NR_NBR高阻尼橡胶支座的制备与性能研究.pdf

摘要

高阻尼橡胶隔震支座是一种具有广阔发展前景的新型支座，隔震性和环保性都优

于传统支座。其中，优良的高阻尼橡胶原料是制作隔震支座的先决条件，所以，探索

和开发优异性能的橡胶材料并应用于高阻尼隔震支座有重要意义。

本文设计了高阻尼橡胶复合材料的新配方，制备了四种不同配比的试样，分析了

橡胶材料的硫化性能、静态和动态力学性能、阻尼性能和微观物理性能。基于材性试

验，选择了优良的橡胶配方制备高阻尼隔震支座，并通过试验和有限元模拟相结合的

方法对支座的压-剪力学性能进行了系统研究。主要的工作内容与结论包括：

（1）以天然橡胶和丁腈橡胶为基底材料，添加氯丁橡胶、促进剂DM和硫磺等小

料混炼成生胶进行硫化试验，按照测出的最佳硫化温度和时间，分别硫化制备

NR/NBR配比为100/0、85/15、70/30和50/50的四组橡胶样品。结果表明NR/NBR比

值的减小会缩短硫化温度且增大扭矩。

（2）对四组样品进行了静态拉伸、邵氏A硬度和电镜测试，结果表明NR/NBR

比值越小，复合橡胶的硬度越大，混合性越差，但拉伸相关性能的量化值先增加后减

小，其中配比为85/15的橡胶极限强度达18.9MPa，撕裂强度达112.1MPa，拉伸性能

优异。

（3）基于应变幅值、荷载频率和温度等因素，对样品进行了DMA粘弹性性能测

试。研究表明，储能模量、损耗模量、损耗因子随应力振幅和载荷频率的增加而增加。

温度影响下，NBR的加入使橡胶表现为阻尼峰值较高且玻璃化温度实现可调控，其中

共混比为85/15的橡胶有限温域大且波谷阻尼值高。

（4）在十二种加载工况下，四组橡胶样品的动态剪切性能试验结果显示，频率、

幅值对于橡胶的剪切性能影响显著，滞回曲线包络面积随NBR用量的增大先增大后减

小，其中共混比为85/15的橡胶滞回曲线最饱满，力学性能优异。相比之下耗能量最大，

最适合作为高阻尼隔震支座的橡胶材料。

（5）以85/15的胶料为基础，设计了一种高阻尼减振隔震支座，开展了力学试验

研究，表征隔震支座力学性能的水平刚度和阻尼比等参数表现优异。同时进行了相应

的数值仿真，仿真结果与试验结果吻合度较高，表明该种支座具有广阔的应用前景。

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Abstract

Highdampingrubberisolationbearingisanewtypeofbearingwithbroaddevelopment

prospects.Itsisolationandenvironmentalprotectionarebetterthantraditionalbearings.

Amongthem,excellenthighdampingrubbermaterialisaprerequisitefortheproductionof

isolationbearings.Therefore,itisofgreatsignificancetoexploreanddeveloprubber

materialswithexcellentperformanceandapplythemtohighdampingisolationbearings.

Inthispaper,anewformulationofhighdampingrubbercompositeswasdesigned,and

fourdifferentproportionsofsampleswereprepared.Thevulcanizationproperties,staticand

dynamicmechanicalproperties,dampingpropertiesandmicroscopicphysicalpropertiesof

rubbermaterialswereanalyzed.Basedonthematerialtest,theexcellentrubberformulawas

selectedtopreparethehighdampingisolationbearing,andthecompr