CN111171461A - 二次发泡轨道交通垫板及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次发泡轨道交通垫板，包括以下重量份配比的原料：EPDM100份、顺丁橡胶20～30份、碳黑40～50份、硅土25～35份、促进剂0.4～0.7份、发泡剂3～5份、架桥剂3～5份、分散剂1～2份、活性剂3～5份、硬脂酸1～1.5份、氧化锌4～6份、石蜡油30～40份、不溶性硫磺药胶1～1.5份;本发明交通垫板大大降低了卤素的含量，符合环保要求，同时使用本发明的垫板后，轨道减振降噪效果好并具有优良的高平顺性、稳定性、耐老化性能、耐高低温范围广，在‑60℃～120℃环境长期使用时收缩率极低，压缩变形率小，静刚度小于30KN/mm。

Description

二次发泡轨道交通垫板及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，尤其涉及二次发泡轨道交通垫板及其制备方法、应用。
背景技术
我国的轨道交通线路长度越来越长，且列车运行速度不断提速，根据我国<<轨道交通扣件系统弹性垫板GB/T 21527-2008>>标准，为了适应列车高速运行下的平稳性、安全性和舒适度，需要轨下橡胶扣件的性能也随之提高，需具有高弹性恢复、压缩变形率小；对列车运行环境的长期高温和低温范围要求更严苛，严寒环境和高温环境下保证橡胶扣件的耐高温和耐寒性能优异，才能保障列车安全运行。
列车在轨道上高速通过时产生振动，对橡胶扣件的动静刚度要求越发严格，通常日本扣件系统用轨下橡胶静刚度较高，弹性不足；德国的橡胶垫板，弹性好，但静刚度较低。
同时,市面上的轨道交通橡胶扣件多为硫化件，即使是发泡材料大多数都是含有卤素（氟、氯、溴、碘），材料中的卤(氟、氯、溴、碘 )含量超过一定数值所制成的发泡材料，当对其回收利用时需先燃烧，然而由于其含有过多的卤素，因此在燃烧时会产生卤化氢气体，而卤化氢气体有窒息性的气味，同时对人体的上呼吸道有强刺激，对眼、皮肤、黏膜有腐蚀。
目前还没有发现有关低卤环保型EPDM与顺丁橡胶并用闭孔二次发泡轨道交通垫板及其制作工艺的报道。
发明内容
本申请实施例通过提供二次发泡轨道交通垫板及其制备方法，解决了现有技术中轨道交通垫板含有过多卤素的问题，实现了降低交通垫板中卤素含量的问题，同时使用本发明的垫板后，轨道减振降噪效果好并具有优良的高平顺性、稳定性、耐老化性能、耐高低温范围广，在-60℃～120℃环境长期使用时收缩率极低，压缩变形率小，静刚度小于30KN/mm。
本申请实施例通过提供一种二次发泡轨道交通垫板，包括以下重量份配比的原料：
EPDM 100份
顺丁橡胶 20～30份
碳黑 40～50份
硅土 25～35份
促进剂 0.4～0.7份
发泡剂 3～5份
架桥剂 3～5份
分散剂 1～2份
活性剂 3～5份
硬脂酸 1～1.5份
氧化锌 4～6份
石蜡油 30～40份
硫磺 1～1.5份。
进一步地，由以下重量份配比的原料组成：
EPDM 100份
顺丁橡胶 25份
碳黑 45份
硅土 30份
促进剂 0.6份
发泡剂 4份
架桥剂 4份
分散剂 1.5份
活性剂 4份
硬脂酸 1.2份
氧化锌 5份
石蜡油 35份
硫磺 1.3份。
进一步地，所述硫磺为不溶性硫磺药胶或硫磺粉中的任意一种。
进一步地，所述不溶性硫磺药胶为IS-80。
进一步地，所述促进剂为DM；所述架桥剂为CX-A；所述分散剂为DR-A；
所述活性剂为PEG4000；所述硬脂酸为1801；所述氧化锌中锌的纯度为99%。
一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，包括以下步骤：
（1）合胶密炼
