CN103758212B - 一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔震技术领域，具体是涉及一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座。该钢板/聚氨酯叠层隔震支座包括支座主体；所述支座主体由钢板、聚氨酯弹性体板交替叠加粘接而成。其生产工艺要求相对钢板/橡胶叠层隔震支座低，质量高，性能优越，可作为建筑、桥梁、工业设备和贵重文物的隔震结构。本发明还涉及这种钢板/聚氨酯叠层隔震支座的制作方法。

Description

一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座及其制作方法

技术领域

本发明涉及隔震技术领域，具体是涉及一种用聚氨酯弹性体板代替钢板/橡胶叠层隔震支座中橡胶板的叠层隔震支座，该叠层隔震支座可作为建筑、桥梁、工业设备和贵重文物的隔震结构；本发明还涉及这种叠层隔震支座的制作方法。

背景技术

目前，叠层隔震支座在隔震减振领域得到广泛应用，其中较为成熟是钢板/橡胶叠层隔震支座。钢板/橡胶叠层隔震支座的制作工艺是将未硫化橡胶片和施行过粘接处理的内插钢板层贴合，成型后，再将它放入模具内高温定型硫化(赵瑞时，隔震用迭层橡胶座的硫化过程及其热分析[J]，《世界橡胶工业》，2003年02期)。当橡胶内部欠硫橡胶和内插钢板之间粘接不良、或制品的水平弹性常数与设计目标值相差过大时，固有震动频率发生变化，就会起不到预期的隔震效果，所以迭层橡胶硫化条件设定存在着相当的难度。因而，钢板/橡胶叠层隔震支座生产工艺要求高，质量难以控制。

发明内容

本发明目的在于，提供一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座，该钢板/聚氨酯叠层隔震支座的生产工艺要求相对钢板/橡胶叠层隔震支座低，质量高，性能优越，可作为建筑、桥梁、工业设备和贵重文物的隔震结构。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座，包括支座主体；所述支座主体由钢板、聚氨酯弹性体板交替叠加粘接而成。

作为上述技术方案的改进，所述支座主体两外层均为聚氨酯弹性体板。

本发明还提供一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座的制作方法，其包括以下步骤：

1）、制作聚氨酯弹性体板

聚氨酯弹性体板的制作包括以下步骤：

a、取25-30质量份聚酯多元醇和35-45质量份多异氰酸酯，在50-60℃下反应6-8h，制作得到预聚物A；

b、将步骤a得到的预聚物A、6-12质量份扩链剂加热至50℃后，混合并搅拌均匀，然后浇注于已预热的模具中注塑成型，再将注塑成型得到的半成品于100-120℃下后硫化12-24h，最后于20-35℃下放置5天即得到聚氨酯弹性体板；

2）制作支座主体

将聚氨酯粘胶剂涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于20-35℃下干燥10min，再将已涂聚氨酯粘胶剂的聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，最后于60-120℃下加压粘接成型。

进一步的，步骤1）中，聚酯多元醇为聚癸二酸丙三醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,2-丙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丙三醇酯中的一种或多种。更进一步的，聚酯多元醇的平均分子量为3000-4000，并经脱水处理。

进一步的，步骤1）中，多异氰酸酯为甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。

进一步的，步骤1）中，扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、丙二醇对氨基苯甲酸酯中的一种或两种。

进一步的，步骤2）中，钢板为A3碳素结构钢。

进一步的，步骤2）中，钢板的表面处理方式为：将钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗。

进一步的，步骤2）中，加压粘接成型的成型压力为3-8MPa，加压时间为180-360min。

与钢板/橡胶叠层隔震支座相比，本发明钢板/聚氨酯叠层隔震支座具有以下有益效果：

1、力学性能好。聚氨酯弹性体的负载支撑容量大，比橡胶有更高的承载能力。在相同硬度下，聚氨酯弹性体的拉伸强度、撕裂强度优于橡胶，具有高弹性、高伸长率、滞后时间长、阻尼性能好等特点。同时，聚氨酯弹性体耐疲劳性、抗冲击性及抗震动性好。本发明为一种用聚氨酯弹性体板代替钢板/橡胶叠层隔震支座中橡胶板的叠层隔震支座，因而其力学性能比钢板/橡胶叠层隔震支座好。

2、便于加工成型。现有的钢板/橡胶叠层隔震支座需在高温条件下(>140℃)经较长时间硫化成型，当橡胶内部欠硫橡胶和内插钢板之间粘接不良、或制品的水平弹性常数与设计目标值相差过大时，固有震动频率发生变化，就会起不到预期的隔震效果，所以迭层橡胶硫化条件设定确实存在着相当的难度(赵瑞时.隔震用迭层橡胶座的硫化过程及其热分析[J].世界橡胶工业，2003.2)。本发明直接采用已固化成型、性能稳定的聚氨酯弹性体板，可以避免叠层橡胶硫化中橡胶内部欠硫橡胶或内插钢板之间粘接不良等问题；同时，本发明中叠层隔震支座的制作不需要高温硫化定型环节，只需在60-120℃下粘接即可成型，其加工成型更为便利，产品质量更可控。

3、制作成本低。本发明中叠层隔震支座的制作不需要高温硫化定型环节，其制作工艺更简便。基于材料和加工成本核算，本发明钢板/聚氨酯叠层隔震支座的成本低于相同规格的钢板/橡胶叠层隔震支座。

