CN108178855A - 高承载铁路道口板材料及其制备方法 - Google Patents

高承载铁路道口板材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高承载铁路道口板材料及其制备方法，通过添加增强纤维，并在橡胶混炼期间与其他助剂一并共混，使得增强纤维与混炼胶基体的混合达到最佳状态。采用上述组合物制备得到的道口板橡胶材料中的橡胶部分在受到外力时，由于其处于高弹态，则其相应地承担弹性形变的作用；而增强纤维在受到较强外部应力作用时，会沿应力方向发生取向作用并结晶，微观上表现为排布成紧密的束状或柱状，且将大幅提升整个产品的承载能力，承担产品骨架的作用；所述道口板橡胶材料有效解决了产品既需要高弹性又需要高承载性的问题。

Description

高承载铁路道口板材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高承载铁路道口板材料的技术领域，尤其涉及一种高承载铁路道口板材料及其制备方法。
背景技术
铁路道口板，是一种适用于铁路、公路平交道口，城市轻轨道环形线路平交道口，以及车站站台、车站行李车过道、货场、车辆段检修车间内、外专用线，企业、矿山专用铁路等场所的一种铺设材料。
铁路道口板是铁路运输及公路运输中的咽喉部位，当前，铁路道口铺面有木枕、块石、钢筋混凝土板、钢轨、扣轨和钢板等多种形式。其中，木枕铺面道口的木枕易腐朽，强度低，且随道路中路面的拓宽，车流量的增多，木枕已不能适应大跨度道口、重载车辆的要求；现只使用在临时道口和无人看守小道口上。块石铺面道口的块石铺面强度大、硬度高，制作方便、尺寸固定，但其没有弹性，易断裂，不能承重载，现已被淘汰；钢筋混凝土板铺面道口的铺面强度大，但因其存在易破裂、易翘动、价格高、承重载能力低等缺点，现已经较少使用。钢轨和扣轨铺面道口是利用报废钢轨，成本低，强度大、硬度高，但其扣轨极易开焊，不稳固，整体性差，翻修困难，现已不再使用。钢板道口的强度大、平整度高，整体外观性好，但因钢板自身材料特性所限，弹性性能差，无法吸收和减缓过往车辆的冲击力，使得道口铺面翘动不平，超出轨面，活动量大，钢板自身对枕木的冲击破坏造成铺面和枕木难以整治，翻修难度大。
橡胶道口板整体平稳性、减震性好，使用寿命长，道床遭受破坏性小，安装简单，可以达到每5年翻修1次，因此现在普遍推广橡胶道口板。目前的橡胶道口板存在的不足之处是：一般较短，需用道钉将每块道口板钉在道口的轨枕上，连接处有接缝整体性能差，另外是与公路路面的衔接不好使汽车对路面有冲击。为了适应铁路道口安全而使用的专用器材，由于普通橡胶承载能力有限，在钢厂、码头等铁路道口处，总重量较大的货运汽车、自重较大的工程车通过时极易造成橡胶部分的破损及塌陷，甚至损伤铁轨，极大的影响到道口路段交通便捷性。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种高承载铁路道口板材料及其制备方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高承载铁路道口板材料及其制备方法，能有效克服现有技术的缺陷，显著提升道口板承载能力的同时依旧保留了其橡胶材料良好的弹性回复能力。
为解决上述问题，本发明公开了一种高承载铁路道口板材料，为一种橡胶复合材料，其特征在于所述橡胶复合材料包含如下组分：
其中所述橡胶复合材料包含如下组分：
其中：所述丁苯橡胶为聚苯乙烯丁二烯共聚物。
其中：所述天然橡胶为含有顺-1，4-聚异戊二烯的天然高分子化合物，其中顺-1，4-聚异戊二烯的重量百分比含量在90％以上。
其中：所述促进剂选自例如二硫代氨基甲酸盐类、次磺酰胺类、秋兰姆类或噻唑类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类中的至少一种。
如上所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于至少包括如下步骤：
步骤一：将丁苯橡胶、天然橡胶加入到密炼机中混炼；
步骤二：向密炼机中加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、抗撕裂树脂进行混炼；
步骤三：向密炼机中加入增强纤维、加工助剂混炼；
步骤四：向密炼机中加入补强剂混炼，升温，进行第一次排胶，一段胶冷却下片；
步骤五：将冷却好的一段胶投入密炼机，混炼破胶；
步骤六：向密炼机中加入硫化剂、促进剂持续混炼，升温，进行第二次排胶，冷却下片，即制备得到所述高承载铁路道口板材料。
其中：在步骤一中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为 20～40℃。
其中：在步骤二中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为 20～40℃。
其中：所述第一次排胶温度为140～160℃。
其中：在步骤六中，所述第二次排胶温度为80～100℃。
通过上述描述可知，本发明的高承载铁路道口板材料及其制备方法在道口板橡胶材料中添加增强纤维，并在橡胶混炼期间与其他助剂一并共混，使得增强纤维与混炼胶基体的混合达到最佳状态。采用上述组合物制备得到的道口板橡胶材料中的橡胶部分在受到外力时，由于其处于高弹态，则其相应地承担弹性形变的作用；而增强纤维在受到较强外部应力作用时，会沿应力方向发生取向作用并结晶，微观上表现为排布成紧密的束状或柱状，且将大幅提升整个产品的承载能力，承担产品骨架的作用；所述道口板橡胶材料有效解决了产品既需要高弹性又需要高承载性的问题。
