高阻尼支座用橡膠材料的制備與性能研究.pdf

1、高阻尼橡膠支座廣泛應(yīng)用于橋梁中，在地震中能有效保護(hù)橋梁免遭破壞。高阻尼支座用橡膠材料需要具備高阻尼、高強(qiáng)度、高彈性、高柔性及低壓縮永久變形等特性。目前，單一橡膠材料很難同時(shí)具備這些性能，因此制備和研究高性能橡膠復(fù)合材料并用于高阻尼隔震支座的制備具有重要意義。
　　本論文第一部分研究了四種不同的樹脂對(duì)氯化丁基橡膠(CIIR)復(fù)合材料的阻尼性能、壓縮性能、力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)CIIR/C5石油樹脂復(fù)合材料綜合性能最好。第二部分將C5石

2、油樹脂分別加入到CIIR和三元乙丙橡膠(EPDM)基體中，制備了CIIR/C5復(fù)合材料和EPDM/C5復(fù)合材料。第三部分以高彈性的天然橡膠(NR)為基體，并入具有高阻尼性能的CIIR/C5復(fù)合材料，制備了NR/CIIR/C5石油樹脂復(fù)合材料。論文采用DSC、SEM、DMTA、RPA、TEM、拉力機(jī)以及老化箱等儀器研究了以上復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)性能、阻尼性能、壓縮性能以及力學(xué)性能等。主要研究成果如下:
　　(1)在CIIR中加

3、入4種不同的樹脂制備了CIIR/樹脂復(fù)合材料。加入C5石油樹脂的復(fù)合材料在RPA應(yīng)變掃描和頻率掃描中都具有最大的損耗因子值。在動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析中，tanδ≥0.3的阻尼溫域達(dá)到78.9℃，而且在壓縮實(shí)驗(yàn)中具有最大的壓縮模量。因此選用C5石油樹脂作為主要填料，加入到CIIR和EPDM中進(jìn)一步深入研究。
　　(2)制備了CIIR/C5石油樹脂復(fù)合材料。與純氯化丁基橡膠相比較，加入C5石油樹脂后，成功拓寬了復(fù)合材料的阻尼溫域，使tanδ

4、≥0.3的阻尼溫域由70.7℃增加到93.5℃。通過分析，當(dāng)C5石油樹脂用量為10份時(shí)，材料的10％壓縮模量為7.4MPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到13.6MPa，扯斷伸長率為801％，均達(dá)到交通部對(duì)高阻尼支座用橡膠材料的要求，綜合性能最好。將CIIR/C5石油樹脂(100/10)復(fù)合材料做成高阻尼橡膠支座樣品，并與天然橡膠支座做對(duì)比，發(fā)現(xiàn)CIIR/C5石油樹脂復(fù)合材料制備的支座樣品具有高動(dòng)態(tài)阻尼比。
　　(3)制備了EPDM/C5石油樹脂復(fù)

5、合材料。DSC曲線和DMA曲線顯示兩者有很好的相容性。通過微觀分析得知，C5石油樹脂用量低于30份時(shí)，主要起增強(qiáng)作用，當(dāng)用量大于30份時(shí)，主要起增塑作用。當(dāng)C5石油樹脂用量為30份時(shí)，拉伸強(qiáng)度為16.4MPa，扯斷伸長率為651％，均滿足交通部對(duì)高阻尼橡膠材料的要求，且tanδ≥0.3的阻尼溫域從25.8℃拓寬到31.7℃，使復(fù)合材料的阻尼性能得到改善。因此EPDM/C5石油樹脂(100/30)復(fù)合材料適用于高阻尼橡膠支座的制備。

6、>　　(4)制備了不同配比的NR/CIIR/C5石油樹脂復(fù)合材料。TEM圖顯示復(fù)合材料由NR連續(xù)相和CIIR分散相組成，兩者的相容性并不是很好。對(duì)于力學(xué)性能，隨著復(fù)合材料中氯化丁基份數(shù)的增加，拉伸強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，但是提高了復(fù)合材料的硬度和壓縮模量。與純NR相比較，加入CIIR后，復(fù)合材料的損耗峰峰值明顯移向高溫方向，tanδ≥0.3的阻尼溫域從50.5℃最大拓寬到57.4℃，成功拓寬了復(fù)合材料的阻尼溫域。該復(fù)合材料有望應(yīng)用于橋梁隔震高阻