一種納米橡膠支座專用材料的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種納米橡膠支座專用材料，由以下重量份的原料制成：天然橡膠100份，活性劑2～6份，促進劑0.1～1.0份，防老劑3～10份，硫磺1.5～3份，炭黑15～25份，改性納米二氧化硅3～8份。本發明采用粒徑更小，比表面積大，表面活性較高的納米級配合劑均勻地分散在橡膠基體中，與橡膠分子鏈形成較高密度的三維交聯網絡結構，采用該專用材料制作的納米橡膠支座使用壽命更長，抗震復位能力更優，減震隔震效果更好。
【專利說明】
一種納米橡膠支座專用材料
技術領域
[0001] 本發明屬于橡膠支座專用材料技術領域，具體涉及一種納米橡膠支座專用材料。
【背景技術】
[0002] 現有的隔震橡膠支座主要采用多層橡膠墊與鋼板交替堆疊，通過模具整體熱硫化 加工而成，具有良好的豎向承載能力和水平變形能力，在地震時能有效地延長建筑物的自 震周期，從而提高建筑物的抗震減震能力。但是由于橡膠自身所具有的導熱性差、自然環境 下易老化等缺點，使得厚制品的橡膠支座主要采用低溫長時間的硫化方式，生產效率較低， 使用壽命較短。同時由于橡膠支座反復的受到地震時產生的水平預應力作用，有可能導致 其復位能力減弱，從而影響建筑物的結構穩定性。
[0003] 納米橡膠是指經納米填料改性所得的膠料。因納米填料具有粒徑小，比表面積大 等特性，使得納米填料易與聚合物充分吸附、鍵合，從而改善膠料的綜合性能。中國專利 CN1598155A公布了一種納米改性橡膠支座，該橡膠支座主要針對橋梁中常用的板式橡膠支 座，采用納米碳酸鈣與炭黑并用作為填料，雖然改善了橡膠支座的壓縮變形性和耐老化性， 但對橡膠支座的硫化特性及地震后其復位能力的研究相對較少。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種納米橡膠 支座專用材料。該專用材料采用納米級配合劑，粒徑更小，比表面積大，表面具有較高的物 理化學反應活性，能夠在橡膠基體中均勻分散，與橡膠分子鏈緊密結合，形成較高密度的網 絡結構，采用該專用材料制作的納米橡膠支座使用壽命更長，減震隔震效果更好。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種納米橡膠支座專用材料，其 特征在于，由以下重量份的原料制成:天然橡膠100份，活性劑2~6份，促進劑0.1~1.0份， 防老劑3~10份，硫磺1.5~3份，炭黑15~25份，改性納米二氧化娃3~8份。
[0006] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:天然 橡膠100份，活性劑3~5份，促進劑0.2~0.7份，防老劑4~8份，硫磺1.6~2.5份，炭黑16~ 20份，改性納米二氧化娃4~7份。
[0007] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述天然橡膠為煙膠片和標準 膠中一種或兩種。
[0008] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述促進劑為秋蘭姆類促進劑、 噻唑類促進劑和次磺酰胺類促進劑的一種或兩種以上。
[0009] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述秋蘭姆類促進劑為一硫化 四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二硫化四甲基秋蘭姆或四硫化雙（1，5_亞戊基）秋蘭 姆;所述噻唑類促進劑為二硫化二苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑或2-巰基苯并噻唑;所述次磺 酰胺類促進劑為N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-2二環己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰 胺、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧聯二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-氧二亞乙 基硫代氨基甲酰-N 氧二亞乙基次磺酰胺。
[00?0]上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述防老劑為N-苯基-β-萘胺、 Ν-苯基-α-苯胺、2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹啉聚合體、Ν-苯基-Ν' -環己基對苯二胺、Ν-苯 基-Ν ' -異丙基-對苯二胺和Ν，Ν ' -二苯基-對苯二胺中的一種或兩種以上。
[0011]上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述硫磺為硫磺粉、膠體硫磺 磺、不溶性硫磺和升華硫磺中的一種或兩種以上。
[0012] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述炭黑為粒徑為100nm~ 130nm的噴霧炭黑，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為1 · 10cm3/g~1 · 23cm3/g〇
[0013] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述活性劑為納米氧化鋅和硬 脂酸的混合物，所述混合物中納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:(0.3~0.7)，所述納米氧 化鋅的粒徑為50nm~1 OOnm 〇
