天然橡胶/丁腈橡胶/环氧化天然橡胶复合材料及其在隔震支座的应用

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:STTELA
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隔震橡胶支座是一种用于保护桥梁和建筑物免受地震破坏的重要设施。隔震支座用橡胶材料需要同时具备高弹性、高强度、高柔性、高阻尼的综合性能,而现有的单一橡胶材料不能同时满足这些要求。本论文利用天然橡胶(NR)的高强度(拉伸结晶)、高弹性、低压缩永久的特点,以NR为基体,加入丁腈橡胶(NBR)以及丁腈橡胶/受阻酚(NBR/AO-80)作为阻尼相,环氧化天然橡胶(ENR)作为相容剂,制备了高性能的橡胶复合材料NR/NBR/ENR和NR/NBR/AO-80/ENR。并采用SEM、AFM、DSC、DMA、RPA、WAXD等表征手段研究了ENR的种类和含量对材料微观结构、阻尼性能、力学性能、结晶性能的影响。主要工作如下:1.制备了NR/NBR/ENR复合材料。DMTA曲线显示有两个玻璃化温度,分别对应NR(Tg1)和NBR(Tg2)两相。NR/NBR复合材料的Tg2峰对应的tanδ值为0.33,tanδ>0.1的温域是-68℃~15.50℃。材料的阻尼峰值和温域随ENR含量增加变化不明显,随ENR的环氧化程度变化明显。与NR/NBR体系相比,NR/NBR/ENR复合材料的力学性能得到提高,这可以归因为ENR的相容作用。NR/NBR/ENR25(70/30/5)复合材料的拉伸强度和断裂伸长率最优,分别为23.7MPa和782%。2.制备了NR/NBR/AO-80/ENR复合材料。DMTA曲线上显示有两个Tg,分别对应NR(Tg4)和NBR/AO-80(Tg2)。峰2中tan δ>0.3的温域接近20℃。ENR的溶解度参数是18.72(J/cm31/2,介于NR(16.6(J/cm31/2)和NBR(21.0(J/cm31/2)之间,对二者有相容作用。因此ENR分布在二者界面处,帮助阻尼相更好地回弹,从而使NR/NBR/AO-80/ENR复合材料兼具各种性能。NR/NBR/AO-80/ENR(70/30/12/10)复合材料的分散程度和力学性能最为优异,拉伸强度达到23.6MPa。在大形变下(α>2.5)该体系中NR相和NBR/AO-80相分别产生拉伸结晶和拉伸取向。3.制备了炭黑补强NR/NBR/AO-80/ENR复合材料,将该材料用于制备高阻尼橡胶支座,竖向刚度和水平刚度分别是854 kN/mm、2.0 kN/mm,等效阻尼比是17.2%,满足国标要求,并且优于做对比样的炭黑补强NR为橡胶层的支座(水平刚度1.4kN/mm、等效阻尼比13%)。
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