一種整體式橡膠支座及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑工程領(lǐng)域。進一步地，涉及一種整體式橡膠支座及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠支座是橋梁建筑工程中的重要組成部件之一，其作用是將橋梁建筑結(jié)構(gòu)的上 部載荷通過支座傳遞到墩臺上，同時保證結(jié)構(gòu)所要求的受力、位移和轉(zhuǎn)動的需要。近年來， 隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的加大，橋梁建筑工程得到了高速發(fā)展，各類新型結(jié)構(gòu)形式 和功能性橋梁及建筑不斷涌現(xiàn)，對支座的技術(shù)性能、功能和造價等提出了更高的要求。橡膠 支座因其橡膠本身的隔震功能，以及構(gòu)造簡單、造價低廉等優(yōu)點，而被中小型跨徑橋梁以及 有抗震設(shè)計要求的橋梁所廣泛采用，成為隔震支座的主要形式之一。
[0003] 目前，橡膠支座通常為加勁鋼板與橡膠疊層結(jié)構(gòu)，加勁鋼板提供豎向剛度，具有提 供支撐和束縛橡膠形變的作用，而橡膠起到減震和對加勁鋼板的保護作用。在工程設(shè)計上 較為關(guān)心的是橡膠隔震支座的使用壽命問題，在隔震支座的使用過程中，橡膠層由外至里 開始老化，當(dāng)橡膠老化層深度超過保護層厚度（5mm或者10mm)時，則使加勁鋼板暴露在空 氣中而產(chǎn)生銹蝕，同時加速橡膠支座的老化。
[0004] 纖維增強復(fù)合材料（Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP)是一種新型建筑復(fù)合 材料，其抗拉強度高，是鋼材的1. 5-2. 5倍；重量輕，密度是鋼材的1/5~1/4,并且無磁性， 耐腐蝕，耐久性好，壽命長，是橡膠隔震支座理想的加勁隔板材料之一。但是其與橡膠的粘 結(jié)力不高，較難形成整體式的橡膠支座，并且在加工成型的過程中，難免會破壞FRP加勁隔 板的完整性，降低橡膠支座的極限性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種整體式橡膠支座，通過優(yōu) 化生產(chǎn)工藝及選擇適當(dāng)?shù)南鹉z配方，將混煉膠片與經(jīng)表面處理的FRP隔板直接硫化成一個 整體，有效保證FRP隔板與混煉膠片的粘合強度，同時保證了橡膠支座的抗壓強度，推進了 基于FRP加勁隔板的橡膠支座工程化應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的一個實施方式在于提供一種整體式橡膠支座，包括交替層疊并一體成型 的混煉膠片和經(jīng)表面處理的FRP加勁隔板，其中，所述混煉膠片由基底聚合物和助劑混煉 壓制而成，所述基底聚合物和助劑的質(zhì)量比為1. 〇:〇. 4-1. 4。
[0007] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述基底聚合物和助劑的質(zhì)量比為 1. 0:0. 5~1, 0 〇
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，所述FRP加勁隔板選自聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼或酚醛玻璃鋼，優(yōu)選 環(huán)氧玻璃鋼或聚酯玻璃鋼。
[0009] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述基底聚合物為天然橡膠和合成橡膠中的 至少一種。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，所述合成橡膠可具體的列舉為丁二烯橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡 膠、丙烯腈丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠、表氯醇橡膠、聚氨酯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯異戊 二稀橡膠、苯乙稀丁二稀橡膠等，優(yōu)選氯丁橡膠或三元乙丙橡膠。
[0011] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述助劑包括：以所述基底聚合物1〇〇為質(zhì) 量份計，30-60質(zhì)量份的填充補強劑、2-20質(zhì)量份的增塑劑、1-10質(zhì)量份促進劑、2-15質(zhì)量 份的防老劑、〇. 5-5質(zhì)量份的硫化劑以及3-30質(zhì)量份活性劑。
[0012] 在本發(fā)明的一個更優(yōu)選的實施方式中，所述助劑包括：以所述基底聚合物100為 質(zhì)量份計，30-55質(zhì)量份的填充補強劑、5-20質(zhì)量份的增塑劑、2-5質(zhì)量份促進劑、2-10質(zhì)量 份的防老劑、1-4質(zhì)量份的硫化劑以及5-15質(zhì)量份的活性劑。
[0013] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述填充補強劑選自炭黑、白炭黑和陶土 中的至少一種，優(yōu)選為炭黑，更優(yōu)選為高耐磨爐法炭黑和/或半補強爐法炭黑。
[0014] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述增塑劑選自石蠟油、環(huán)烷烴、芳烴油、 增粘樹脂和有機酯類中的至少一種，優(yōu)選為芳烴油和增粘樹脂。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，所述增粘樹脂可具體的列舉為烷基酚醛增粘樹脂、松香樹脂及其松 香衍生物、萜稀樹脂等，優(yōu)選辛基酚醛增粘樹脂。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，所述有機酯類可具體的列舉為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁 酯、醋酸乙烯酯、葵二酸二辛酯等，優(yōu)選為鄰苯二甲酸二辛酯。
