CN105694131B - 轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴箱橡胶，特别涉及一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物及其制备方法。所述的胶料组合物包括有按重量份计的如下组分：脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 60‑100份；防老剂3‑6份；活性剂4.2‑14份；硫黄1‑5份；促进剂1‑4.6份。本发明胶料配方中使用了高纯度的脱蛋白天然橡胶(DPNR)作为生胶，采用粒径大、结构度低、纯度高的中粒子热裂炭黑N990作为补强填料，通过合理的优化搭配在不降低轴箱橡胶弹簧胶料性能前提下有效降低了胶料和产品的滞后性能。

Description

轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及轴箱橡胶弹簧，特别涉及一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物及其制备方法。
背景技术
轴箱弹簧是我国城市轨道交通车辆采用的主要轴箱定位方式，轴箱弹簧分别装于轴箱和构架之间，每个轴箱有两个圆锥叠层橡胶弹簧，分别装在轴箱两侧。轴箱橡胶弹簧(又称为“一系簧”)是地铁车辆转向架上的重要部件，用于减振并安全、可靠地对轮对进行导向。这种结构为转向架构架提供柔性支撑和定位作用，传递从轮对到转向架构架的横向、纵向和垂向三个方向上的作用力，使轴箱在三个方向实现无间隙、无磨耗的弹性定位。由于橡胶是一种粘弹性材料，轴箱橡胶弹簧在使用过程中从轮对到转向架构架传递的作用力不可避免会存在滞后损失，对车辆的运行安全性和导向性造成了一定的影响。因此要尽可能的降低轴箱橡胶弹簧的滞后性能。
针对该问题，现有技术做了很多研究和改进，如对轴箱橡胶弹簧结构进行改进，提高轴箱橡胶弹簧胶料含胶率等。虽然这些改进对轴箱橡胶弹簧的滞后性能有所改善，但仍不能从根本上解决滞后大的问题。目前轴箱橡胶弹簧用胶料的生胶和补强体系主要为天然橡胶和普通的炉法炭黑。天然橡胶中含有5％～8％的蛋白质、丙酮抽出物等非橡胶烃类物质，这些小分子物质在橡胶中不能够提供弹性，在分子运动中会因与橡胶分子链的摩擦而增加胶料的滞后性能。而普通的炉法炭黑粒径小、结构度大，加入橡胶中会形成不稳定的物理交联，产生“pany效应”使得胶料滞后性能增大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物，包括有按重量份计的如下组分：脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 60-100份；防老剂3-6份；活性剂4.2-14份；硫黄1-5份；促进剂1-4.6份。
优选的，所述的中粒子热裂炭黑的粒径为280nm。
优选的，所述的中粒子热裂炭黑的CTAB法比表面积为9m2/g，DBP吸油值为0.40cm3/g。
优选的，所述的防老剂为防老剂RD和防老剂BLE的混合物，按照重量分数比2：1混合而成。
优选的，所述的促进剂为促进剂CBS和促进剂NOBS的混合物，按照重量分数比1：1混合而成。
优选的，所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量分数比5比2混合而成。
一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物，包括有按重量份计的如下组分：，脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 80份；防老剂RD 3份；防老剂BLE 1.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄2.5份；促进剂CBS 1.5份；促进剂NOBS 1.5份。
脱蛋白天然橡胶(DPNR)是将鲜胶乳进行三次离心浓缩而制备的一种高纯度天然橡胶。脱蛋白天然橡胶与普通天然橡胶化学组分如表1所示。
表1橡胶化学组分
组分 脱蛋白天然橡胶 普通天然橡胶
灰分/％ 0.09 0.50
氮含量/％ 0.19 0.60
丙酮抽出物/％ 2.18 --
中粒子热裂炭黑是由天然气经高温裂解生成的一种炭黑，其CTAB法比表面积为9m2/g，DBP吸油值为0.40cm3/g，炭黑具有杂质少、纯度高的特点。中粒子热裂炭黑基本性能如表2所示。
表2中粒子热裂炭黑基本性能
测试项目 普通炭黑 中粒子热裂炭黑
325网目筛余物/％ 17 5
灰分含量/％ 0.53 0.20
甲苯萃取物/％ 1.1 0.5
加热减量/％ 1.64 0.10
本发明的另一个目的在于公开一种制备轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物的方法，包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将脱蛋白天然橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑投入密炼机中，混炼1.5-2分钟；
步骤5：当胶料温度升至100℃排胶；
步骤6：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
本发明的有益效果是：
在配方中使用了高纯度的脱蛋白天然橡胶(DPNR)作为生胶，采用粒径大、结构度低、纯度高的中粒子热裂炭黑作为补强填料，通过合理的优化搭配在不降低轴箱橡胶弹簧胶料性能前提下有效降低了胶料和产品的滞后性能。
附图说明
附图1本发明实施例1的损耗因子对比曲线；
附图2本发明实施例2的损耗因子对比曲线；
附图3本发明实施例3的损耗因子对比曲线。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
实施例1：
一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料，其主要原材料组成及质量份数配比为：脱蛋白天然橡胶(DPNR)100份；中粒子热裂炭黑N990 80份；防老剂RD 3份；防老剂BLE 1.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄2.5份；促进剂CBS 1.5份；促进剂NOBS 1.5份。
其中，中粒子热裂炭黑的粒径为280nm，CTAB法比表面积为9m2/g，DBP吸油值为0.40cm3/g。
传统轴箱橡胶弹簧用胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶100份；炭黑N55035份；芳烃油3-5份；防老剂RD 6-10份；防老剂BLE 3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD 0.5-3份；促进剂NOBS 1-4.5份。
其制备工艺步骤如下：
(1)将密炼机温度升至60-70℃；
(2)将脱蛋白天然橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
(3)将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
(4)将炭黑投入密炼机中，混炼1.5-2分钟；
(5)当胶料温度升至100℃排胶；
(6)在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
本发明橡胶材料与传统橡胶材料基本性能对比如表3所示。
表3胶料基本性能
从表3数据中可以看出，与传统胶料相比本发明在不降低胶料其它性能的基础上回弹性明显提高，在三种频率下的损耗因子明显下降，说明本发明能够明显降低胶料的滞后性。
用传统轴箱橡胶弹簧胶料和本发明胶料分别生产轴箱橡胶弹簧，进行不同温度下的动态试验，采用损耗因子(tanδ)表征滞后性能，损耗因子大表明产品滞后大，损耗因子小则表明滞后性小。传统胶料与本发明胶料生产轴箱橡胶弹簧滞后曲线如图1所示。
从图1中可以看出，在较宽的温域范围内本发明胶料滞后性能明显小于传统胶料。
实施例2：
一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料，其主要原材料组成及质量配比为：脱蛋白天然橡胶(DPNR)100份；中粒子热裂炭黑60份；防老剂RD 2份；防老剂BLE 1份；氧化锌3份；硬脂酸1.2份；硫黄1份；促进剂CBS 2.3份；促进剂NOBS 2.3份。
其中，中粒子热裂炭黑的粒径为280nm，CTAB法比表面积为9m2/g，DBP吸油值为0.40cm3/g。
制备方法如实施例1所述
传统轴箱橡胶弹簧胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶100份；炭黑N550 27份；芳烃油3-5份；防老剂RD 6-10份；防老剂BLE 3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD 0.5-3份；促进剂NOBS 1-4.5份。
本发明橡胶材料与传统橡胶材料基本性能对比如表4所示。
表4胶料基本性能
从表4数据中可以看出，与传统胶料相比本发明在不降低胶料其它性能的基础上回弹性明显提高，在三种频率下的损耗因子明显下降，说明本发明能够明显有效降低胶料的滞后性。
用传统轴箱橡胶弹簧胶料和本发明胶料分别生产轴箱橡胶弹簧，进行不同温度下的动态试验，采用损耗因子(tanδ)表征滞后性能。损耗因子大表明产品滞后大，损耗因子小则表明滞后性小。传统胶料与本发明胶料生产轴箱橡胶弹簧损耗因子如图2所示。
从图2中可以看出，在较宽的温域范围内本发明胶料滞后性能明显低于传统胶料。
实施例3:
一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料，其主要原材料组成及质量配比为：脱蛋白天然橡胶(DPNR)100份；中粒子热裂炭黑100份；防老剂RD 4份；防老剂BLE 2份；氧化锌10份；硬脂酸4份；硫黄5份；促进剂CBS 0.5份；促进剂NOBS 0.5份。
制备方法如实施例1所述
传统轴箱橡胶弹簧胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶100份；炭黑N550 45份；芳烃油3-5份；防老剂RD 6-10份；防老剂BLE 3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD 0.5-3份；促进剂NOBS 1-4.5份。
本发明橡胶材料与传统橡胶材料基本性能对比如表5所示。
表5胶料基本性能
从表5数据中可以看出，与传统胶料相比本发明在不降低胶料其它性能的基础上回弹性明显提高，在三种频率下的损耗因子明显下降，说明本发明能够明显有效降低胶料的滞后性。
用传统轴箱橡胶弹簧胶料和本发明胶料分别生产轴箱橡胶弹簧，进行不同温度下的动态试验，采用损耗因子(tanδ)表征滞后性能。损耗因子大表明产品滞后大，损耗因子小则表明滞后性小。传统胶料与本发明胶料生产轴箱橡胶弹簧损耗因子如图3所示。
从图3中可以看出，在较宽的温域范围内本发明胶料滞后性能明显低于传统胶料。