附图说明

图1为本发明钢板/聚氨酯叠层隔震支座其中一个实施例的结构示意图。

附图标记说明：1-支座主体，2-钢板，3-聚氨酯弹性体板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。

图1所示为本发明钢板/聚氨酯叠层隔震支座其中一个实施例。

参见图1，该钢板/聚氨酯叠层隔震支座包括支座主体1，所述支座主体1由钢板2及聚氨酯弹性体板3交替叠加粘接而成，并且所述支座主体两外层均为聚氨酯弹性体板3。所述钢板2、聚氨酯弹性体板3的厚度均为20mm。应该理解，所述钢板、聚氨酯弹性体板的厚度还可以为其它值，如2-20mm中其它数值。

以下为上述钢板/聚氨酯叠层隔震支座几种制作方法。

制作方法一、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取29质量份经脱水处理的聚己二酸-1,4-丁二醇酯（平均分子量为3800）和43质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在55℃下反应8小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、11质量份3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于115℃下后硫化15小时后，在32℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK8306B60涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于30℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于120℃、8MPa下加压360min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

制作方法二、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取26质量份经脱水处理的聚己二酸-1,2-丙二醇酯（平均分子量为3200）和38质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在55℃下反应6小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、7质量份丙二醇对氨基苯甲酸酯加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于105℃下后硫化22小时后，在25℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK1351B25涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于25℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于80℃、4MPa下加压240min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

制作方法三、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取30质量份经脱水处理的聚己二酸乙二醇酯（平均分子量为3000）和45质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在60℃下反应6小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、12质量份3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于100℃下后硫化24小时后，在35℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK8306B60涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于30℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于120℃、8MPa下加压360min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

制作方法四、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取28质量份经脱水处理的聚癸二酸丙三醇酯（平均分子量为3500）和40质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在55℃下反应7小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、8质量份3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于110℃下后硫化18小时后，在30℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK1351B25涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于25℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于60℃、3MPa下加压180min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

制作方法五、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取27质量份经脱水处理的聚己二酸一缩二乙二醇酯（平均分子量为3600）和41质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在55℃下反应7小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、9质量份丙二醇对氨基苯甲酸酯加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于110℃下后硫化18小时后，在30℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK8306B60涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于30℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于110℃、8MPa下加压360min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

制作方法六、包括以下步骤：

1）制作聚氨酯弹性体板

取25质量份经脱水处理的聚己二酸乙二醇丙三醇酯（平均分子量为4000）和35质量份甲苯-2,4-二异氰酸酯，在50℃下反应8小时，制作得到预聚物A；

将所制得的预聚物A、6质量份丙二醇对氨基苯甲酸酯加热至50℃后，混合并搅拌5分钟，然后浇注于已预热至105℃并涂覆有FrekotePUR-100脱模剂的模具中，成型1小时后脱模，再于120℃下后硫化12小时后，在20℃下存放5天即得到聚氨酯弹性体板。

该聚氨酯弹性体板水平截面形状为1500mm×500mm的矩形，厚度为20mm，其性能指标符合GB20688.3-2006标准所规定的要求。

2）制作支座主体

选取与步骤1）中聚氨酯弹性体板尺寸相同的A3碳素结构钢作为钢板，并对钢板进行表面处理，具体是对钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗一次。

将聚氨酯粘胶剂MacroplastUK8306B60涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于25℃下干燥10min，再将聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，并于100℃、6MPa下加压300min粘接成型即可得到支座主体。该支座主体的两外层为聚氨酯弹性体板。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种钢板/聚氨酯叠层隔震支座，包括支座主体；其特征在于：所述支座主体由钢板、聚氨酯弹性体板交替叠加粘接而成，所述支座主体两外层均为聚氨酯弹性体板；

其中，所述钢板/聚氨酯叠层隔震支座的制作方法，包括以下步骤：

1)、制作聚氨酯弹性体板

聚氨酯弹性体板的制作包括以下步骤：

a、取25-30质量份聚酯多元醇和35-45质量份多异氰酸酯，在50-60℃下反应6-8h，制作得到预聚物A；

b、将步骤a得到的预聚物A、6-12质量份扩链剂加热至50℃后，混合并搅拌均匀，然后浇注于已预热的模具中注塑成型，再将注塑成型得到的半成品于100-120℃下后硫化12-24h，最后于20-35℃下放置5天即得到聚氨酯弹性体板；

2)制作支座主体

将聚氨酯粘胶剂涂于聚氨酯弹性体板、以及已表面处理的钢板上，然后于20-35℃下干燥10min，再将已涂聚氨酯粘胶剂的聚氨酯弹性体板、钢板交替叠加，最后于60-120℃下加压粘接成型。

2.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤1)中，聚酯多元醇为聚癸二酸丙三醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸-1,2-丙二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸一缩二乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丙三醇酯中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤1)中，聚酯多元醇的平均分子量为3000-4000，并经脱水处理。

4.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤1)中，多异氰酸酯为甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤1)中，扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、丙二醇对氨基苯甲酸酯中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤2)中，钢板为A3碳素结构钢。

7.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤2)中，钢板的表面处理方式为：将钢板表面作喷砂处理，再用三氯乙烯清洗。

8.根据权利要求1所述的钢板/聚氨酯叠层隔震支座，其特征在于：步骤2)中，加压粘接成型的成型压力为3-8MPa，加压时间为180-360min。