CN108239382A - 一种用于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物，主要以混炼型聚氨酯橡胶为基体材料，配合增塑剂、填料、硫化活性剂、硫化促进剂、硫黄制成。组份和质量份数为：混炼型聚氨酯100份，增塑剂：3~5份，填料：30~60份，硫化活性剂：1~3份，促进剂：2~6份，硫黄：0.5~2份。本发明制备工艺简便，成本低廉，制得的混炼型聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性、耐寒性及耐溶剂性，滚筒磨耗指数为0.1cm3，脆性温度值为‑60℃，同时其耐溶剂性能好。主要被用于轨道探伤轮套外膜的原材料，其能赋予轨道探伤车轮良好的耐磨、耐溶剂、减震的性能，具有良好的环境适应性。

Description

一种用于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物，该发明制备工艺简便，成本低廉，制得的混炼型聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性、耐寒性及耐溶剂性，滚筒磨耗指数为0.1cm3，脆性温度值为-60℃，同时其耐溶剂性能好。主要被用于轨道探伤轮套外膜的原材料，其能赋予轨道探伤车轮良好的耐磨、耐溶剂、减震的性能，具有良好的环境适应性。
背景技术
随着我国城市的发展，出行需求增加，轨道交通，尤其是铁路已成为成千上万旅客出行的首选。钢轨作为轨道交通的基础，与轨道交通的运营情况具有直接关系。钢轨损伤正是轨道交通中一个比较突出的问题，与行车安全、运输成本、钢材选用和设计制造都有着密切的关系。
轨道探伤车主要是用于探测准轨道线路钢轨内部的各种损伤，并利用先进的探伤仪器、设备及微机处理系统对轨道损伤的类型、位置、程度及了累计变化进行检测、分析、显示、记录和打印，来保证铁路行车的安全。轨道探伤轮套主要是用于保护、支持探伤车的轮探头，使其顺利的完成探伤工作。
目前,我国铁路使用的国产和进口钢轨探伤车的探伤系统和配件基本均需从国外进口。而购买一只原装轮探头组件需7万元,其中，进口轮探头组件中的轨道探伤轮套属易损件,仅一只的价格就高达1548元。而据统计,探伤车平均每检测100km左右报废一只进口轨道探伤轮套。光上海铁路局一年就需消耗近360只轨道探伤轮套，其成本高达50多万元,全路预计需支出600多万元。而随着我国铁路现代化水平的不断提高,这个数字必将大幅提升。
就目前查阅相关文献，并未发现有关铁路探伤轮套材料及结构的相应报道，本发明特针对铁路探伤轮套用材料展开研究，选用特殊品种聚氨酯橡胶为主要原材料，通过采用特殊的加工工艺，发明了一种具有良好的耐磨性、耐寒性及耐溶剂性能的聚氨酯橡胶组合物，可用作于产钢轨探伤车轮套的外膜原材料。
发明内容
本发明针对铁路探伤轮套材料展开研究，发明了一种用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物。该组合物主要以混炼型聚氨酯为主要原材料，通过使用增塑剂来改善聚氨酯橡胶的混炼性能，采用硫磺作为主要的硫化剂，通过开炼式橡胶混炼的方式进行聚氨酯材料的加工。该橡胶硫化胶在具有良好的拉伸强度及抗撕裂强度，弹性的同时，其具有优异的耐磨性、耐寒性及耐溶剂性能，其滚筒磨耗指数为0.1cm3，脆性温度值为-60℃。其材料主要用于轨道探伤轮套外膜的原材料，其能赋予轨道探伤车轮良好的耐磨、耐溶剂、减震的性能，具有良好的环境适应性。
技术方案：
本发明所提供的一种用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物，是由以下质量份数的材料组成：
聚氨酯橡胶 100份；
硫化活性剂 1~3份；
硫化促进剂 2~ 6份；
硫黄 0.5~2份；
增塑剂 3~5份；
填料 30~60份。。
本发明主要以混炼型聚氨酯橡胶为主要原材料；硫化活性剂为氧化锌或硬脂酸或硬脂酸锌；硫化促进剂为以下有机化合物的混合物：噻唑类有机化合物2、2'-二硫代二苯并噻唑或2-硫醇基苯骈噻唑，胍类有机化合物二苯胍，次磺酰胺类有机化合物N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，秋兰姆类有机化合物二硫化四甲基秋兰姆，单个促进剂用量≤2份；硫黄为橡胶工业常用不溶性硫黄。
配方中使用的增塑剂为饱和及不饱和脂肪酸锌皂，其特点是与橡胶相容性极好，不喷霜，具有可提高聚氨酯的弹性及抗撕裂强度，缩短聚氨酯混炼或塑炼时间的特效。
本发明橡胶的混炼工艺为橡胶开炼机混炼工艺，其主要步骤包括有：将步骤聚氨酯橡胶添加于开炼胶上包辊、塑炼，依次加入硬脂酸锌、增塑剂活性剂、促进剂等，在混炼均匀、充分割刀后加入填料，割刀后再加入硫磺，在配合剂混炼均匀后，薄通5～6次后，出片，待用。
本发明橡胶的硫化设备与一般橡胶试片硫化所使用的设备一致，主要为：平板硫化机及橡胶硫化模。硫化方法也与一般橡胶的硫化方法相一致。
经硫化制得的橡胶制品其具有其特征在于：该硫化胶具有良好的耐磨性，耐寒性及耐溶剂型，其滚筒磨耗指数为0.1cm3，脆性温度值为-60℃，同时其耐溶剂性能好，可适用于轨道探伤轮套及其他具有耐磨、耐寒要求的密封制品的原材料。
有益效果：
以上方法制出的用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物具有良好的耐磨性，耐寒性及耐溶剂型，同时，其制品表面光滑、无喷霜现象，具有良好的应用价值。
具体实施方案：
下面结合实施例进一步说明本发明的目的，但并非限制本发明权的保护范围，本发明的范围在权利要求书中提出。
实施例1~3
轨道探伤轮套的主要以混炼型聚氨酯橡胶，牌号：SW70为主要原料，橡胶组合物的配方组成列于表1。
表1 过氧化物硫化组合物 实例配方表
（单位：phr）
原料 实施例1 实施例1 实施例3
SW70 100 100 100
硬脂酸 1 1 1
硬脂酸锌 5 - -
增塑剂A - 5 5
炭黑N220 40 40 30
炭黑N330 20 20 -
炭黑N774 - - 30
促进剂M 2 2 2
促进剂DM 4 4 4
NH-2 2 2 2
硫磺 1.5 1.5 1.5
总计 - - -
混炼胶的制备方法步骤如下：
采用开炼式炼胶工艺：
在XK-160型开炼机上进行，将生胶包辊塑炼 →→ 逐渐添加活性剂、促进剂、增塑剂等→→ 炭黑→→ 硫化剂→→ 薄通6次，下片。
橡胶组合物的硫化条件：硫化温度160℃，硫化时间10 min。
过氧化物硫化组合物的物理性能见表2。
表2、混炼型聚氨酯橡胶黑色组合物实例的性能
项目 实施例1 实施例2 实施例3
硬度/shoreA 82 82 80
拉伸强度/MPa 26 25 25
磨耗体积/cm3 0.08 0.08 0.10
脆性温度/℃ -60 -60 -55
质量变化率/% 10 10 12
从表2的数据开见，本发明实例的轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物在保持具有较高的物理机械性能的同时，还具有极小的磨耗体积、极低的脆性温度以及良好的质量变化率值，保证了铁路探伤轮套在实际使用过程中的耐磨性，耐溶剂性能，提高了产品的使用寿命，降低了产品更换成本。
本文实施例中所涉及的实验数据均按照相应的国家或行业标准进行。以下为主要仪器设备及试验条件：
物理性能：采用T2000E型电子拉力机，按照GB/T 528-2009测试橡胶的物理性能，主要考察扯断伸长率和扯断伸长率变化率；采用邵布尔磨耗试验机，依据GB/T 9867-2008测试橡胶的物理性能，主要考察胶料的磨耗体积；依据GB/T 1682-1994（2004）测试橡胶的物理性能，主要考察胶料的脆性温度。
本领域技术人员可以理解，本发明主要用于轨道探伤轮套及其它具有较高力学、耐溶剂、耐寒橡胶要求的制品当中。

