CN107446201A - 一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，由以下重量百分比的组分组成：天然橡胶：10‑20％，丁苯橡胶：25‑38％，炭黑10‑14％，白炭黑20‑30％，防老剂1‑5％，配合剂5‑8％，硫化促进剂1.5‑4％。本发明产品具有适宜的刚度，电阻高，耐电压性能优异，具有良好的耐候性，且物理性能、工艺性能优良。

Description

一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶制造领域，特别涉及一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土轨枕，由于其与木枕价格相当，但使用寿命高出木枕数倍，并且轨道框架结构稳定，铁路轨道使用混凝土轨枕，不但可以节省大量优质木材，取得较大的经济效益，还可以减少轨道轨向方面的变化，相应的减少有关项目养护工作量。因此混凝土轨枕自50年代末起就在我国铁路铺设上大量推广使用。

但是使用混凝土枕后，轨道弹性较木枕线路显著降低，造成轨道对轮轨冲击的缓冲性能下降，加之混凝土轨枕的质量大，增大了轨枕对道床的冲击力，加速了轨枕地面的道床过分压密和道渣的粉化，并且铁路线路用混凝土枕轨后，因缺乏弹性和电绝性而振动很大，影响了信号系统。为提高混凝土轨枕的缓冲性能，减少轨枕对道床的冲击力，增加绝性，目前国内外均采用弹性高聚物来解决混凝土轨枕道的弹性问题。橡胶轨枕垫就是用于钢轨和混凝土轨枕之间或枕下的弹性体，橡胶轨枕垫以其独特的弹性和良好的绝性而广泛应用于铁路线上。它的主要作用是缓冲列车通过路轨时所产生的高速振动和冲击，保护路基和轨枕，并对信号系统进行绝。

随着近年来环境状况的恶化，露天使用的橡胶件的耐候性成为影响产品寿命的重要因素。目前国内使用的配方多数并没有考虑产品的耐候性，使部分产品可能会出现龟裂、变形的情况，影响使用及安全性。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，具有更好的耐热、耐候性，耐磨性好，电阻大，压缩永久变形低，可满足铁道轨枕垫板用混炼胶的的性能要求。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，按质量份数，其组成成分如下：

天然橡胶10-20％，

丁苯橡胶25-38％，

炭黑10-14％，

白炭黑20-30％，

偶联剂1.6-2.4％，

防老剂1-5％，

配合剂5-8％，

硫化促进剂1.5-4％。

优选的，所述铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，组成成分如下：

天然橡胶13-17％，

丁苯橡胶30-35％，

炭黑10-14％，

白炭黑22-28％，

偶联剂1.76-2.24％，

防老剂1-5％，

配合剂5-8％，

硫化促进剂1.5-4％。

所述天然橡胶的牌号为SVR3L，所述丁苯橡胶为齐鲁石化的 SBR1502。天然胶具有优异的物理性能，耐磨性较好，强度高，回弹性、耐低温性和耐疲劳性能好。相比于天然橡胶，丁苯胶的弹性适中，耐磨性、耐初始龟裂性和耐热性更好。丁苯橡胶对常用耐候性防老剂的溶解度更大，使之不易喷出。两者价格相当，比常用的耐候性橡胶，如氯丁橡胶、乙丙橡胶低廉许多，因此本发明具有较低的成本。

所述炭黑为N330，所述白炭黑为ZC185。炭黑相比于白炭黑具有更好的耐压缩永久变形性能和更高的定伸应力，但耐电压性能与耐电阻性要比白炭黑差。两者耐磨性相当，炭黑稍微优于白炭黑。

所述偶联剂为Si-69，用于改善白炭黑的表面活性，减少白炭黑对促进剂的吸附，从而提高交联密度。该偶联剂本身含硫，可以提高混炼胶的弹性。

所述防老剂为RD、4030、WAX的混合物。RD可提高胶料的耐热性，4030与WAX可提高胶料的耐臭氧性能，两者并用具有协同效果。

所述配合剂为氧化锌、硬脂酸、二甘醇和操作助剂的混合物。

所述硫化促进剂为硫磺、促进剂CZ和过氧化物DCP的混合物。

本发明还提供一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶的制备方法，根据配方的性能要求特点，制备步骤如下。

(1)备料，备料顺序如下：

天然橡胶、丁苯橡胶→炭黑、白炭黑→偶联剂、二甘醇→防老剂、配合剂→硫化促进剂；

(2)第一道混炼，将天然橡胶、丁苯橡胶和配合剂(除二甘醇外) 先投入密炼机中进行混炼，混炼时间60s；投入偶联剂和二甘醇，再将补强填充剂炭黑和白炭黑投入到密炼机中，混炼温度达到145℃后并在保持30s后进行上顶栓清扫；投入防老剂，再混炼40-60s后再次清扫；最后再混炼50-70s后卸料出片，制成A混炼胶备用；

