軌下膠墊橡膠複合材料組合物的製作方法
2023-08-05 18:28:46
專利名稱：軌下膠墊橡膠複合材料組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種材料組合物，特別是涉及一種軌下膠墊橡膠複合材料組合物。
背景技術：
現今鐵路軌道普遍存在的突出問題是軌道剛度偏大，線路彈性不足的問題，此引起輪軌系統的振動及噪聲危害日趨嚴重，表現為軌道早期破損、部件壽命縮短、線路狀況惡化、維護費用大加。同時，使鐵路沿線附近對振動敏感的設施遭到損傷，幹撓環境，影響提速和高速鐵路的發展。為妥善解決這一問題，國內外鐵路專家認為，有必要設法降低軌道剛度，提高線路彈性，通常採用的措施是在軌下設置彈性橡膠墊板。混凝土枕軌道的垂向彈性主要是由軌下橡膠墊板提供。軌下橡膠墊板作為鋼軌扣件的重要組成部件，其性能與狀態不僅關係到鋼軌扣件結點工作的可靠性，還關係到列車走行軌路的平順性，支配著養路工作的經濟性。目前，廣泛使用混凝土枕用60-10-11型軌下橡膠墊板存在的主要問題是，剛度過大(一般為100～120MN/m)，老化快(使用幾個月其剛度一般為150～200MN/m)、耐磨耐壓性能差、壽命短(平均使用壽命不到5年)，未能充分發揮其在軌道結構中的緩衝及減振作用。用多開槽的辦法雖可降低剛度，但加速了橡膠墊板的老化和破壞。中國專利CN1230565公開了一種橡膠基複合材料，它是在傳統橡膠配方中加入具有三維立體四針狀的氧化鋅晶須，其中各組分含量是，生膠60～90％、促進劑0.1～1.0％、防老劑0.5～1.5％、氧化鋅粉2～10％硫磺2～10％、氧化鋅晶須1～30％。主要用於製備耐磨和防滑橡膠製品，如汽車輪胎、剎車材料等。
發明內容
本發明的目的在於提供一種材料力學性能、抗老化性能、耐磨性能及減振降噪性能大幅度提高，用作鐵路軌下橡膠墊板的軌下膠墊橡膠複合材料組合物。
本發明軌下膠墊橡膠複合材料組合物其組分按重量份計，包括基體膠料100、促進劑1～5、防老劑1～3、納米氧化鋅粉2～10、硫化劑0.2～1.5、炭黑30～60、無機填料30～60、四針狀氧化鋅晶須0.5～10、以及偶聯劑0.2～5。基體膠料由天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠組成，其配合比例按重量份計是，天然橡膠40～80、丁苯橡膠10～30、順丁橡膠10～30份。其中，促進劑為橡膠常用促進劑，如CZ、NOBS、促M等；防老劑為橡膠常用防老劑，如防老劑A、防老劑B、防4010、防震4010-NA等；硫化劑為硫磺、過氧化苯甲酸等；無機填料是高嶺土、白炭黑和碳酸鈣中的一種或一種以上；四針狀氧化鋅晶須按中國專利ZL97107607.3中的工藝製備，具有特殊的三維立體四針狀結構，每根針狀體長10～200μm，根部直徑0.1～10μm，使用時需用偶聯劑進行表面處理，處理方式是，先用0.3～5％鈦酸酯類偶聯劑，如NDZ-201、NDZ-101的丙酮溶液(或其它溶劑如乙醇等)對其進行表面處理，以改善體系相容性。表面處理也可用其它類型偶聯劑，如矽烷類A-189、A-845-4、Si-69、KH-560、KH-590等。處理方式可先預處理，也可將偶聯劑加入到組分中一起混煉，但前者效果更好；納米氧化鋅粉按下述方法製得以硝酸鋅為主要原料，以尿素作為沉澱劑，於70～100℃水溶液中經化學反應得到前驅體，再於200～400℃溫度下焙燒1～3小時，製得納米氧化鋅粉。納米氧化鋅粉為球狀粒子，平均直徑20～40μm。
