[发明专利]多向牵制插线板结构高阻尼复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种高阻尼复合材料，具体涉及多向牵制插线板结构高阻尼复合材料及其制备方法。

背景技术

在建筑、桥梁等工程领域需要通过提高材料的阻尼性能来消耗掉外界作用力引起的振动，以增强建筑、桥梁抵御碰撞、地震等灾害能力。材料的阻尼机理是通过材料在外力作用下利用分子内部及分子间的内摩擦生热耗散掉，从而达到减震、耗能的目的。因此，增大材料分子内部及分子间内摩擦力成为提高减震、耗能能力的关键。

近年来人们通过实验对不同材料研究、改性，以期提高材料的阻尼性能获得良好的减震、耗能作用，但多局限于通过影响材料玻璃化转变温度（Tg）来提高材料的阻尼性能。另外，日本东京工业大学等科研机构提出将压电陶瓷与导电炭黑共混到材料中，制备成压电型聚合物的设想，该设想的阻尼机理基于振动机械能—电能—热能间的转换损耗，对材料自身玻璃化转变温度的依赖性较小，理论上可以应用于任何一种聚合物材料，能有效拓宽材料应用温度范围，但由于无机压电粒子与聚合物材料间不匹配，两种材料间的相容性较差，二者之间的内摩擦作用有限，因此在提高减震阻尼效果上也非常有限。近年来通过不同材料化学键相互作用、相互穿插，在材料内部形成微观穿插结构技术多用于提高材料的力学性能（强度、伸长），和降低气体、液体在材料中的透过性，但用于提高材料阻尼性能，特别是化学架桥剂使各材料间具备“多向牵制插线板结构”来提高材料阻尼、减震性能，提升材料减震耗能作用的尚未见文献和应用报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服材料大分子内部及分子间内摩擦作用力小、受玻璃化转变温度影响大等缺陷的多向牵制插线板结构高阻尼复合材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

多向牵制插线板结构高阻尼复合材料，其特征在于：

由100重量份橡胶基材、35-40重量份硬相阻尼材料及74.2-96.2重量份阻尼辅材共混组成，在机械剪切下充分混合，达到组份间相互穿插的分散效果，利用1重量份化学架桥剂在各材料之间生成化学键，形成互相牵制的插线板结构。

所述的橡胶基材为70-100重量份天然橡胶和0-30重量份丁苯橡胶或顺丁橡胶。

所述的硬相阻尼材料选取熔点为90-98℃的石油树脂。

所述的化学架桥剂选取N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺。

所述的阻尼辅材包含有：5重量份氧化锌、1重量份硬脂酸、4-8重量份石墨、10-15重量份绢云母粉、40-50重量份细粒子炭黑、1.5重量份防老剂D、10-13重量份机油、1.2重量份促进剂M和1.5重量份硫磺。

所述的多向牵制插线板结构高阻尼复合材料的制备方法，其特征在于：

具体步骤为：

使用双辊开炼机，将辊距调至0.5mm，在40~50℃下将70-100重量份天然橡胶塑炼3分钟，加入0~30重量份丁苯橡胶或顺丁橡胶，共混均匀，依次加入1.5重量份防老剂D，40-50重量份细粒子炭黑，待温度升至80℃以上时依次加入5重量份氧化锌，1重量份硬脂酸，35-40重量份石油树脂，10-13重量份机油，4-8重量份石墨，10-15重量份绢云母粉，1.5重量份硫磺，1.2重量份促进剂M，1重量份N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺混合均匀，停放、出片，按照交通行业标准《公路桥梁高阻尼隔震橡胶支座》中HDR(Ⅰ) -D250-重量份10/8支座图纸加工钢板，与炼好的胶片在135℃下通过化学架桥剂在各材料之间充分架桥形成测试制品。

    本发明具有以下优点：

本发明的高阻尼复合材料通过化学助剂对不同材料进行“架桥”形成结构稳定、互相穿插、多向牵制的“插线板结构”。材料在外力激励时不同材料分子链与自身及其它分子链间偏移，由于分子链间的“架桥”牵制作用，使得分子链间难以产生相对滑移，在大量范德华力作用下使外界机械能转化为内能耗散掉。同时这些不同分子链间的“架桥”使各材料间紧密结合，在外力作用下协同作用，充分发挥各自特性，使材料具有优异的阻尼效果。

本发明所描述的新型高阻尼复合材料，采用多种材料共混制得，利用化学架桥剂在各材料间“架桥”，不同分子链间通过“架桥”化学键紧密连接，使各材料的自身力学特性得以协同发挥，增强材料的耗能效果，大幅提高了材料阻尼性能。经广州大学工程抗震研究中心测试，其等效阻尼比达到23%，远远高于普通橡胶材料2%～4%的阻尼比，充分验证了本发明的高阻尼复合材料的优异阻尼特性。

附图说明

图1为多向牵制插线板结构图。