CN105524467B

CN105524467B - 弹性胶泥及其制备方法

Info

Publication number: CN105524467B
Application number: CN201410512241.4A
Authority: CN
Inventors: 高大伟
Original assignee: Kaifeng Han Yuan Railway Rubber-Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Kaifeng Han Yuan Railway Rubber-Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN105524467A

Abstract

本发明涉及一种弹性胶泥及其制备方法，特别是缓冲器用有机硅弹性胶泥及其制备方法。所述弹性胶泥包含苯基硅油和填充剂，其中苯基硅油包括具有不同粘度、苯基含量和分子量的两种苯基硅油，填充剂是经硅烷偶联剂表面处理的填充剂。本发明还涉及包括该弹性胶泥的缓冲器。本发明的弹性胶泥具有良好的低温收缩性、低温粘度和阻尼相关性能。

Description

弹性胶泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种弹性胶泥及其制备方法，特别是缓冲器用有机硅弹性胶泥及其制备方法。本发明还涉及包括该弹性胶泥的缓冲器。

背景技术

缓冲器或称为减震器，是轨道交通车辆的重要部件之一，其作用是缓和车辆在运行中由于机车牵引力的变化或在启动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲动和振动，它直接影响着列车的牵引总重、运行速度、车辆的总重、编组作业效率等涉及铁路运输效能的主要技术经济指标。

弹性胶泥缓冲器是目前较为理想的吸收冲击能量的产品，具有容量大、阻抗力小、吸收率较高，缓冲阻抗曲线平滑、体积小、重量轻、检修周期长等优点。用于弹性胶泥缓冲器的缓冲介质弹性胶泥材料，是一种高粘度、可压缩、可流动的未经硫化的有机硅化合物，在-80～+250℃范围内具有较高的稳定性，并且无臭、无毒，对环境和人员无污染。它有固、液2种状态，是车钩缓冲器理想的缓冲介质材料。在没有复原弹簧作用的条件下，利用其高弹性特点可以实现缓冲器的复原回程。利用其压缩性实现缓冲器的压缩行程。利用其良好的流动性可以实现缓冲器的大容量、低阻抗能力。但是，目前的弹性胶泥缓冲器的性能易受温度变化的影响。因此仍然需要改进的用于弹性胶泥缓冲器的弹性胶泥。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于。为此本发明提供以下技术方案。

1、一种弹性胶泥，包括具有以下重量份的组分：

a)苯基硅油 100；

b)填充剂 0.5-80

其中苯基硅油包括以苯基硅油的重量计，5-95wt％的分子量为500000-2000000的第一苯基硅油和5-95wt％的分子量为10000-250000万的第二苯基硅油。

在一些实施方案中，以苯基硅油的重量计，第一苯基硅油的含量选自5-10％、10-15％、 15-20％、20-25％、25-30％、30-35％、40-45％、45-50％、50-55％、55-60％、60-65％、65-70％、 70-75％、75-80％、80-85％、85-90％、90-95％，第一苯基硅油的分子量选自500000-550000、550000-600000、600000-650000、650000-700000、700000-750000、750000-800000、 800000-850000、850000-900000、900000-950000、950000-1000000、1000000-1100000、 1100000-1200000、1200000-1300000、1300000-1400000、1400000-1500000、 1500000-1600000、1600000-1700000、1700000-1800000、1800000-1900000、1900000-2000000。

在一些实施方案中，第二苯基硅油的含量选自5-10％、10-15％、15-20％、20-25％、 25-30％、30-35％、40-45％、45-50％、50-55％、55-60％、60-65％、65-70％、70-75％、75-80％、 80-85％、85-90％、90-95％，第二苯基硅油的分子量选自10000-20000、20000-30000、 30000-40000、40000-50000、50000-60000、60000-70000、70000-80000、80000-90000、 90000-100000、100000-120000、120000-140000、140000-160000、160000-180000、 180000-200000、200000-250000。

在一些实施方案中，第一苯基硅油与第二苯基硅油的重量比为1:10至10:1。

2、根据技术方案1的弹性胶泥，其中第一苯基硅油的苯基含量为1-25％。

3、根据技术方案1或2的弹性胶泥，其中第一苯基硅油还含有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、氢基、氟基、氯基、三氟甲基、三氟乙基和/或羟基。

在一些实施方案中，第一苯基硅油的苯基含量选自1-3％、3-5％、5-7％、7-9％、9-11％、 11-13、13-15％、15-17％、17-19％、19-21％、21-23％、23-25％，例如5-20％、10-20％、12-17％，约15％。在一些实施方案中，第一苯基硅油选自苯基甲基硅油和苯基甲基乙烯基硅油。

