一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物及其制备方法、用途与流程

1.本发明涉及一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物及其制备方法、用途。


背景技术：

2.在传统的建筑隔震领域亦或桥梁工程中的隔震橡胶支座，主要采用天然橡胶，通常只要天然橡胶材料体系配合得当，其会具有优异的力学性能，能够满足减震设计要求。但随着我国对海洋资源的开发，一系列大型近海工程的建设，近海设施的隔震支座面临复杂、恶劣的海洋环境和地震的共同作用。致使位于浪溅区和潮汐区的支座，不仅会受到空气中紫外线、温度、臭氧等作用，引起橡胶老化，也可能遭受海洋中随海水、海风、海雾运动的有害离子缓慢侵蚀支座的海蚀作用。与天然橡胶保护层相比，氯丁橡胶保护层在保持与内层胶的黏接不受影响的前提下，热空气老化性能、耐臭氧老化性能更好，但低温性能较差，且氯丁橡胶成本更高，加工性能更差。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，该组合物具有优异的耐盐水性、耐热老化性和耐低温性。
4.为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
5.一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，以重量份计，所述组合物包括以下组分：
[0006][0007]
所述硫化体系包括硫化剂、吸酸剂和硫化促进剂，所述硫化剂选自硫磺和过氧化二异丙苯中的一种或两种的组合，所述吸酸剂选自氧化锌和氧化镁中的一种或两种的组合，所述促进剂选自二硫化二苯并噻唑和乙撑硫脲(2-硫醇基咪唑啉)中的一种或两种的组合；
[0008]
所述相容剂选自为氯化丁基橡胶。
[0009]
在本发明的一些实施方式中，以重量份计，所述组合物包括以下组分：
[0010][0011]
在本发明的一些实施方式中，所述硫化剂为1-2份，吸酸剂为5-7份，硫化促进剂为1.5-2份。
[0012]
在本发明的一些实施方式中，所述硫化体系为氧化锌、氧化镁、硫磺和二硫化二苯并噻唑dm。
[0013]
在本发明的一些实施方式中，所述硫化体系为氧化锌、氧化镁、过氧化二异丙苯dcp和乙撑硫脲(2-硫醇基咪唑啉)na-22。
[0014]
本发明人通过研究发现，通过在天然橡胶和氯丁橡胶的并用体系中，采用特定的硫化体系和相容剂，可以实现并用胶组合物优异的耐盐水性、耐热老化性和耐低温性。单独采用天然橡胶，虽然能够满足减震设计要求，但盐水溶胀率高，耐盐水性能、热空气老化性能、耐臭氧老化性能差。单独采用氯丁橡胶，虽然也能够满足减震设计要求，但耐低温性能差，适用于我国南部热带，亚热带地区。通过选择特定的硫化体系，可以进一步提高并用胶的耐热老化性和耐低温性，通过加入特定相容剂，可以进一步提高并用胶的耐盐水性和耐老化性。
[0015]
在本发明的一些实施方式中，所述组合物还包括增强剂30-50份，防老剂2-4份，软化剂4-6份。
[0016]
进一步地，所述增强剂为炭黑，进一步优选地，所述增强剂为炭黑n330。
[0017]
进一步地，所述防老剂选自防老剂4010和防老剂rd中的一种或两种的组合。
[0018]
进一步地，所述软化剂为硬脂酸。
[0019]
本发明进一步提供上述耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0020]
1)将所述天然橡胶和氯丁橡胶加入密炼机中混炼，加入除硫化剂、促进剂之外的组分进行混炼，得到一段混炼胶；
[0021]
2)将所述一段混炼胶加入密炼机中，加入硫化剂和促进剂进行混炼，得到所述组合物。
[0022]
在一些具体实施方案中，所述方法包括以下步骤：
[0023]
1)将所述天然橡胶和氯丁橡胶同时加入密炼机中混炼1-10min，加入除硫化剂、促进剂之外的组分进行混炼1-10min，混炼温度达到100-120℃，排胶，冷却、放置6-10小时，得到一段混炼胶；
[0024]
2)将所述一段混炼胶加入密炼机中混炼0.5-5min，加入硫化剂和促进剂进行混炼1-4min，混炼温度达到80-100℃，排胶，冷却、放置6-10小时，得到所述组合物
[0025]
进一步地，所述步骤1)、2)的密炼机中的密炼室初始温度均为60-80℃，混炼转子转速均为30-50r/min。
[0026]
本发明进一步提供了上述耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物硫化后得到的橡胶。
[0027]
