[发明专利]一种建筑用低模量高阻尼橡胶及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑用低模量高阻尼橡胶，原料包括生胶基体，炭黑，增塑剂，阻燃剂，阻尼填料，防老剂，抗氧剂，交联剂，生胶基体为卤化丁基橡胶，包括氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶，阻尼填料为石墨烯、脂肪酸金属盐或两者并用。先采用开炼机或密炼机将生胶基体在薄通5‑10遍，将炭黑、增塑剂、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、阻尼填料与交联剂按比例依次加入混合均匀；在添加抗氧剂时，混炼温度控制在100‑120℃，其余时间的混炼温度控制在70℃以下，总体混炼时间控制在10‑20分钟；然后将适量混炼胶放入相应模具中，在平板硫化机中硫化成型。高阻尼低模量的橡胶具有高阻尼的同时硬度在35至40邵A，水平刚度低，不会降低隔震效果。

技术领域

本发明涉及一种建筑用低模量高阻尼橡胶及其模压成型的制备方法，适用于制备低剪切模量的建筑用高阻尼隔震支座。

背景技术

地震是一种危害性极大的随机性自然灾害，地震的发生带给人类的是巨大的灾难；当前最先进的基础隔震技术是通过建筑用阻尼橡胶支座，将上部建筑结构与下部地基结构隔离。建筑用阻尼橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶隔震支座，使整个建筑的自振周期得以延长，以减轻上部结构的地震反应。一般做法是在建筑物底部设置橡胶隔震支座，利用橡胶隔震支座的水平柔性形成一道柔性隔震层，通过柔性隔震层吸收和耗散地震能量，阻止并减轻地震能量向上部结构的传递，最终达到减轻上部结构地震破坏的目的。

目前在基础隔震技术上所用到的建筑用橡胶隔震支座主要有3种类型：普通天然橡胶隔震支座、添加铅芯的天然橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座。其中含铅芯的橡胶隔震支座最为常见，铅芯橡胶隔震支座通过在普通天然橡胶支座中灌入铅芯而形成，该种支座充分利用了铅芯较低的屈服剪切力和较高的初始剪切刚度，阻尼效果明显。但是实验研究证明其使用的橡胶在低温下存在着迅速硬化的现象，大量的研究也表明在温度和交通荷载（低周疲劳）作用下支座中的铅芯将产生疲劳剪切破坏，使支座的阻尼性能大幅度的降低，5000次水平小位移低周反复加载后其阻尼大致降低25%；同时铅芯叠层橡胶隔震支座在生产和使用过程中，铅将对环境造成无法弥补的污染。在使用过程中造成橡胶开裂、铅芯外露，将也会对环境造成污染，同时其使用功能也受到很大的影响。开发性能优异的不含铅芯高阻尼橡胶隔震支座势在必行。

橡胶的形态结构对其阻尼性能有决定性的影响。在通用橡胶中，丁基橡胶和丁腈橡胶的阻尼系数较大，丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶的阻尼系数中等，天然橡胶和顺丁橡胶的阻尼系数最小。天然橡胶虽然阻尼系数较小，但其综合性能最好，耐疲劳性好，生热低、蠕变小，与金属件粘合性能好。因此，天然橡胶广泛地应用于制备隔震支座。专利《CN102675705A》中介绍了一种宽温域高阻尼橡胶组合物及其制备方法。该种橡胶组合物的基体为天然橡胶、异戊橡胶与顺丁橡胶三者并用，通在并用胶中添加镁强粉和C5与C9石油树脂来提升该橡胶材料的阻尼性能，并且采用低温长时间硫化方式。专利《CN 102775659A》中介绍了一种宽温域宽频率高阻尼橡胶材料的制备方法；其中以环氧化天然橡胶为基体，以酸化的多壁碳纳米管为阻尼增强剂，以酚醛树脂为硫化剂。专利《减震支座用高强度高阻尼橡胶复合材料》，公开了一种减震支座用室温低频大应变下高阻尼橡胶复合材料。此发明首次将碳纳米管作为纳米阻尼材料与石油树脂联合加入橡胶中，大幅度提高了橡胶在地震条件即低频(1Hz) 大应变(50%-100％)下的阻尼性能。

丁基橡胶(IIR)由于其分子链上侧甲基十分密集，形成蠕虫状结构，因而具有较高的损耗因子；且由于IIR的大分子链在玻璃化转变温度附近存在着次级转变，导致其阻尼性能明显高于其它橡胶，表现为其内耗峰既高又宽。但IIR的硫化速度慢，与高不饱和橡胶的相容性不高，且自黏性与共黏性较差，因此氯化丁基橡胶(CIIR)与溴化丁基橡胶(BIIR)得到了较为广泛的应用。专利《102030951A》公开了一种氯化丁基橡胶阻尼材料的制备方法，在氯化丁基橡胶中添加C5/C9共聚石油树脂，并以载硫体二次硫化成型。