丁基橡膠-天然橡膠復合材料的制備及性能研究.pdf

1、基于先進的“基礎隔震”理念，疊層橡膠隔震支座是提高建筑物抗震能力、降低地震帶來的生命財產損失的重要制件。目前隔震支座用橡膠材料主要選用具有拉伸誘導結晶性能的天然橡膠，具有隔震支座所需的高強度、高彈性、低壓縮永久變形性能，但其阻尼性能差，不能滿足高阻尼隔震支座用橡膠材料的需求。因此，設計和制備兼具高阻尼、高強度、高彈性等性能的隔震支座用新型橡膠復合材料具有重要的意義。
　　本論文采用特殊的共混工藝將阻尼性能優(yōu)異的丁基橡膠(IIR)與

2、天然橡膠(NR)按照不同配比共混并用，得到了一系列NR/IIR復合材料。通過掃描電鏡(SEM)、高分辨率透射電鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)等觀察復合材料的微觀結構、微觀分散等情況;使用微機控制型萬能實驗機、動態(tài)力學分析儀(DMTA)、橡膠加工分析儀（RPA）等研究復合材料的動態(tài)力學性能和靜態(tài)物理機械性能;應用高低溫拉伸試驗機和上海光源同步輻射WAXD，探索復合材料的拉伸結晶及雙拉伸結晶現(xiàn)象。研究了丁基橡膠的預硫化工藝（溫度、時間

3、）對復合材料的共硫化特性、力學性能等的影響;將一種高異戊二烯含量的異丁烯和異戊二烯嵌段共聚物作為NR和IIR并用相容劑，研究了相容劑的用量對復合材料微觀結構、動態(tài)力學性能及物理機械性能的影響及機理。論文的主要工作成果如下:
　　(1)隨著IIR用量的增加，NR/IIR復合材料的阻尼溫域拓寬，損耗因子提高，表現(xiàn)出了很好的阻尼特性。NR/IIR并用比為90/10時，tanδ峰值能達到1.0，比純NR提高了18％，有效阻尼溫域從-59.

4、6℃到-29.5℃，比純NR向高溫區(qū)域移動了10℃左右。由于天然橡膠和丁基橡膠具有拉伸誘導結晶的特性，因此NR/IIR復合材料也表現(xiàn)出一定的拉伸結晶特性。在NR中加入IIR時，隨著IIR組分的增加其力學性能有明顯的下降，當配比達到NR/IIR(60/40)時，其拉伸強度由NR的27.9MPa下降到共混膠的9.6MPa，降低了66％，這主要是因為NR和IIR二者的相容性較差且很難進行共硫化造成力學性能較差。
　　(2)添加一種新型相

5、容劑（高異戊二烯含量的異丁烯和異戊二烯嵌段共聚物）制備NR/IIR(80/20)橡膠復合材料。加入相容劑后，材料的界面相互作用區(qū)域變得更寬更明顯，表明相容效果得到明顯改善。與未添加相容劑的樣品比較，該復合材料表現(xiàn)出更高的阻尼性能，200％應變下的損耗因子tanδ值提高了120％之多;當加入4.0份相容劑時，復合材料的拉伸強度從19.1MPa增加到21.6MPa，增加了13.1％。因此，加入相容劑的NR/IIR復合材料獲得了更好的阻尼性能

6、，在橡膠支座領域具有很好的應用前景。
　　(3)將在140℃下預硫化20分鐘的丁基橡膠用于NR/IIR橡膠復合材料的制備，與傳統(tǒng)工藝NR/IIR橡膠復合材料相比，材料的整體力學強度均有大幅度的提高。NR/IIR共混比為70/30時，NR/IIR橡膠復合材料的拉伸強度又13.0MPa提高到20.9MPa，提高了61％，撕裂強度由30.9KN/m提高到41.2KN/m，提高了33％。丁基橡膠經過預硫化后，NR/IIR橡膠復合材料試樣的