專利名稱：多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高阻尼復(fù)合材料，具體涉及多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在建筑、橋梁等工程領(lǐng)域需要通過提高材料的阻尼性能來消耗掉外界作用力引起的振動(dòng)，以增強(qiáng)建筑、橋梁抵御碰撞、地震等災(zāi)害能力。材料的阻尼機(jī)理是通過材料在外力作用下利用分子內(nèi)部及分子間的內(nèi)摩擦生熱耗散掉，從而達(dá)到減震、耗能的目的。因此，增大材料分子內(nèi)部及分子間內(nèi)摩擦カ成為提高減震、耗能能力的關(guān)鍵。 近年來人們通過實(shí)驗(yàn)對(duì)不同材料研究、改性，以期提高材料的阻尼性能獲得良好的減震、耗能作用，但多局限于通過影響材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)來提高材料的阻尼性能。另外，日本東京エ業(yè)大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)提出將壓電陶瓷與導(dǎo)電炭黑共混到材料中，制備成壓電型聚合物的設(shè)想，該設(shè)想的阻尼機(jī)理基于振動(dòng)機(jī)械能ー電能ー熱能間的轉(zhuǎn)換損耗，對(duì)材料自身玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的依賴性較小，理論上可以應(yīng)用于任何一種聚合物材料，能有效拓寬材料應(yīng)用溫度范圍，但由于無機(jī)壓電粒子與聚合物材料間不匹配，兩種材料間的相容性較差，二者之間的內(nèi)摩擦作用有限，因此在提高減震阻尼效果上也非常有限。近年來通過不同材料化學(xué)鍵相互作用、相互穿插，在材料內(nèi)部形成微觀穿插結(jié)構(gòu)技術(shù)多用于提高材料的力學(xué)性能(強(qiáng)度、伸長)，和降低氣體、液體在材料中的透過性，但用于提高材料阻尼性能，特別是化學(xué)架橋劑使各材料間具備“多向牽制插線板結(jié)構(gòu)”來提高材料阻尼、減震性能，提升材料減震耗能作用的尚未見文獻(xiàn)和應(yīng)用報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種能克服材料大分子內(nèi)部及分子間內(nèi)摩擦作用力小、受玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響大等缺陷的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于
由100重量份橡膠基材、35-40重量份硬相阻尼材料及74. 2-96. 2重量份阻尼輔材共混組成，在機(jī)械剪切下充分混合，達(dá)到組份間相互穿插的分散效果，利用I重量份化學(xué)架橋劑在各材料之間生成化學(xué)鍵，形成互相牽制的插線板結(jié)構(gòu)。所述的橡膠基材為70-100重量份天然橡膠和0-30重量份丁苯橡膠或順丁橡膠。所述的硬相阻尼材料選取熔點(diǎn)為90_98°C的石油樹脂。所述的化學(xué)架橋劑選取N-環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺。所述的阻尼輔材包含有5重量份氧化鋅、I重量份硬脂酸、4-8重量份石墨、10-15重量份絹云母粉、40-50重量份細(xì)粒子炭黒、I. 5重量份防老劑D、10-13重量份機(jī)油、I. 2重量份促進(jìn)劑M和1.5重量份硫磺。所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟為
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在4(T50°C下將70-100重量份天然橡膠塑煉3分鐘，加入(Γ30重量份丁苯橡膠或順丁橡膠，共混均勻，依次加入I. 5重量份防老劑D，40-50重量份細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5重量份氧化鋅，I重量份硬脂酸，35-40重量份石油樹脂，10-13重量份機(jī)油,4-8重量份石墨，10-15重量份絹云母粉，I. 5重量份硫磺，I. 2重量份促進(jìn)劑M，I重量份N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-重量份10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的高阻尼復(fù)合材料通過化學(xué)助劑對(duì)不同材料進(jìn)行“架橋”形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、互相穿插、多向牽制的“插線板結(jié)構(gòu)”。材料在外力激勵(lì)時(shí)不同材料分子鏈與自身及其它分子鏈間 偏移，由于分子鏈間的“架橋”牽制作用，使得分子鏈間難以產(chǎn)生相對(duì)滑移，在大量范德華力作用下使外界機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能耗散棹。同時(shí)這些不同分子鏈間的“架橋”使各材料間緊密結(jié)合，在外力作用下協(xié)同作用，充分發(fā)揮各自特性，使材料具有優(yōu)異的阻尼效果。本發(fā)明所描述的新型高阻尼復(fù)合材料，采用多種材料共混制得，利用化學(xué)架橋劑在各材料間“架橋”，不同分子鏈間通過“架橋”化學(xué)鍵緊密連接，使各材料的自身力學(xué)特性得以協(xié)同發(fā)揮，增強(qiáng)材料的耗能效果，大幅提高了材料阻尼性能。經(jīng)廣州大學(xué)工程抗震研究中心測試，其等效阻尼比達(dá)到23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通橡膠材料2% 4%的阻尼比，充分驗(yàn)證了本發(fā)明的高阻尼復(fù)合材料的優(yōu)異阻尼特性。


圖I為多向牽制插線板結(jié)構(gòu)圖。圖2為多向牽制插線板剖面圖。圖3為試樣在水平往復(fù)剪切下的能力消耗滯回曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料的制備方法，由橡膠基材、硬相阻尼材料及阻尼輔材共混組成，在機(jī)械剪切下充分混合，達(dá)到組份間相互穿插的分散效果，利用化學(xué)架橋劑在各材料之間生成化學(xué)鍵，形成互相牽制的插線板結(jié)構(gòu)，參見圖I的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)及剖面圖。其中，橡膠基材選自天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠；硬相阻尼材料選取熔點(diǎn)為90-98°C的石油樹脂；化學(xué)架橋劑選取N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺；阻尼輔材包含有對(duì)橡膠基材起活化作用的氧化鋅、硬脂酸；能夠較好提高橡膠材料阻尼性能的石墨、絹云母粉、細(xì)粒子炭黑；可以提升橡膠材料耐熱氧、天候、疲勞破壞性能的防老劑D ;改善膠料混煉性能的機(jī)油；橡膠硫化用促進(jìn)劑M和硫磺。實(shí)施例一
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在40°C下將IOOg天然橡膠塑煉3分鐘，依次加入I. 5g防老劑D，40g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸，35g石油樹脂，IOg機(jī)油，4g石墨，IOg絹云母粉，I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M, IgN-環(huán)已基~2~苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例ニ
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm，在40°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g丁苯橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，40g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,35g石油樹脂，IOg機(jī)油,4g石墨,IOg絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例三