Claims (7)

1.一种用作于轨道探伤轮套的聚氨酯橡胶组合物，其特征在于：该组合物是由以下重量份的材料组成：
聚氨酯橡胶 100份；
硫化活性剂 1~3份；
硫化促进剂 2~ 6份；
硫黄 0.5~2份；
增塑剂 3~5份；
填料 30~60份。
2.根据权利要求1所述配方，其特征在于：聚氨酯橡胶为混炼型过氧化物硫化聚氨酯橡胶。
3.硫化活性剂为氧化锌或硬脂酸或硬脂酸锌；硫黄为橡胶工业常用不溶性硫黄。
4.根据权利要求1所述配方，其特征在于：增塑剂为饱和及不饱和脂肪酸锌皂，其特点是与橡胶相容性极好，不喷霜，可提高聚氨酯的弹性及抗撕裂强度，缩短聚氨酯混炼或塑炼时间。
5.根据权利要求1所述配方，其特征在于： 其混炼胶的炼制包括以下步骤：
（1）将步骤聚氨酯橡胶添加于开炼胶上包辊、塑炼，依次加入硬脂酸锌、增塑剂活性剂、促进剂等，在混炼均匀、充分割刀后加入填料，割刀后再加入硫磺，在配合剂混炼均匀后，薄通5～6次后，出片，待用。
6.（2）将步骤（1）所得混炼胶使用平板硫化机及橡胶硫化模进行硫化，制备出黑色耐磨、耐寒、耐溶剂的聚氨酯橡胶制品。
7.根据权利要求1所述配方及权利要求4方法制得的硫化胶，其特征在于：主要用于轨道探伤轮套外膜的原材料，其能赋予轨道探伤车轮良好的耐磨、耐溶剂、减震的性能，具有良好的环境适应性。
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