本发明进一步提供了上述耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物用于耐海水橡胶支座中的用途。
[0028]
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
[0029]
采用天然橡胶和氯丁橡胶并用，可以兼顾二者的优势性能，并用胶组合物能够实现良好的耐盐水性、耐热老化性和耐低温性。
[0030]
采用特定的硫化体系，使得并用胶组合物形成天然橡胶和氯丁橡胶的化学共聚体，可以改善天然橡胶的疲劳寿命，降低天然橡胶盐水溶胀率，进而提高组合物的耐老化性和耐低温性。
[0031]
采用特定的相容剂，可以增加天然橡胶/氯丁橡胶的相容性，进一步提高并用胶的耐老化性和耐盐水性。
具体实施方式
[0032]
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。
[0033]
实施例1
[0034]
本例提供一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，其组分参见表1。
[0035]
其中1#硫化体系组成为：硫磺1份、氧化锌5份、氧化镁2份、促进剂dm 2份；2#硫化体系组成为：dcp 1份、氧化锌5份、氧化镁2份、促进剂na-22 2份。
[0036]
混炼胶加工工艺如下：
[0037]
胶料分两段在密炼机中混炼。密炼室初始温度均为70℃，混炼转子转速均为40r/min。
[0038]
一段混炼工艺为：将氯丁橡胶和天然橡胶生胶同时加入密炼机中，混炼2min后，依次加入防老剂、软化剂、吸酸剂、炭黑。混炼5min，混炼温度达到110摄氏度，排胶，冷却、停放8小时，得到一段混炼胶。
[0039]
二段混炼工艺：将一段混炼胶加入密炼机中，混炼1分钟，加入硫化剂，促进剂，混炼2min，混炼温度达到90摄氏度，排胶，冷却，停放8小时。
[0040]
实施例2
[0041]
本例提供一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，具体参见表1。
[0042]
实施例3
[0043]
本例提供一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，具体参见表1。
[0044]
实施例4
[0045]
本例提供一种耐海水橡胶支座用天然橡胶氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，具体参见表1。
[0046]
对比例1
[0047]
本例提供一种天然橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，组合物不含有氯丁橡胶，具体参见表1。
[0048]
对比例2
[0049]
本例提供一种氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，组合物不含有天然橡胶，具体参见表1。
[0050]
对比例3
[0051]
本例提供一种天然橡胶氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，组合物不含有相容剂，具体参见表1。
[0052]
对比例4
[0053]
本例提供一种天然橡胶氯丁橡胶组合物，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于组合物的组分不同，组合物含的相容剂不在本发明范围内，具体参见表1。
[0054]
表1：实施例1-4、对比例1-4组合物的组分，份数为重量份
[0055][0056]
对实施例1-4以及对比例1-4的组合物的物理机械性能以及老化性能、盐水溶胀率、脆性温度进行测试，测试方法为所述性能的常规通用测试方法，结果如表2所示。
[0057]
表2实施例1-4、对比例1-4组合物性能结果
[0058][0059]
隔震支座对改性橡胶的力学性能要求是，硬度要小、拉伸强度要大、伸长率要大，
经老化试验后，橡胶硬度会增加，拉伸强度和伸长率会降低。从实施例与对比例试验数据分析可知，实施例3与实施例1相比，用硫化体系2#替换1#，组合物初始的强度、伸长率等力学性能得到改善，耐老化性也得到部分改善；实施例3与对比例4相比，可得出本发明使用的相容剂氯化丁基橡胶，相比于其他相容剂顺丁橡胶，可以提高并用胶产品的力学性能、耐老化性能。
[0060]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0061]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。