高阻尼天然橡膠-滑動環(huán)復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、地震是一種難以預(yù)測且具有突發(fā)性，高頻率等特點(diǎn)的自然災(zāi)害。為避免地震造成的人員傷亡和降低經(jīng)濟(jì)損失，安裝隔震橡膠支座成為抵御地震破壞的有效方案。天然橡膠具有低壓縮永久變形和高彈性，而且其獨(dú)特的拉伸結(jié)晶性能使得其在大形變的過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和抗破壞能力。這使得天然橡膠成為了隔震橡膠支座的首選材料。但是天然橡膠在常溫區(qū)的阻尼性能不理想，這使得天然橡膠隔震支座在使用過程中需要鉛芯等外加阻尼裝置來協(xié)同作用。鉛芯在安裝使用過程中造成的鉛泄漏會

2、對環(huán)境造成不利的影響。
　　通過將高阻尼材料與天然橡膠物理共混的方法，制備出的高阻尼橡膠復(fù)合材料既能保證支座所需的力學(xué)強(qiáng)度又能大大地提高復(fù)合材料的阻尼性能。在應(yīng)用過程中，采用高阻尼復(fù)合材料制備的隔震支座可以避免其他外加阻尼裝置的使用。目前，具有高阻尼性能的滑動環(huán)材料越來越受到大家的注意。滑動環(huán)材料是一種新型的高聚物，其交聯(lián)點(diǎn)呈“8”字型，可以沿主鏈滑動和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)該材料受力發(fā)生變形時，“8”字型交聯(lián)點(diǎn)可以沿著分子鏈段自由移動和旋轉(zhuǎn)，

3、起到類似于滑輪一樣的作用。這使得分子鏈段呈現(xiàn)長度均一化，受力均一化，從而減少應(yīng)力集中的發(fā)生。因為這些效應(yīng)的存在，滑動環(huán)材料具有了一些特殊的性能，例如低的儲能模量，小的壓縮變形，小的應(yīng)力松弛，寬的頻率范圍內(nèi)的大阻尼系數(shù)等等。
　　本論文首次采用新型的“滑動環(huán)材料”作為阻尼相加入到天然橡膠基體中，制備了NR/SR復(fù)合材料;采用環(huán)氧天然橡膠作為界面相改善相容性并進(jìn)一步提高阻尼性能，制備了NR/ENR/SR復(fù)合材料。制備的天然橡膠/滑動環(huán)

4、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能通過原子力顯微鏡(AFM)，拉力機(jī)測試儀，動態(tài)力學(xué)性能分析儀(DMTA)，橡膠加工過程分析儀(RPA)和廣角X射線衍射能譜(WAXD)來進(jìn)行研究。原子力結(jié)果顯示，NR/SR復(fù)合材料中SR相的分散尺寸為5-10μm;加入相容劑之后，SR相在基體中具有均一性分散且相尺寸小于3μm。力學(xué)性能結(jié)果顯示，NR/SR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到12MPa，NR/ENR/SR復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度達(dá)到13MPa，兩者的拉斷伸長率均能達(dá)到770

5、％的水平。動態(tài)力學(xué)性能結(jié)果顯示，在0℃位置處，NR/SR復(fù)合材料在0℃的損耗因子從NR的0.1上升到了0.4; NR/ENR/SR復(fù)合材料的損耗因子可以達(dá)到0.75。橡膠加工過程分析儀用來研究在國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻率和形變范圍內(nèi)阻尼系數(shù)的變化情況，結(jié)果顯示NR/SR復(fù)合材料和NR/ENR/SR復(fù)合材料均能滿足國際標(biāo)準(zhǔn)中對于阻尼系數(shù)的要求。復(fù)合材料的滯后性能可以用來研究其在模擬地震條件下能量耗散能力的變化。結(jié)果顯示NR/SR復(fù)合材料和NR/E