Claims (4)

1.一种轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物，其特征在于，包括有按重量份计的如下组分：脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 60-100份；防老剂3-6份；活性剂4.2-14份；硫黄1-5份；促进剂1-4.6份；所述脱蛋白天然橡胶DPNR是将鲜胶乳进行三次离心浓缩而制备获得的；
所述的中粒子热裂炭黑的粒径为280nm；所述的中粒子热裂炭黑的CTAB法比表面积为9m2/g，DBP吸油值为0.40cm3/g；
所述的防老剂为防老剂RD和防老剂BLE的混合物，按照重量分数比2：1混合而成；
所述的促进剂为促进剂CBS和促进剂NOBS的混合物，按照重量分数比1：1混合而成；
所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量分数比5比2混合而成。
2.根据权利要求1所述的轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物，其特征在于，由以下组分按照重量份计组成：脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 60-100份；防老剂3-6份；活性剂4.2-14份；硫黄1-5份；促进剂1-4.6份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物，其特征在于，脱蛋白天然橡胶DPNR 100份；中粒子热裂炭黑N990 80份；防老剂RD 3份；防老剂BLE 1.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄2.5份；促进剂CBS 1.5份；促进剂NOBS 1.5份。
4.一种制备轴箱橡胶弹簧用低滞后胶料组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将脱蛋白天然橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑投入密炼机中，混炼1.5-2分钟；
步骤5：当胶料温度升至100℃排胶；
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