[0014] 上述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述改性納米二氧化娃為硅烷 偶聯劑或者鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化娃;所述納米二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0015] 本發明納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:按上述重量份將天然橡膠、活化劑、 促進劑、防老劑、炭黑、改性納米二氧化硅和硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開煉機 上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0016] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0017] 1、本發明所述納米橡膠專用材料中的納米級配合劑，與普通的配合劑相比，粒徑 更小，比表面積大，表面具有較高的物理化學反應活性，能夠在橡膠基體中均勻分散，與橡 膠分子鏈緊密結合，形成較高密度的網絡結構。
[0018] 2、本發明所述炭黑和改性納米二氧化硅在相同的質量份數下，粒徑太大，其比表 面積較小且表面活性低，使其限制橡膠分子鏈運動的能力大大下降，從而使材料的綜合力 學性能降低;粒徑太小，易于發生團聚且單位面積內其具有高彈性能的橡膠分子相對體積 較少，從而使材料的回彈力降低。
[0019] 3、本發明所述粒徑范圍的活性劑納米氧化鋅，具有較強的表面活性且不易發生團 聚，能夠快速的活化硫橫單體，在硫化橡膠時形成大量具有尚裂解能的單硫交聯鍵，提尚了 橡膠制品的硫化反應速率、熱老化性能及綜合力學性能，所述三維鏈狀結構的納米二氧化 娃能對波長499nm以內的紫外線反射率達70 %~80 %，使橡膠支座具有一定的抗紫外線能 力，從而延長橡膠支座的使用壽命，使橡膠支座與建筑同壽命的安全系數大大增加。
[0020] 4、本發明所述噴霧炭黑具有較高的表面結構，使橡膠制品具有良好的回彈性，有 利于改善地震后橡膠支座的復位能力。
[0021] 5、根據標準《橡膠支座第3部分:建筑橡膠支座》中天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座 內部橡膠材料的物理性能要求，本發明所述納米橡膠支座專用材料的拉伸強度和拉斷伸長 率分別提高了20%和7%以上，綜合力學性能顯著提高；正硫化時間有所縮短，相對硫化速 率提高;壓縮永久變形，老化后的拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率均在允許范圍內且 值域相對較小，紫外老化均未出現龜裂，膠料的回彈性及耐老化性能顯著提高。
[0022] 下面通過實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:煙膠片100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共4份，一硫化四甲基秋蘭姆0.3份，N，N-2二環己基-2，2-二苯并噻唑次磺酰 胺0.2份，N-苯基-β-萘胺4.5份，N-苯基-N 環己基對苯二胺2份，硫磺粉2.5份，噴霧炭黑20 份，改性納米二氧化硅5.5份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.5,所述納米氧化鋅 的粒徑為50nm~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為100nm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值 為1.10~1.23cm 3/g;所述改性納米二氧化娃為硅烷偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納米 二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0025] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將煙膠片，納米氧化鋅，硬脂酸， 一硫化四甲基秋蘭姆，N，N-2二環己基-2，2-二苯并噻唑次磺酰胺，N-苯基-β-萘胺，N-苯基-Ν'-環己基對苯二胺，噴霧炭黑，改性納米二氧化硅和硫磺粉依次加入密煉機中混煉后排 膠，在開煉機上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0026] 實施例2
[0027] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:煙膠片50份，標準膠 50份，納米氧化鋅和硬脂酸共5份，一硫化四甲基秋蘭姆0.3份，2-巰基苯并噻唑鋅鹽0.3份， Ν，Ν-2二環己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺0.2份，Ν-苯基-Ν'-環己基對苯二胺2份，Ν-苯基-Ν 異丙基-對苯二胺或Ν，Ν 二苯基-對苯二胺3份，硫磺粉1.5份，膠體硫磺1份，噴霧炭黑 22份，改性納米二氧化硅6份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.6，所述納米氧化鋅 的粒徑為50nm~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為100nm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值 為1.10~1.23cm 3/g;所述改性納米二氧化娃為鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納 米二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0028] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將煙膠片，標準膠，納米氧化鋅， 硬脂酸，一硫化四甲基秋蘭姆，2-巰基苯并噻唑鋅鹽，Ν，N-2二環己基-2，2-二苯并噻唑次磺 酰胺，N-苯基-N ' -環己基對苯二胺，N-苯基-N ' -異丙基-對苯二胺或Ν，N ' -二苯基-對苯二 胺，噴霧炭黑，改性納米二氧化硅，硫磺粉和膠體硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開 煉機上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0029] 實施例3