[0017] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述促進劑選自秋蘭姆類、次磺酰胺類和 噻唑類促進劑中的至少一種。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，所述秋蘭姆類促進劑具體的可列舉為一硫化四甲基秋蘭姆（TMTM)、 二硫化四甲基秋蘭姆（TMTD)、二硫化四乙基秋蘭姆（TETD)、四硫化雙（1，5-亞戊基）秋蘭 姆（DPTT)等。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述次磺酰胺類促進劑具體的可列舉為N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺 酰胺（NS)、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ)、N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧 二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺（NOBS)、N-氧二亞乙基硫代氨基甲酰-Ν'-氧二亞乙基 次磺酰胺（0T0S)等。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述噻唑類促進劑可具體的列舉為2, 2-二硫代二苯丙噻唑、2-巰基 苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑鋅等。
[0021] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述防老劑為對苯二胺及其衍生物和酮 胺反應(yīng)生成物中的至少一種，具體的可列舉為Ν-異丙基-Ν'-苯基對苯二胺、Ν，Ν' -二 (β _蔡基）對苯二胺、2, 2, 4-二甲基-1，2_二氛化卩奎琳聚合體等，優(yōu)選Ν-異丙基-Ν' -苯 基對苯二胺。
[0022] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述基底聚合物為天然橡膠或除氯丁橡膠 以外的合成橡膠時，所述硫化劑為硫磺和/或過氧化物。
[0023] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述基底聚合物為氯丁橡膠時，所述硫化 劑為硫磺、氧化鋅和過氧化物中的至少一種。
[0024] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述活性劑為硬脂酸和/或氧化鋅，優(yōu)選 為硬脂酸和氧化鋅。
[0025] -般來說，橡膠片和FRP加勁隔板之間僅通過物理粘結(jié)，粘合強度不夠。即使經(jīng)過 硫化處理，使用一段時間后也會有分層、剝離的現(xiàn)象。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過按照上述特 定比例的組分制備混煉膠片，通過基底聚合物和多種助劑的協(xié)同作用，增加了其與經(jīng)表面 處理的FRP加勁隔板的粘合強度，更有利于形成穩(wěn)固的整體式橡膠支座。
[0026] 本發(fā)明的另一個實施方式在于提供一種上述橡膠支座的制備方法，包括將混煉膠 片與經(jīng)表面處理的FRP加勁隔板交替層疊，通過硫化處理一體成型。
[0027] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述硫化處理分為兩個階段，第一階段 的硫化溫度為100-120°C，壓力為5-10MPa ;第二階段的硫化溫度為120-160°C，壓力為 10-20MPa〇
[0028] 通過分階段的硫化處理，能夠使混煉膠片和FRP加勁隔板產(chǎn)生均勻的、逐步的交 聯(lián)，并且在上述溫度和壓力條件下，能夠保證適宜的硫化程度，有利于形成穩(wěn)固的整體式橡 膠支座。
[0029] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述混煉膠片是由所述基底聚合物和助劑混 合制成混煉膠，再經(jīng)壓片、裁剪制得。
[0030] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述混煉處理分兩個階段進行，在第一混 煉階段中，將基金聚合物和填充補強劑、增塑劑、防老劑和活性劑進行混煉；在第二混煉階 段中，向第一混煉階段的產(chǎn)物中加入硫化劑和促進劑后繼續(xù)混煉。
[0031] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，第一混煉階段的溫度為100-180°C ;第二混 煉階段的溫度為60-100°C。
[0032] 通過分階段的混煉處理，不僅能夠有利于助劑中的各類組分混合得更為均勻，更 重要的是，可以延長混煉膠的焦燒時間。
[0033] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述混煉在密煉機中進行。
[0034] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，將形成的混煉膠壓片、裁剪成與FRP加勁 隔板相同或相近大小和厚度的混煉膠片，有利于硫化處理均勻、高效的進行。
[0035] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述表面處理包括刷涂或噴涂底層膠粘 劑、干燥后，再刷涂或噴涂面層膠粘劑、干燥。
[0036] 在本發(fā)明的一個更優(yōu)選的實施方式中，所述表面處理還包括首先對FRP加勁隔板 表面進行清潔處理，去掉表面附著的油污、灰塵等污染物后刷涂或噴涂熱硫化膠粘劑。通過 表面處理，可以使FRP加勁隔板表面清潔光滑并具有一定活性，提高其與混煉膠片的結(jié)合 力。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，所述底層膠粘劑可以為CH205或ThixonPll-EF ;所述面層膠粘劑可 以為CH6108或M538。具體型號可根據(jù)膠料特性的需要進行調(diào)整。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，通過將混煉膠片與經(jīng)表面處理的FRP隔板直接硫化成一個整體，有 效保證了 FRP隔板與混煉膠片的粘合強度，提高了橡膠支座的完整性和抗震性，并且工藝 簡單，操作方便，在模具中加溫加壓即可一體成型，提高了生產(chǎn)效率。此外，本發(fā)明所述橡 膠支座，能達到與金屬加勁隔板相當(dāng)?shù)膹姸群蛣偠?，可滿足工程化應(yīng)用的需求，且其質(zhì)量較 輕，方便橡膠支座的安裝和維護，達到節(jié)能降耗的目的，從而推進了基于FRP加勁隔板的橡 膠支座工程化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明的一個實施方式中的橡膠支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 附圖標(biāo)記的具體含義為：1_FRP加勁隔板，2-混煉膠片。
【具體實施方式】
[0041] 以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此本發(fā)明的實施人員 可以充分理解本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程并依 據(jù)上述實現(xiàn)過程具體實施本發(fā)明。
[0042] 實施例1
[0043] 1)對FRP加勁隔板進行表面處理
[0044] FRP加勁隔板，聚酯玻璃鋼，隔板尺寸：