因此，本发明所述的高承载铁路道口板材料与现有技术相比具有如下优点：
①通过制备所述高承载铁路道口板材料的各组分的种类和用量的优化，采用现有技术中的混炼过程及其装备即制备得到所述具有高承载的铁路道口板材料，无需大额固定资产投入；
②将橡胶材料的高弹性和增强纤维的高强度紧密结合，使道口板材料能抗受高载荷外力冲击；
③所述高承载铁路道口板材料在提高承载能力的同时还保留橡胶材料本身的高弹性，减振效果良好，以此保证重型货运汽车通过铁路道口时的便捷性和舒适性；
④道口板材料承载能力得到改善，实现对钢轨保护作用的提高。
本发明的详细内容可通过后述的说明而得到。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不是用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落如本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均可商购或者可以通过已知的方法制备。
本发明的高承载铁路道口板材料可为一种橡胶复合材料，所述橡胶复合材料可包含如下组分：
在更优选地实施例中，所述橡胶复合材料包含如下组分：
其中，根据本发明，所述丁苯橡胶为聚苯乙烯丁二烯共聚物，在具体应用中可以选自牌号SBR1500、SBR1502、SBR1712中的至少一种。
根据本发明，所述天然橡胶为含有顺-1，4-聚异戊二烯的天然高分子化合物，其中顺-1，4-聚异戊二烯的重量百分比含量在90％以上，在具体应用中可以选自牌号CV 60、RSS3、RSS 1、SVR 3中的至少一种。
根据本发明，所述增强纤维可以选自例如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙燃腈纤维、聚丙燃纤维、聚氯乙烯纤维及其他人造纤维中的至少一种。
根据本发明，所述防老剂可以选自例如牌号4020、MB、TMQ、 NBC、4010、4010NA、DNP中的至少一种。
根据本发明，所述补强剂可以选自例如炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙、碳酸镁、云母粉、沸石粉、煤矸石粉中的至少一种。
根据本发明，所述炭黑可以选自例如N100系列、N200系列、 N300系列、N400系列、N500系列、N600系列、N700系列、N800 系列、N900系列、天然气半补强炭黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑中的至少一种。
根据本发明，所述硫化剂可以选自例如硫磺、二硫化四甲基秋兰姆中的至少一种。
根据本发明，所述促进剂可以选自例如二硫代氨基甲酸盐类、次磺酰胺类、秋兰姆类或噻唑类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类中的一种、两种、三种或更多种。例如，所述促进剂包括但不限于促进剂M(2-硫醇基苯并噻唑)、促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)、一硫化秋兰姆、二硫化秋兰姆、多硫化秋兰姆、促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)、N-氧二乙撑-2-苯并噻唑次磺酰胺或2-(4-吗啡啉基硫代)苯并噻唑(促进剂NOBS)、N-叔丁基苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)、N,N-二环己基-2-2苯骈噻唑次磺酰胺 (促进剂DZ)、二苯胍(促进剂D或促进剂DCP)、二甲基二硫代氨基甲酸锌(促进剂PZ或促进剂ZDMC)、六次甲基四胺(促进剂H)、正丁醛和苯胺缩合物(促进剂808)、正丁基黄原酸锌(促进剂ZBX)、三嗪促进剂如双(2-乙基胺基-4-二乙基胺基三嗪基-6)二硫化物、硫代氨基甲酰次磺酰胺如N-氧二乙撑硫代氨基甲酰-N-氧二乙撑次磺酰胺、硫磷酰促进剂如双(二乙基硫磷酰基)三硫化物。
通过上述材料的选择，本发明添加增强纤维，并在橡胶混炼期间与其他助剂一并共混，使得增强纤维与混炼胶基体的混合达到最佳状态。采用上述组合物制备得到的道口板橡胶材料中的橡胶部分在受到外力时，由于其处于高弹态，则其相应地承担弹性形变的作用；而增强纤维在受到较强外部应力作用时，会沿应力方向发生取向作用并结晶，微观上表现为排布成紧密的束状或柱状，且将大幅提升整个产品的承载能力，承担产品骨架的作用；所述道口板橡胶材料有效解决了产品既需要高弹性又需要高承载性的问题。
其中，本发明还提供一种所述高承载铁路道口板材料的制备方法，包括将所述组分混炼。
优选地，所述制备方法至少包括如下步骤：
步骤一：将丁苯橡胶、天然橡胶加入到密炼机中混炼；
步骤二：向密炼机中加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、抗撕裂树脂进行混炼；
步骤三：向密炼机中加入增强纤维、加工助剂混炼；
步骤四：向密炼机中加入补强剂混炼，升温，进行第一次排胶，一段胶冷却下片；
步骤五：将冷却好的一段胶投入密炼机，混炼破胶；
步骤六：向密炼机中加入硫化剂、促进剂持续混炼，升温，进行第二次排胶，冷却下片，即制备得到所述高承载铁路道口板材料。