将EPDM、顺丁橡胶、碳黑、硅土、分散剂、活性剂、硬脂酸、氧化锌、石蜡油投入密炼机内密炼；
（2）开炼过薄；
（3）第一次冷却静置；
（4）低温密炼；
将促进剂、发泡剂、架桥剂、不溶性硫磺药胶、所述第一次冷却静置工序得到的物料一起投入密炼机内，得到合粉胶；
（5）低温开炼；
（6）第二次冷却静置；
（7）热炼出片；
（8）第三次冷却静置；
（9）第一次模内闭孔发泡；
（10）第二次模内闭孔发泡。
进一步地，所述合胶密炼的具体步骤为：将EPDM、顺丁橡胶、碳黑、硅土、分散剂、活性剂、硬脂酸、氧化锌、石蜡油投入密炼机内，密炼机通冷却水捏炼加压5次，5次的总时间为10～15min，温度达到115-125℃，倒料得到合胶；
所述开炼过薄的具体步骤为：将所述合胶密炼得到的合胶投入通冷却水的开炼机中，辊筒间隙8mm过一遍，辊筒间隙2mm薄通2次，得到薄通料；
所述第一次冷却静置的具体步骤为：将薄通料放置不锈钢平台上吹风冷却静置2小时-4小时；
所述低温密炼的具体步骤为：将促进剂、发泡剂、架桥剂、不溶性硫磺药胶、冷却静置后的薄通料投入密炼机内，然后进行加压捏炼8～10min，加压5次，温度达到80℃±5℃倒料得到合粉胶。
进一步地，所述低温开炼的具体步骤为：将合粉胶投入通冷却水的开炼辊筒间隙2mm薄通3次，辊筒间隙5mm一次，温度控制在65℃±5℃，得到胶片；
所述第二次冷却静置的具体步骤为：将低温开炼后的胶片放不锈钢平台吹风冷却静置4小时，得到静置料；
所述热炼出片的具体步骤为：将静置料投入开炼机，设置辊筒间隙10mm、翻炼3遍后根据模具宽度出片，并裁切成模具长度和符合入模重量的胶片；
所述第三次冷却静置的具体步骤为：将热炼出片工序中的胶片放置不锈钢平台，冷却静置4小时，得到静置料。
所述第一次模内闭孔发泡的具体步骤为：将第三次冷却静置得到的静置料称重放入一次模具内，得到发泡海棉垫板。
进一步地，所述第二次模内闭孔发泡的具体步骤为：将发泡海绵垫板再次投入模具内，得到二次发泡海绵垫板，将二次发泡海绵垫板放到不锈钢平台室温下冷却静置24小时，即可。
一种鞋底，采用二次发泡轨道交通垫板制作而成，将成型的二次发泡轨道交通垫板切割成所需鞋底形状，或者将生产过程中的模具更换为所需的鞋底模具，注塑成鞋底型形状即可。
进一步，所述鞋底为酒店拖鞋鞋底，尤其是在星级酒店拖鞋鞋底的使用，星级酒店拖鞋1-2天就得清洗、烘干酒店拖鞋，这对鞋底的要求非常高，采用本申请的二次发泡轨道交通垫板制作而成的鞋底具有耐高温且不易变形等优点，当其作为鞋底时，寿命远远大于与其结合的鞋面，因此是一款可以多次回收利用且环保的鞋底。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明交通垫板大大降低了卤素的含量，符合环保要求，同时使用本发明的垫板后，轨道减振降噪效果好并具有优良的高平顺性、稳定性、耐老化性能、耐高低温范围广，在-60℃～120℃环境长期使用时收缩率极低，压缩变形率小，静刚度小于30KN/mm。
2、本发明以EPDM、顺丁橡胶为发泡体系，其中EPDM具有优越的耐侯性、抗臭氧、抗侵蚀性等特点，而顺丁橡胶可以增加耐寒性、耐磨性和弹性、同时使得制品动负荷下发热减少等优点，活性剂和氧化锌能对促进剂、发泡剂、架桥剂起到活化的作用，同时活性剂、促进剂、发泡剂、架桥剂、氧化锌均能改善发泡体系的压缩变形和热稳定性；同时促进剂、活性剂又与硫磺组成硫化体系，活性剂、促进剂、发泡剂、架桥剂的优点是在密炼工序中可以防焦烧稳定性高，在硫化温度为145℃时活性高，此处选用不溶性硫磺药胶的硫磺体系具有胶料不易喷霜，可以保持胶料组分和性能均一，克服因喷霜造成胶料粘合力差的缺点，在相邻层中无迁移现象，特别是在顺丁橡胶料中，区别于普通硫磺的高迁移率；高粘度蜡油可以改善产品压缩变形和外观质量（喷彩现象），不喷霜、耐老化，老化后硬度变化小。