4、根据技术方案1的弹性胶泥，其中第二苯基硅油的苯基含量为5-25％。

5、根据技术方案1或4的弹性胶泥，其中第二苯基硅油还含有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、氢基、氟基、氯基、三氟甲基、三氟乙基和/或羟基。

在一些实施方案中，第二苯基硅油的苯基含量选自5-7％、7-9％、9-11％、11-13、13-15％、 15-17％、17-19％、19-21％、21-23％、23-25％，例如5-20％、10-20％、12-17％，约15％。在一些实施方案中，第二苯基硅油选自苯基甲基硅油和苯基甲基乙烯基硅油。

6、根据技术方案1的弹性胶泥，其中填充剂选自沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碳酸钙、金属粉、石墨粉、氮化硼粉、硅藻土、高岭土、氧化锌、滑石粉、蒙脱土及其混合物。沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅又称为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑。

在一些实施方案中，填充剂还包括抗压剂、增塑剂、着色剂等。

7、根据技术方案6的弹性胶泥，其中所述填充剂是经硅烷偶联剂表面改性的填充剂，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX₃，其中Y为非水解基团，选自乙烯基以及末端带有-Cl、 -NH₂、-SH、-C(＝O)-NH₂、环氧基、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基的烃基；X为可水解基团，选自-Cl、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OC₂H₄OCH₃、-OSiCH₃、-OC(＝O)CH₃。

8、根据技术方案7的弹性胶泥，其中所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、2-(胺基甲酰基)乙烯基三甲氧基硅烷、2-(胺基甲酰基)乙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二苯基硅二醇及其混合物。

9、一种制备根据技术方案1-8中任一项的弹性胶泥的方法，包括：

(1)将苯基硅油和填料在高速搅拌机中搅拌1-20分钟得到初炼胶泥；

(2)将步骤(1)的初炼胶泥用三辊研磨机研磨1-5次，每次1-15分钟，得到混炼胶泥；

(3)将步骤(2)的混炼胶泥在150-250℃下热处理0.2-2小时，然后冷却至室温；

(4)将步骤(3)的经热处理的混炼胶泥用三辊研磨机研磨1-5次得到所述弹性胶泥。

10、一种弹性胶泥缓冲器，包括根据技术方案1-8中任一项的弹性胶泥。

本发明的发明人出乎意料地发现通过使用两种具有不同苯基含量和分子量的苯基硅油，获得的弹性胶泥具有良好的低温收缩、低温粘度和阻尼相关性能。通过添加填充剂，尤其是经含有氨基的硅烷偶联剂表面改性的填充剂，这些性能得到了进一步的提高。

在本文中所用的术语具有其在本领域内公知的含义，然而为清楚起见，仍然给出以下定义。

“基本上”并不排除“完全”的意思。如一个成分“基本上”不含A成分，也可以是完全不含有A成分。如果需要，“基本上”可以从本发明定义中删除。

“含有”既包括提到的因素，也允许包括附加的、不确定的因素。

“大约”、“约”、“左右”在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％， +/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。

“和/或”表示由其连接的多个术语可以各自单独地使用，也可以相互任意地组合。

“苯基含量”表示硅氧烷主链上的侧基中苯基个数的百分比。

本发明中，为简明起见而使用的数值范围不仅包括其端点值，也包括其所有的子范围和此范围内所有的单独的数值。例如，数值范围1-6不仅包括子范围，例如1-3、1-4、 1-5、2-4、2-6、3-6等，也包括此范围内单独的数值，例如1、2、3、4、5、6。

附图说明

图1是实施例1的弹性胶泥的粘温曲线。

图2是实施例1和6-12的弹性胶泥的苯基含量与低温收缩性能的关系曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一些实施方式进行进一步的介绍，但并非意欲限制本发明的保护范围。

实施例1-5：弹性胶泥的制备

所用设备如表1所示。

表1：

设备名称	规格
		高速搅拌机	容量：10L
三辊研磨机	辊筒直径：150mm
		烘箱	5005003层

所用原料和制备条件如下表2所示。

表2：

将根据表2称取的第一苯基硅油、第二苯基硅油和填充剂投入高速搅拌机中搅拌得到初炼胶泥，然后用三辊研磨机按表2的规定研磨初炼胶泥得到混炼胶泥，接着对混炼胶泥进行热处理，冷却后，再次用三辊研磨机研磨经热处理的混炼胶泥得到弹性胶泥。

温度试验：

将所得弹性胶泥进行以下温度试验。

1)低温试验

将胶泥封闭置于-50℃下保持24h,然后即刻观察胶泥性状是否改变、粘度是否增大或增大的程度；温度恢复到常温,2d后再做常温粘度和动态粘弹性能的测试。

2)高温试验

将胶泥封闭置于100℃下保持24h,温度恢复到常温,2d后再做常温粘度和动态粘弹性能的测试。

3)粘温特性

温度在-50℃～100℃范围的粘度变化曲线(测试温度在-50℃～100℃胶泥粘度随温度的变化特性。实施例1的弹性胶泥的粘温曲线见图1。图1显示本发明的弹性胶泥具有良好的低温粘度性能。

