.730.800.68 0.74
  4.14.24.3   混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料   水介质水介质水介质   19.0064.30120.5   13.3345.0776.00   0.710.710.79 0.74
  测试项目   测试数据
  剪切弹性模量   69.0Mpa
  剪切强度   115.2Mpa
  压缩弹性模量   182.6Mpa
  压缩强度   33.7Mpa
  弯曲弹性模量   531.9Mpa
  弯曲强度   12.7Mpa
针对实施例2，其测试结果如下：
  组号   材料配对   表面状态   最大摩擦载荷F/kgf   正压力N/kgf   摩擦系数f   平均摩擦系数f
  1.11.21.3   钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   16.9030.9162.98   19.2037.6978.72   0.440.410.40 0.42
  2.1   钢-衬垫材料   水介质   59.90   76.80   0.39   0.39
  3.13.23.3   混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   24.2750.7994.35   18.9636.2877.34   0.640.700.61 0.65
  4.1   混凝土-衬垫材料   水介质   19.78   16.21   0.61   0.61
针对实施例3，其测试结果如下：
  组号   材料配对   表面状态   最大摩擦载荷F/kgf   正压力N/kgf   摩擦系数f   平均摩擦系数f
  1.11.21.3   钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   17.4134.8970.38   18.9237.1278.20   0.460.470.45 0.46
  2.1   钢-衬垫材料   水介质   59.90   74.88   0.40   0.40
  3.13.23.3   混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料   干摩擦干摩擦干摩擦   25.2856.04106.89   18.0637.3675.28   0.700.750.71 0.72
  4.1   混凝土-衬垫材料   水介质   25.42   18.16   0.70   0.70

Claims (8)

1、一种衬垫复合材料，其特征在于，所述的衬垫复合材料，以重量百分比计，包括：
20％～30％    增强纤维
25％～40％    粘结材料
30％～55％    摩擦性能调节剂
其中：所述的增强纤维包括短切矿物纤维、短切纤维素纤维和粉碎型钢纤维，重量比为3∶1∶2；所述的粘结材料包括丁腈26橡胶和2123酚醛树脂，重量比为2～3.5∶1；所述的摩擦性能调节剂包括锌粉、碳黑、硅灰石粉、陶土粉、铝矾土、长石粉和铬铁矿粉。
2、如权利要求1所述的衬垫复合材料，其特征在于，其中所述的短切矿物纤维包括岩棉和硅酸铝短纤维。
3、如权利要求1所述的衬垫复合材料，其特征在于，其中所述的摩擦性能调节剂还包括填充物硫酸钡以及橡胶配合剂。
4、如权利要求3所述的衬垫复合材料，其特征在于，其中所述的橡胶配合剂包括硫磺、促进剂TMTD、防老剂D、氧化锌。
5、一种制备如权利要求1所说的衬垫复合材料的方法，其特征在于，按上述原料比例，采用如下工艺步骤：
(1)用开放式炼胶机，将丁腈橡胶进行塑炼，调节辊距为1～2mm；
(2)塑炼好的合成橡胶，投入开放式炼胶机，待其包辊后，加入橡胶配合剂及少量填料硫酸钡，混炼直至配合剂完全均匀分散于橡胶中，温度在20～80℃，调节辊距0.5～1.5mm，然后再加入2123酚醛树脂，增强纤维及其他摩擦性能调节剂，使其均匀分散于合成橡胶中，拉片、切片；
(3)将压制成型模具置于200吨压机工作台上，开始加热，待模具温度至150℃±5℃，将已剪切成规定大小的片状料，一层一层地加入模腔中，直至规定重量，合上模具，进行压制；
(4)出模后，衬垫材料已初步定型，放入专用定型模中定型；
(5)将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中，进行硫化；
(6)用内、外圆弧专用磨床，将衬垫材料磨到所需厚度，即得产品。
6、如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在进行丁腈橡胶塑炼时，塑炼时间为每公斤2～5分钟。
7、如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在进行丁腈橡胶塑炼时，塑炼二次，间隔时间不少于24小时。
8、如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在进行硫化，蒸汽压力为0.5～0.6MPa。
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