3、在轨道交通垫板中除了有静刚度要求还有动刚度要求，但是由于动刚度的检测需要非常昂贵的检测费用，数据差异变化也大，测试周期非常长，故一般要求静刚度提出数据，通过静刚度测试值反映出动刚度的值的接近程度。静刚度的数值大小从侧面反映出车辆在轨道上行驶经过时产生的振动大小、舒适程度、减震效果等。
4、本发明的轨道交通垫板应用广泛，除了可以应用于交通垫板领域，同时也可以应用于鞋底，特别是酒店拖鞋鞋底，传统的酒店拖鞋鞋底经过多次清洗烘干后容易变形、发黄、磨损，而本申请的鞋底克服了传统鞋底的缺点，并且能适应高温反复清洗300次以上的耐屈挠、不龟裂，实现多次回收利用，环保性更好。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例配方如表1所示（注：各原料按重量份），其中石蜡油为高粘度石蜡油，其闪点为180，粘度为150，粘度越大耐老化性能越好，闪点越高，耐温值越高，闪点180相当于耐温可达180℃
序号 原材料 型号或规格 供应商 实施例1 实施例2
1 EPDM 3080 美国杜邦 100 100
2 顺丁橡胶 BR9000 燕山石化 25 20
3 炭黑 N550 苏州 45 42
4 硅土 N82 美国进口 30 35
5 促进剂 DM 金昌盛公司 0.6 0.65
6 发泡剂 DPT-E(H) 杭州海虹化工 4 4.5
7 架桥剂 CX-A 杭州海虹化工 4 4.5
8 分散剂 DR-A 艾博特橡胶科技 1.5 1.8
9 活性剂 PEG4000 奥克化工 4 4.5
10 硬脂酸 1801 江苏双马化工 1.2 1.5
11 氧化锌 99% 上海白石 5 5.5
12 石蜡油 高粘度 厦门享润石化 35 38
13 不溶性硫磺药胶 IS-80 艾博特橡胶科技 1.3 1.5
实施例1
一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，包括以下步骤：
（1）合胶密炼
将EPDM100份、顺丁橡胶25份、碳黑45份、硅土30份、分散剂1.5份、活性剂4份、硬脂酸1.2份、氧化锌5份、高粘度石蜡油35份投入密炼机内，密炼机通冷却水捏炼加压5次约12min，温度达到120℃，倒料得到合胶；
（2）开炼过薄；
将合胶密炼得到的合胶投入机台通冷却水的开炼机中，辊筒间隙8mm过一遍，辊筒间隙2mm薄通2次，得到薄通料；
（3）第一次冷却静置；
将薄通料放置到不锈钢平台上吹风冷却静置3小时；
（4）低温密炼；
将促进剂0.6份、发泡剂4份、架桥剂4份、不溶性硫磺药胶1.3份和经第一次冷却静置后的合胶投入密炼机内，然后进行加压捏炼8min，加压5次，温度达到80℃倒料得到合粉胶；
（5）低温开炼；
将合粉胶投入通冷却水的开炼辊筒，间隙2mm薄通3次，辊筒间隙5mm一次，温度控制在65℃±5℃，得到胶片；
(6)第二次冷却静置；
将低温开炼的胶片放不锈钢平台吹风冷却静置4小时，得到静置片；
(7)热炼出片；
将静置料投入开炼机，设置辊筒间隙10mm、翻炼3遍后根据模具宽度出片，并裁切成模具长度和符合入模重量的胶片。
(8)第三次冷却静置；
将热炼出片工序中的胶片放置到不锈钢平台，冷却静置4小时，得到静置料；
(9)第一次模内闭孔发泡；
将经第三次冷却静置得到的静置料称重放入一次模具内;
调节油压压力150kg/cm²，油压温度145℃（3.2kg/cm²蒸汽压力）*30min，模具尺寸1000mm*2000mm*10mm,入模重量23kg，下料得到1300mm*2300mm*12mm*邵氏C65°（邵尔A86°）得到发泡海棉垫板。
(10)第二次模内闭孔发泡
将发泡海棉垫板投入二次模具中；