实施例1-5的弹性胶泥的性能见表3。

表3

实施例6-12：苯基含量对弹性胶泥低温新能的影响

为考察不同苯基含量的苯基硅油对弹性胶泥低温性能的影响，采用与实施例1相同的方法和类似的配方分别制备了弹性胶泥，区别在于在实施例6-12中分别使用了苯基含量为5％、7.5％、10％、12.5％、20％和25％的第一苯基硅油和第二苯基硅油。然后，将实施例1和6-12中得到的弹性胶泥进行低温收缩性能测试，测试结果见图2 ，其中：

体积收缩率(％)＝(V_23℃-V_-50℃)/V_23℃

V_23℃表示23℃下的样品体积；V_-50℃表示-50℃下的样品体积

由图2可以看出，随着苯基含量从5％增至15％，弹性胶泥在-50℃下体积收缩率减小，但随着苯基含量的继续增大，弹性胶泥的体积收缩率又提高，也即在苯基含量为15％时体积收缩率最小，说明此时的弹性胶泥的低温性能最好。

不受任何理论的约束，发明人认为这可能是由于苯基硅油中的苯基具有刚性，降低弹性胶泥分子链的规整性，阻止分子低温的结晶性，保证分子链的柔顺性，减小弹性胶泥在低温下的收缩率，提高胶泥的低温回弹性能。

缓冲器成品试验

将弹性胶泥装机，经过常温、低温和高温压缩回弹试验，并通过压缩应力-压缩量试验，结果表明,本发明的胶泥性能满足所规定的技术要求。

以上通过举例说明的方式描述了本发明。但是，应当理解，本发明绝不仅仅限于这些具体实施方式。普通技术人员可以对本发明进行各种修改或变动，而这些修改和变动都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种弹性胶泥，包括具有以下重量份的组分：

a)苯基硅油 100；

b)填充剂 0.5-80

其中所述苯基硅油包括以苯基硅油的重量计，45-55wt％的分子量为500000-2000000的第一苯基硅油和45-55wt％的分子量为10000-250000的第二苯基硅油，第一苯基硅油和第二苯基硅油的苯基含量均为10-20％；所述填充剂选自沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碳酸钙、金属粉、石墨粉、氮化硼粉、硅藻土、高岭土、氧化锌、滑石粉、蒙脱土及其混合物。

2.根据权利要求1的弹性胶泥，其中第一苯基硅油和第二苯基硅油的苯基含量均为15％。

3.根据权利要求1或2的弹性胶泥，其中第一苯基硅油还含有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、氢基、氟基、氯基、三氟甲基、三氟乙基和/或羟基。

4.根据权利要求1或2的弹性胶泥，其中第二苯基硅油还含有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、氢基、氟基、氯基、三氟甲基、三氟乙基和/或羟基。

5.根据权利要求1的弹性胶泥，其中所述填充剂是经硅烷偶联剂表面改性的填充剂，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX₃，其中Y为非水解基团，选自乙烯基以及末端带有-Cl、-NH₂、-SH、-C(＝O)-NH₂、环氧基、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基的烃基；X为可水解基团，选自-Cl、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OC₂H₄OCH₃、-OSiCH₃、-OC(＝O)CH₃。

6.根据权利要求5的弹性胶泥，其中所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、2-(胺基甲酰基)乙烯基三甲氧基硅烷、2-(胺基甲酰基)乙烯基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二苯基硅二醇及其混合物。

7.一种弹性胶泥，包含：2.5重量份的分子量为100万且苯基含量为15％的第一苯基硅油，2.5重量份的分子量为20万且苯基含量为15％的第二苯基硅油，以及0.3重量份的填充剂，所述填充剂包含，以重量百分数计，10％的气相法白炭黑和90％的硅藻土。

8.根据权利要求7的所述弹性胶泥，所述填充剂是2-(氨基甲酰基)乙烯基三乙氧基硅烷改性的填充剂。

9.一种制备根据权利要求1-8中任一项的弹性胶泥的方法，包括：

(1)将苯基硅油和填料在高速搅拌机中搅拌得到初炼胶泥；

(2)将步骤(1)的初炼胶泥用三辊研磨机研磨得到混炼胶泥；

(4)将步骤(3)的经热处理的混炼胶泥用三辊研磨机研磨得到所述弹性胶泥。

10.一种弹性胶泥缓冲器，包括根据权利要求1-8中任一项的弹性胶泥。