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm，在40°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g順丁橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，40g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,35g石油樹脂，IOg機(jī)油,4g石墨,IOg絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例四
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在45°C下將IOOg天然橡膠塑煉3分鐘，依次加入I. 5g防老劑D，45g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸，37g石油樹脂，12g機(jī)油，6g石墨，12g絹云母粉，I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M, IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例五
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm，在45°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g丁苯橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，45g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,37g石油樹脂，12g機(jī)油,6g石墨,12g絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例六
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm，在45°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g順丁橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，45g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,37g石油樹脂，12g機(jī)油,6g石墨,12g絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。
實(shí)施例七
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在50°C下將IOOg天然橡膠塑煉3分鐘，依次加入
I.5g防老劑D，50g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸，40g石油樹脂，13g機(jī)油，8g石墨，15g絹云母粉，I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M, IgN-環(huán)已基~2~苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例八
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在50°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g丁苯橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，50g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,40g石油樹脂，13g機(jī)油,8g石墨,15g絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。實(shí)施例九
使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在50°C下將85g天然橡膠塑煉3分鐘，加入15g順丁橡膠，共混均勻，依次加入I. 5g防老劑D，50g細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5g氧化鋅，Ig硬脂酸,40g石油樹脂，13g機(jī)油,8g石墨,15g絹云母粉,I. 5g硫磺，I. 2g促進(jìn)劑M，IgN-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-G10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。試樣在廣州大學(xué)工程抗震研究中心按照GB20688進(jìn)行性能測定，測定結(jié)果參見“其他文件”的“力學(xué)性能測試結(jié)果表”，及圖3的試樣在水平往復(fù)剪切下的能力消耗滯回曲線。等效阻尼比計(jì)算方法為
權(quán)利要求
1.多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于 由100重量份橡膠基材、35-40重量份硬相阻尼材料及74. 2-96. 2重量份阻尼輔材共混組成，在機(jī)械剪切下充分混合，達(dá)到組份間相互穿插的分散效果，利用I重量份化學(xué)架橋劑在各材料之間生成化學(xué)鍵，形成互相牽制的插線板結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于 所述的橡膠基材為70-100重量份天然橡膠和0-30重量份丁苯橡膠或順丁橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于 所述的硬相阻尼材料選取熔點(diǎn)為90-98°C的石油樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于 所述的化學(xué)架橋劑選取N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料，其特征在于 所述的阻尼輔材包含有5重量份氧化鋅、I重量份硬脂酸、4-8重量份石墨、10-15重量份絹云母粉、40-50重量份細(xì)粒子炭黒、I. 5重量份防老劑D、10-13重量份機(jī)油、I. 2重量份促進(jìn)劑M和I. 5重量份硫磺。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料的制備方法，其特征在干 具體步驟為 使用雙輥開煉機(jī)，將輥距調(diào)至O. 5mm,在4(T50°C下將70-100重量份天然橡膠塑煉3分鐘，加入(Γ30重量份丁苯橡膠或順丁橡膠，共混均勻，依次加入I. 5重量份防老劑D，40-50重量份細(xì)粒子炭黑，待溫度升至80°C以上時(shí)依次加入5重量份氧化鋅，I重量份硬脂酸，35-40重量份石油樹脂，10-13重量份機(jī)油,4-8重量份石墨，10-15重量份絹云母粉，I. 5重量份硫磺，I. 2重量份促進(jìn)劑M，I重量份N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺混合均勻，停放、出片，按照交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁高阻尼隔震橡膠支座》中HDR( I ) -D250-重量份10/8支座圖紙加工鋼板，與煉好的膠片在135°C下通過化學(xué)架橋劑在各材料之間充分架橋形成測試制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多向牽制插線板結(jié)構(gòu)高阻尼復(fù)合材料及其制備方法。目前提高材料的阻尼性能多局限于通過影響材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，及使用無機(jī)壓電粒子與聚合物共混形成壓電型聚合物，由于這兩種方法的自身缺陷，在提高減震阻尼效果上也非常有限。本發(fā)明以橡膠作為基材，加入硬相阻尼材料及阻尼輔材料，通過機(jī)械剪切作用使他們充分混合，使各組分充分達(dá)到相互穿插的分散效果，利用化學(xué)架橋劑在各材料之間生成化學(xué)鍵，形成互相牽制的插線板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過化學(xué)助劑對(duì)不同材料進(jìn)行“架橋”，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、互相穿插、多向牽制的“插線板結(jié)構(gòu)”，使材料具有優(yōu)異的阻尼效果。
文檔編號(hào)C08K5/47GK102690446SQ20121019007
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者于成云, 呂曉霞, 彭澤友, 楊高潮, 汪雙杰, 汪明天, 潘長平, 王偉, 蓋衛(wèi)鵬, 葛勝錦, 趙永國, 齊菲 申請(qǐng)人:中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 西安中交土木科技有限公司