隔震支座用高性能橡膠復(fù)合材料的設(shè)計與制備.pdf

1、橡膠隔震支座作為提高建筑和橋梁抗震能力的有效措施，已經(jīng)在很多國家得到廣泛的研究和應(yīng)用。所用橡膠材料需具備較高的拉伸強度、彈性和很好的阻尼性能、柔性等特點，而單獨一種橡膠材料不能兼?zhèn)溥@些特性。傳統(tǒng)的橡膠隔震支座多數(shù)使用天然橡膠，但由于其阻尼性能差，必須配合鉛金屬或阻尼裝置使用才能滿足要求。因此設(shè)計制備可滿足隔震支座使用需求的高性能橡膠復(fù)合材料具有重要研究意義。
　　論文針對隔震支座用高性能橡膠復(fù)合材料的設(shè)計與制備開展研究。通過特定的

2、工藝將受阻酚AO-60加入丁腈橡膠(NBR)基體中，制備成高阻尼NBR/AO-60雜化材料。以天然橡膠(NR)為基體，將一定比例的雜化材料與其共混，添加環(huán)氧化天然橡膠(ENR)作為相容劑，通過調(diào)整共混材料的配比，制備了一系列天然橡膠/丁腈橡膠/AO-60和天然橡膠/丁腈橡膠/AO-60/環(huán)氧化天然橡膠橡膠復(fù)合材料。利用AFM、TEM、DMA、RPA、DSC、拉力機、WAXD等測試方法研究了共混比例、ENR環(huán)氧化程度和用量等因素對復(fù)合材料

3、的微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)力學(xué)性能、阻尼性能、應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶性能、熱性能和物理機械性能的影響，得到了兼具良好力學(xué)性能和優(yōu)異阻尼性能的橡膠復(fù)合材料。主要工作和結(jié)果如下:
　　1、制備了不同配比的NR/NBR/AO-60復(fù)合材料。微觀形態(tài)呈現(xiàn)出“海島結(jié)構(gòu)”，其中連續(xù)相為NR，分散相為NBR/AO-60，分散相尺寸在幾微米到幾十微米之間。當(dāng)NR/NBR/AO-60比例為50/50/20時，體系中出現(xiàn)部分雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，相容性得到一定改善;復(fù)合材料出現(xiàn)

4、兩個損耗峰，隨著NBR/AO-60含量的增多，復(fù)合材料中NBR/AO-60相的損耗因子tanδmax從0.13增長到1.12，tanδ≥0.3的阻尼溫域△T從11.8℃拓寬到26.5℃，復(fù)合材料在-20℃-40℃溫度范圍和0-150％應(yīng)變范圍內(nèi)的損耗性能大幅增加;NR/NBR/AO-60(50/50/20)復(fù)合材料的力學(xué)性能最好，拉伸強度為15.5MPa，斷裂伸長率為855％。
　　2、添加不同環(huán)氧化程度的ENR，制備了NR/NB

5、R/AO-60/ENR(70/30/12/10)復(fù)合材料。隨著ENR環(huán)氧化程度的提高，復(fù)合材料中NBR/AO-60分散相的尺寸變小（約2-6微米），分散變得更為均勻;同時表現(xiàn)出更好的損耗性能和力學(xué)性能。與其他復(fù)合材料相比，NR/NBR/AO-60/ENR50復(fù)合材料損耗峰峰值最高，峰值接近0.6;阻尼峰最寬，tanδ≥0.3的阻尼溫域△T達(dá)到18℃;拉伸強度為16.2Mpa，斷裂伸長率為684％;具有很好的隔震支座應(yīng)用前景。對三種ENR

6、分別做變量研究，結(jié)果表明NR/NBR/AO-60/ENR50(70/30/12/15)復(fù)合材料性能最佳，tanδ≥0.3的溫度范圍從1℃到20.6℃，tanδmax超過0.6;
　　3、制備了不同配比的NR/NBR/AO-60/ENR50復(fù)合材料。微觀相態(tài)出現(xiàn)了“海島結(jié)構(gòu)”到“雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)”的轉(zhuǎn)變，相容劑ENR50分散在兩相界面處;復(fù)合材料呈現(xiàn)三個損耗峰，低溫區(qū)的NR損耗峰，室溫區(qū)的NBR/AO-60和ENR50損耗峰。NBR/A

7、O-60和ENR50損耗峰呈現(xiàn)雙峰疊加的特征，損耗因子tanδmax從0.15增長到0.76，tanδ≥0.3的阻尼溫域△T從6℃拓寬到36.5℃;復(fù)合材料具有應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的特性，拉伸強度和斷裂伸長率較高。
　　4、制備了NR/C5和NR/C9石油樹脂復(fù)合材料。由于石油樹脂的增塑作用，復(fù)合材料的定伸應(yīng)力下降;損耗性能大幅提升，損耗峰向高溫方向移動，NR/C5復(fù)合材料tanδ≥0.3的阻尼溫域從28.9℃拓寬到39.9℃，NR/C9