调节油压压力50kg/cm²，油压温度152℃（4.3kg/cm²蒸汽压力）*12min，模具尺寸1300mm*2300mm*12mm，下料得到1350mm*2350mm*12.5mm*邵氏C 55°（邵尔A 83°）得到二次发泡海棉垫板；
将二次发泡海绵垫板放到不锈钢平台室温下冷却静置24小时，得到二次发泡轨道交通垫板材料成品。
实施例2
一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，包括以下步骤：
（1）合胶密炼
将EPDM100份、顺丁橡胶20份、碳黑42份、硅土35份、分散剂1.8份、活性剂4.5份、硬脂酸1.5份、氧化锌5.5份、高粘度石蜡油38份投入密炼机内，密炼机通冷却水捏炼加压5次约12min，温度达到120℃，倒料得到合胶；
（2）开炼过薄；
将合胶密炼得到的合胶投入机台通冷却水的开炼机中，辊筒间隙8mm过一遍，辊筒间隙2mm薄通2次，得到薄通料；
（3）第一次冷却静置；
将薄通料放置到不锈钢平台上吹风冷却静置3小时；
（4）低温密炼；
将促进剂0.65份、发泡剂4.5份、架桥剂4.5份、不溶性硫磺药胶1.5份和经第一次冷却静置后的合胶投入密炼机内，然后进行加压捏炼8min，加压5次，温度达到80℃倒料得到合粉胶；
（5）低温开炼；
将合粉胶投入通冷却水的开炼辊筒，间隙2mm薄通3次，辊筒间隙5mm一次，温度控制在65℃±5℃，得到胶片；
(6)第二次冷却静置；
将低温开炼的胶片放不锈钢平台吹风冷却静置4小时，得到静置片；
(7)热炼出片；
将静置料投入开炼机，设置辊筒间隙10mm、翻炼3遍后根据模具宽度出片，并裁切成模具长度和符合入模重量的胶片。
(8)第三次冷却静置；
将热炼出片工序中的胶片放置到不锈钢平台，冷却静置4小时，得到静置料；
(9)第一次模内闭孔发泡；
将经第三次冷却静置得到的静置料称重放入一次模具内;
调节油压压力150kg/cm²，油压温度145℃（3.2kg/cm²蒸汽压力）*30min，模具尺寸1000mm*2000mm*10mm,入模重量23kg，下料得到1300mm*2300mm*12mm*邵氏C67°（邵尔A87°）得到发泡海棉垫板。
(10)第二次模内闭孔发泡
将发泡海棉垫板投入二次模具中；
调节油压压力50kg/cm²，油压温度152℃（4.3kg/cm²蒸汽压力）*12min，模具尺寸1300mm*2300mm*12mm，下料得到1350mm*2350mm*12.5mm*邵氏C 55°（邵尔A 85°）得到二次发泡海棉垫板；
将二次发泡海绵垫板放到不锈钢平台室温下冷却静置24小时，得到二次发泡轨道交通垫板材料成品。
实施例1-2制备得到的二次发泡轨道交通垫板材料的物理性能（根据我国<<轨道交通扣件系统弹性垫板GB/T 21527-2008>>标准中表3微孔垫板的物理性能要求）如下表2所示：
Figure 951268DEST_PATH_IMAGE001
表2
实施例1-2的二次发泡轨道交通垫板的虹彩第三方检测机构卤素元素测试报告,如表3所示：
Figure 408795DEST_PATH_IMAGE003
表3
（注释：1.mg/kg=ppm；2.N.D=Not Detected未检出,小于方法检出限）
需要说明的是，本发明的实施例中的实验数据是多次实验，取其平均值所得到的。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种二次发泡轨道交通垫板，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：
EPDM 100份
顺丁橡胶 20～30份
碳黑 40～50份
硅土 25～35份
促进剂 0.4～0.7份
发泡剂 3～5份
架桥剂 3～5份
分散剂 1～2份
活性剂 3～5份
硬脂酸 1～1.5份
氧化锌 4～6份