本發明軌下膠墊橡膠複合材料組合物的優點在於，在以天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠為基體的橡膠複合材料及其配方中加入了四針狀氧化鋅晶須和納米氧化鋅粉，使所得軌下膠墊板靜剛度保持在50～70MN/m，與現有軌下橡膠墊板相比，其力學性能、抗老化性能、耐磨性能及減振降噪性能等都獲得了顯著的提高。
具體實施方案
圖1氧化鋅晶須的電子顯微照片圖2經偶聯劑表面處理後氧化鋅晶須的電子顯微照片圖3納米氧化鋅電子顯微照片實施例1～4及比較例1～3的基體膠料的組成按重量份計，天然橡膠70份、丁苯橡膠20份及順丁橡膠10份。其餘配方均按重量份計，如表1所示。其製備過程是，用丙酮作溶劑將鈦酸酯偶聯劑配製成1％的溶液，放入氧化鋅晶須，浸泡30份鍾，取出烤乾後，於130±5℃溫度下烘烤40分鐘備用。將天然橡膠用開煉機塑煉至門尼粘度小於60，依次加入丁苯橡膠、順丁橡膠、填料及其它助劑，混煉均勻後加入預處理的氧化鋅晶須和納米氧化鋅粉末，包輥狀態下混煉至均勻，得軌下膠墊橡膠複合材料組合物，出片後停放6小時，用平板硫化機在145℃溫度下硫化20分鐘，成型為橡膠軌枕墊。其檢測性能指標如表1所示。
比較例的製備工藝同實施例，只是在配方中不加氧化鋅晶須和納米氧化鋅粉末，其檢測性能指標如表1所示。
表1軌下膠墊橡膠複合材料組合物配方(按重量份計)及性能
權利要求
1.一種軌下膠墊橡膠複合材料組合物，其組分包括基體膠料、促進劑、防老劑、硫化劑、炭黑、無機填料、偶聯劑及四針狀氧化鋅晶須，其特徵在於組分中還含有納米氧化鋅粉，配合比例按重量份計，基體膠料100份、促進劑1～5份、防老劑1～3份、納米氧化鋅粉2～10份、硫化劑0.2～1.5份、炭黑30～60份、無機填料30～60份、四針狀氧化鋅晶須0.5～10份、以及偶聯劑0.2～5份，其中，基體膠料由天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠組成，其配合比例按重量份計是，天然橡膠40～80、丁苯橡膠10～30、順丁橡膠10～30份。
2.如權利要求1所述的軌下膠墊橡膠複合材料組合物，其特徵在於四針氧化鋅晶須需用偶聯劑進行表面處理。
3.如權利要求1所述軌下膠墊橡膠複合材料組合物，其特徵在於無機填料是高嶺土、白炭黑和碳酸鈣中的一種或一種以上。
全文摘要
本發明提供一種軌下膠墊橡膠複合材料組合物,其組分包括基體膠料100份、促進劑1～5份、防老劑1～3份、納米氧化鋅粉2～10份、硫化劑0.2～1.5份、炭黑30～60份、無機填料30～60份、四針狀氧化鋅晶須0.5～10份、以及偶聯劑0.2～5份,其中,基體膠料由天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠組成。該材料製備的軌下膠墊靜鋼度值為50～70MN/m,拉伸強度提高10～30%,老化後強度下降值減少15～40%,耐磨性提高15～50%,振動衰減係數提高20～50%,降噪音效果提高5～20%。主要用作高速鐵路、提速鐵路和普通鐵路減振用軌下膠墊板,也可用作其它橡膠減振製品。
文檔編號C08L7/00GK1368518SQ0211343
公開日2002年9月11日 申請日期2002年3月8日 優先權日2002年3月8日
發明者周祚萬, 王小文, 楊世德 申請人:成都仁泰實業有限責任公司