根据本发明，在步骤一中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为25～30秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤二中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为20～30秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤三中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为25～35秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤四中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为25～35秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤四中，所述第一次排胶温度为140～160℃，优选地，所述第一次排胶温度为150℃。
根据本发明，在步骤五中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为25～35秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤六中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃；优选地，所述的混炼时间为25～35秒钟，混炼温度为25～30℃。
根据本发明，在步骤六中，所述第二次排胶温度为80～100℃，优选地，所述第二次排胶温度为90℃。
下面介绍本发明的其中一实施例，其中，高承载铁路道口板材料包含如下材料组分：
具体制造过程为：
①室温下，将丁苯橡胶、天然橡胶加入到密炼机中混炼破胶20 秒钟；
②向密炼机中加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、抗撕裂树脂进行混炼持续25秒钟；
③向密炼机中加入增强纤维、加工助剂持续混炼30秒钟；
④向密炼机中加入炭黑持续混炼，待温度升至150℃时，进行第一次排胶，一段胶冷却下片；
⑤将冷却好的一段胶投入密炼机，混炼破胶30秒钟；
⑥向密炼机中加入硫化剂、促进剂持续混炼，待温度升至90℃时，进行第二次排胶，冷却下片，即制备得到道口板材料。
通过该实施例得到的高承载铁路道口板材料在提高承载能力的同时还保留橡胶材料本身的高弹性，减振效果良好，以此保证重型货运汽车通过铁路道口时的便捷性和舒适性；且道口板材料承载能力得到改善，实现对钢轨保护作用的提高，其中，承载能力较现有的提高 20％，且橡胶的高弹性仍然具有。
由此，本发明对橡胶材料进行配方和制程设计，在材料用应用增强纤维提高材料主体承载能力。
由此可见，在具体制作中，材料可按照如下先后次序混入：丁苯橡胶、天然橡胶、硬脂酸、氧化锌、防老剂、抗撕裂树脂、增强纤维、加工助剂、炭黑、硫化剂、促进剂。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过，但本发明不限制在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种高承载铁路道口板材料，为一种橡胶复合材料，其特征在于所述橡胶复合材料包含如下组分：
2.如权利要求1所述的高承载铁路道口板材料，其特征在于所述橡胶复合材料包含如下组分：
3.如权利要求1或2所述的高承载铁路道口板材料，其特征在于：所述丁苯橡胶为聚苯乙烯丁二烯共聚物。
4.如权利要求1或2所述的高承载铁路道口板材料，其特征在于：所述天然橡胶为含有顺-1，4-聚异戊二烯的天然高分子化合物，其中顺-1，4-聚异戊二烯的重量百分比含量在90％以上。
5.如权利要求1或2所述的高承载铁路道口板材料，其特征在于：所述促进剂选自例如二硫代氨基甲酸盐类、次磺酰胺类、秋兰姆类或噻唑类、胍类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、黄原酸盐类、硫脲类中的至少一种。
6.如权利要求1-5所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于至少包括如下步骤：
步骤一：将丁苯橡胶、天然橡胶加入到密炼机中混炼；
步骤二：向密炼机中加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、抗撕裂树脂进行混炼；
步骤三：向密炼机中加入增强纤维、加工助剂混炼；
步骤四：向密炼机中加入补强剂混炼，升温，进行第一次排胶，一段胶冷却下片；
步骤五：将冷却好的一段胶投入密炼机，混炼破胶；
步骤六：向密炼机中加入硫化剂、促进剂持续混炼，升温，进行第二次排胶，冷却下片，即制备得到所述高承载铁路道口板材料。
7.如权利要求6所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃。
8.如权利要求6所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述的混炼时间为5～40秒钟，混炼温度为20～40℃。
9.如权利要求6所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于：所述第一次排胶温度为140～160℃。
10.如权利要求6所述的高承载铁路道口板材料的制备方法，其特征在于：在步骤六中，所述第二次排胶温度为80～100℃。
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