石蜡油 30～40份
硫磺 1～1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种二次发泡轨道交通垫板，其特征在于，由以下重量份配比的原料组成：
EPDM 100份
顺丁橡胶 25份
碳黑 45份
硅土 30份
促进剂 0.6份
发泡剂 4份
架桥剂 4份
分散剂 1.5份
活性剂 4份
硬脂酸 1.2份
氧化锌 5份
石蜡油 35份
硫磺 1.3份。
3.根据权利要求1所述的一种二次发泡轨道交通垫板，其特征在于，所述硫磺为不溶性硫磺药胶或硫磺粉中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种二次发泡轨道交通垫板，其特征在于，所述不溶性硫磺药胶为IS-80。
5.根据权利要求1所述的一种二次发泡轨道交通垫板，其特征在于，
所述促进剂为DM；
所述架桥剂为CX-A；
所述分散剂为DR-A；
所述活性剂为PEG4000；
所述硬脂酸为1801；
所述氧化锌中锌的纯度为99%。
6.一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）合胶密炼
将EPDM、顺丁橡胶、碳黑、硅土、分散剂、活性剂、硬脂酸、氧化锌、石蜡油投入密炼机内密炼；
（2）开炼过薄；
（3）第一次冷却静置；
（4）低温密炼；
将促进剂、发泡剂、架桥剂、不溶性硫磺药胶、所述第一次冷却静置工序得到的物料一起投入密炼机内，得到合粉胶；
（5）低温开炼；
（6）第二次冷却静置；
（7）热炼出片；
（8）第三次冷却静置；
（9）第一次模内闭孔发泡；
（10）第二次模内闭孔发泡。
7.根据权利要求6所述的一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，其特征在于，
所述合胶密炼的具体步骤为：将EPDM、顺丁橡胶、碳黑、硅土、分散剂、活性剂、硬脂酸、氧化锌、石蜡油投入密炼机内，密炼机通冷却水捏炼加压5次，5次的总时间为10～15min，温度达到115-125℃，倒料得到合胶；
所述开炼过薄的具体步骤为：将所述合胶密炼得到的合胶投入通冷却水的开炼机中，辊筒间隙8mm过一遍，辊筒间隙2mm薄通2次，得到薄通料；
所述第一次冷却静置的具体步骤为：将薄通料放置不锈钢平台上吹风冷却静置2小时-4小时；
所述低温密炼的具体步骤为：将促进剂、发泡剂、架桥剂、不溶性硫磺药胶、冷却静置后的薄通料投入密炼机内，然后进行加压捏炼8～10min，加压5次，温度达到80℃±5℃倒料得到合粉胶。
8.根据权利要求7所述的一种二次发泡轨道交通垫板的制备方法，其特征在于，
所述低温开炼的具体步骤为：将合粉胶投入通冷却水的开炼辊筒间隙2mm薄通3次，辊筒间隙5mm一次，温度控制在65℃±5℃，得到胶片；
所述第二次冷却静置的具体步骤为：将低温开炼后的胶片放不锈钢平台吹风冷却静置4小时，得到静置料；
所述热炼出片的具体步骤为：将静置料投入开炼机，设置辊筒间隙10mm、翻炼3遍后根据模具宽度出片，并裁切成模具长度和符合入模重量的胶片；
所述第三次冷却静置的具体步骤为：将热炼出片工序中的胶片放置不锈钢平台，冷却静置4小时，得到静置料；
所述第一次模内闭孔发泡的具体步骤为：将第三次冷却静置得到的静置料称重放入一次模具内，得到发泡海棉垫板；
所述第二次模内闭孔发泡的具体步骤为：将发泡海绵垫板再次投入模具内，得到二次发泡海绵垫板，将二次发泡海绵垫板放到不锈钢平台室温下冷却静置24小时，即可。
9.一种鞋底，其特征在于，采用二次发泡轨道交通垫板制作而成。
10.根据权利要求9所述的一种鞋底，其特征在于，所述鞋底为酒店拖鞋鞋底。
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