[0030] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:煙膠片100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共4份，四硫化雙（1，5-亞戊基)秋蘭姆0.6份，N-苯基-β-萘胺2份、N-苯基-α-苯胺3份，硫磺粉0.5份，膠體硫磺0.5份，不溶性硫磺0.7份，升華硫磺0.7份，噴霧炭黑25份， 改性納米二氧化硅5份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.5,所述納米氧化鋅的粒 徑為50nm~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為lOOnm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為 1.10~1.23cm 3/g;所述改性納米二氧化娃為鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納米 二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0031] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將煙膠片，納米氧化鋅，硬脂酸， 四硫化雙（1，5-亞戊基)秋蘭姆，N-苯基-β-萘胺、N-苯基-α-苯胺，噴霧炭黑，改性納米二氧 化硅和硫磺粉，膠體硫磺，不溶性硫磺，升華硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開煉機 上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0032] 實施例4
[0033] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:標準膠100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共3份，二硫化四乙基秋蘭姆0.3份，2-巰基苯并噻唑0.4份，N-苯基-N環己 基對苯二胺4份，N-苯基-N 異丙基-對苯二胺4份，升華硫磺2份，噴霧炭黑18份，改性納米 二氧化娃4份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.4，所述納米氧化鋅的粒徑為50nm ~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為100nm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為1. 10~ 1.23cm3/g;所述改性納米二氧化娃為硅烷偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納米二氧化娃 的粒徑為20nm~55nm。
[0034] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將標準膠，納米氧化鋅，硬脂酸， 二硫化四乙基秋蘭姆，2-巰基苯并噻唑，N-苯基-Ν'-環己基對苯二胺，N-苯基-Ν'-異丙基-對苯二胺，噴霧炭黑，改性納米二氧化硅和升華硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開煉 機上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0035] 實施例5
[0036] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:煙膠片100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共6份，Ν-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1份，2，2，4_三甲基1，2-二氫化喹啉聚 合體10份，不溶性硫磺1.5份，噴霧炭黑25份，改性納米二氧化娃8份;所述納米氧化鋅和硬 脂酸的質量比為1:0.7，所述納米氧化鋅的粒徑為50nm~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為 lOOnm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為1 · 10~1.23cm3/g;所述改性納米二氧化娃為 硅烷偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納米二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0037] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將煙膠片，納米氧化鋅，硬脂酸， N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹啉聚合體，噴霧炭黑，改性納 米二氧化硅和不溶性硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開煉機上薄通，最后下片冷卻， 得到納米橡膠支座專用材料。
[0038] 實施例6
[0039] 本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:煙膠片100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共6份，N-氧二亞乙基硫代氨基甲酰-Ν'-氧二亞乙基次磺酰胺0.3份，N-苯基- 萘胺2份、Ν-苯基-α-苯胺2份、2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體1份、Ν-苯基-Ν ' -環己基 對苯二胺2份，硫磺粉1份，膠體硫磺1份，不溶性硫磺1份，噴霧炭黑20份，改性納米二氧化娃 6份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.5，所述納米氧化鋅的粒徑為50nm~lOOnm; 所述噴霧炭黑的粒徑為lOOnm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為1.10~1.23cm 3/g;所 述改性納米二氧化娃為鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納米二氧化娃的粒徑為 20nm~55nm 〇