(3)第二道混炼，将A混炼胶加入硫化促进剂，混炼60-90秒，清扫后再次混炼30-60秒，保证混炼分散充分后下片备用。

本发明采用天然橡胶和丁苯橡胶为主胶，价格低廉且具有良好的耐磨性、耐低温性和物理性能，通过防老剂配合可改善其稍逊的耐候性。使用炭黑与白炭黑填充以达到产品所要求的刚度。白炭黑具有静电积累效应，可提高胶料的电阻和耐电压性能，但定伸应力和压缩永久变形性能差，并用炭黑可改善这两项性能。考虑到产品的耐热性能与弹性，该胶料不添加软化剂，而使用液体的偶联剂、二甘醇与防老剂4030来增加胶料的加工性能。传统的垫板用胶料使用高硫高促的硫化体系，很不稳定，使用过程中容易造成硫磺或促进剂喷出，本发明使用偶联剂代替部分硫磺，可杜绝此现象，而且并用部分过氧化物 DCP，赋予胶料更好的耐热性。

本发明产品具有良好的物理性能，耐磨性好，电阻大，压缩永久变形低，且具有更好的耐热、耐候性，可满足铁道轨枕垫板用混炼胶的的性能要求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1-4

按照以下步骤制造本发明所涉及的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶。

备胶，根据表1的配比，依次把原材料称量准确，搁置备用。

第一道混炼，将天然橡胶、丁苯橡胶和除二甘醇以后的配合剂先投入密炼机中进行混炼，混炼时间60s；投入偶联剂和二甘醇，再将补强填充剂炭黑、白炭黑投入到密炼机中，混炼温度达到145℃后并在保持30s后进行上顶栓清扫；投入防老剂，再混炼40-60s后再次清扫；最后再混炼50-70s后卸料出片，制成A混炼胶备用；

第二道混炼，将A混炼胶加入硫化促进剂，混炼60-90秒，清扫后再次混炼30-60秒，保证混炼分散充分后下片备用。

表1实施例1～4中的成分按其质量分数的配比

注：①防老剂配比：RD∶4030∶WAX＝1.5∶1∶1.5

②硫化促进剂配比：S∶CZ∶DCP＝0.5∶1.2∶1

表2实施例1-4的混炼时间

表3实施例1-4所制成铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶的性能参数

①检测方法参照TBT 2626-1995附录A

②检测方法参照TBT 2626-1995附录B

从表3可以看到，四个实施例的样品具有良好的综合性能，压缩永久变形低，工作电阻大，具有更好的耐热、耐候性，且耐臭氧、耐低温性能优异，均能满足铁道轨枕垫板的使用要求。

随着天然胶的比例的提高，混炼胶的力学性能变好，但耐热性有所降低。因此，在满足性能要求的前提下，可根据天然橡胶和丁苯橡胶的家和变化，合理选取最优性价比的配合方案。

本发明以丁苯橡胶为主胶，耐磨性和耐热性能优异，低温性能良好，且价格低廉，并用部分天然胶以改善混炼胶的力学性能。其次，本发明以白炭黑作为主要补强剂，可赋予胶料良好的电阻性能，并用部分炭黑可改善胶料的压缩变形性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，按质量分数，其组成部分如下：

天然橡胶10-20％，

丁苯橡胶25-38％，

炭黑10-14％，

白炭黑20-30％，

偶联剂1.6-2.4％，

防老剂1-5％，

配合剂5-8％，

硫化促进剂1.5-4％。

2.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述天然橡胶牌号为SVR3L。

3.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述丁苯橡胶为SBR1502。

4.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述炭黑为N330。

5.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述白炭黑为ZC185。

6.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述防老剂为RD、4030、WAX的混合物。

7.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述偶联剂为Si-69。

8.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述配合剂为氧化锌、硬脂酸、二甘醇和操作助剂的混合物。

9.根据权利要求1所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶，其特征在于，所述硫化促进剂为S、CZ和DCP的混合物。

10.根据权利要求1～9任一所述的铁道轨枕垫板用耐候性混炼胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法依次包括以下步骤：

(1)备料，备料顺序如下：

天然橡胶、丁苯橡胶→炭黑、白炭黑→偶联剂、二甘醇→防老剂、配合剂→硫化促进剂；

(2)第一道混炼，将天然橡胶、丁苯橡胶和配合剂先投入密炼机中进行混炼，混炼时间60s；投入偶联剂和二甘醇，再将炭黑、白炭黑投入到密炼机中，混炼温度达到145℃后并在保持30s后进行上顶栓清扫；投入防老剂，再混炼40-60s后再次清扫；最后再混炼50-70s后卸料出片，制成A混炼胶备用；

(3)第二道混炼，将A混炼胶加入硫化促进剂，混炼60-90秒，清扫后再次混炼30-60秒，保证混炼分散充分后下片备用。