[0040] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將煙膠片，納米氧化鋅，硬脂酸， N-氧二亞乙基硫代氨基甲酰-Ν'-氧二亞乙基次磺酰胺，N-苯基-β-萘胺、N-苯基-α-苯胺、2， 2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體、Ν-苯基-Ν 環己基對苯二胺，噴霧炭黑，改性納米二氧化 硅和硫磺粉，膠體硫磺和不溶性硫磺依次加入密煉機中混煉后排膠，在開煉機上薄通，最后 下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0041 ] 實施例7
[0042]本實施例納米橡膠支座專用材料由以下重量份的原料制成:標準膠100份，納米氧 化鋅和硬脂酸共2份，二硫化二苯并噻唑0.1份，Ν-苯基-α-苯胺3份，膠體硫磺3份，噴霧炭黑 15份，改性納米二氧化硅3份;所述納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:0.3，所述納米氧化鋅 的粒徑為50nm~lOOnm;所述噴霧炭黑的粒徑為lOOnm~130nm，所述噴霧炭黑的DBP吸收值 為1.10~1.23cm 3/g;所述改性納米二氧化娃為鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化娃，所述納 米二氧化娃的粒徑為20nm~55nm〇
[0043] 本實施例納米橡膠支座專用材料的制備工藝為:將標準膠，納米氧化鋅，硬脂酸， 二硫化二苯并噻唑，N-苯基-α-苯胺，噴霧炭黑，改性納米二氧化硅和膠體硫磺依次加入密 煉機中混煉后排膠，在開煉機上薄通，最后下片冷卻，得到納米橡膠支座專用材料。
[0044] 表1為實施例1~7制備的納米橡膠支座專用材料的實驗結果
[0045]
[0046] 根據標準《橡膠支座第3部分:建筑橡膠支座》中天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座內 部橡膠材料的物理性能要求，從表1可以看出，本發明所述納米橡膠支座專用材料的拉伸強 度和拉斷伸長率分別提高了20%和7%以上，綜合力學性能顯著提高；正硫化時間有所縮 短，相對硫化速率提高;壓縮永久變形，老化后的拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率均在 允許范圍內且值域相對較小，紫外老化均未出現龜裂，膠料的回彈性及耐老化性能顯著提 尚。
[0047]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何限制，凡是根據發明技 術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術 方案的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:天然橡膠100 份，活性劑2~6份，促進劑0.1~1.0份，防老劑3~10份，硫磺1.5~3份，炭黑15~25份，改性 納米二氧化娃3~8份。2. 根據權利要求1所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，由以下重量份的原 料制成:天然橡膠100份，活性劑3~5份，促進劑0.2~0.7份，防老劑4~8份，硫磺1.6~2.5 份，炭黑16~20份，改性納米二氧化娃4~7份。3. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述天然橡膠 為煙膠片和標準膠中一種或兩種。4. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述促進劑為 秋蘭姆類促進劑、噻唑類促進劑和次磺酰胺類促進劑的一種或兩種以上。5. 根據權利要求4所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述秋蘭姆類促進 劑為一硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二硫化四甲基秋蘭姆或四硫化雙（1，5_亞 戊基）秋蘭姆;所述噻唑類促進劑為二硫化二苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑或2-巰基苯并噻 唑;所述次磺酰胺類促進劑為N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-2二環己基-2,2-二苯并 噻唑次磺酰胺、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧聯二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺或 N-氧二亞乙基硫代氨基甲酰-Ν'-氧二亞乙基次磺酰胺。6. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述防老劑為 Ν-苯基蔡胺、Ν-苯基-α-苯胺、2，2，4-二甲基1，2 -二氛化卩奎琳聚合體、Ν-苯基-Ν '-環己基 對苯二胺、Ν-苯基-Ν 異丙基-對苯二胺和Ν，Ν 二苯基-對苯二胺中的一種或兩種以上。7. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述硫磺為硫 磺粉、膠體硫磺、不溶性硫磺和升華硫磺中的一種或兩種以上。8. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述炭黑為粒 徑為100nm~130nm的噴霧炭黑，所述噴霧炭黑的DBP吸收值為1 · 10cm3/g~1.23cm3/g。9. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述活性劑為 納米氧化鋅和硬脂酸的混合物，所述混合物中納米氧化鋅和硬脂酸的質量比為1:(0.3~ 〇 · 7)，所述納米氧化鋅的粒徑為50nm~100nm〇10. 根據權利要求1或2所述的一種納米橡膠支座專用材料，其特征在于，所述改性納米 二氧化硅為硅烷偶聯劑或者鈦酸酯偶聯劑改性的納米二氧化硅;所述納米二氧化硅的粒徑 為20nm~55nm 〇
【文檔編號】C08K13/06GK106009093SQ201610680152
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月17日
【發明人】盛明勇, 王莫蓮, 馬向鋒, 羅文杰
【申請人】西安達盛隔震技術有限公司