CN112679807A - 一种应用于轨道交通的减震垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于轨道交通的减震垫，采用天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶混炼，然后加入硫化剂、促进剂、混合防老剂等多种改性剂，有效提高了橡胶制品的力学性能和弹性；为了进一步提升橡胶垫的弹性，本发明中还加入了由改性超薄钛片制成的纳米弹性增强剂，制备过程中纳米弹性增强剂以高硬度的石料为依托，弹性效果更佳；为了使无机的石料和纳米弹性增强剂在橡胶制品中分散更加均匀，本发明中还加入了少量的石油沥青与芳烃油共用，效果更加。本发明制备的减震垫，不但抗拉强度高，而且老化后的测试效果无明显降低，适合应用于轨道交通行业。

Description

一种应用于轨道交通的减震垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种应用于轨道交通的减震垫及其制备方法。

背景技术

橡胶减震制品是用于消除或减少机械震动的传递，达到减震、消音及减少冲击所致危害的橡胶制品的统称。橡胶的减震可以从结构和材料两方面入手，前者是通过工程和力学等原理制品结构的合理设计来达到减震的目的，后者则是选用自身具有吸收转化或传递缓冲震动性能的材料作为减震制品的主体，并提高其相关的性能以改善减震效果。橡胶减震垫的特点是既有高弹性，又有高黏性。橡胶的弹性是由其卷曲分子构象的变化产生的，橡胶分子间相互作用会妨碍分子链的运动，从而表现出黏性阻尼的特点，以致应力与应变往往处于不平衡状态。

但是传统的橡胶制品中的防老剂成分是小分子物质，存在迁移现象，会导致橡胶制品的使用寿命较短，尤其是轨道交通行业，减震垫需要经受反复的强烈冲击，故有必要对橡胶制品的耐冲击、减震效果以及耐老化效果进一步研究，从而得到更适合应用于轨道交通的减震垫。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种应用于轨道交通的减震垫及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种应用于轨道交通的减震垫，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶10-15％、三元乙丙橡胶8-12％、硬脂酸1-2％、石料12-18％、炭黑18-25％、芳烃油3-6％、硫化剂8-12％、促进剂3-5％、混合防老剂5-8％、纳米弹性增强剂1-2％、石油沥青3-6％和天然橡胶余量。

优选的，所述的石料为玄武岩、安山岩、石灰岩中的任意一种或者多种的组合。

优选的，所述的石料的粒径为800目。

所述的硫化剂为硫磺、马来酰亚胺衍生物或胺类硫化剂中的任意一种。

优选的，所述的混合防老剂为防老剂D和防老剂SP-C的混合物。

进一步优选的，所述的防老剂D和防老剂SP-C的质量比为(5-8):1。

优选的，所述的纳米弹性增强剂为改性超薄钛片。

进一步优选的，所述的改性超薄钛片为表面具有二次氧化形成蜂窝状的纳米管阵列的改性超薄钛片。

优选的，所述的石油沥青为25℃，针入度为10-50的石油沥青。

一种应用于轨道交通的减震垫的制备方法，包括以下步骤：

A、将石料和纳米弹性增强剂混合后，400-600rpm搅拌30-60min，备用；

B、将天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为50-70℃，转速为40-60rpm，待温度升高到80-90℃时，加入石料和纳米弹性增强剂以及硬脂酸的混合物混炼2-6min，继续加入炭黑混炼均匀，继续加入芳烃油和石油沥青混炼均匀，温度至130-140℃时排胶；

C、然后加入硫化剂、促进剂和混合防老剂混合5-8min，反应温度为140-150℃，压力为10-15MPa，反应15-30min，硫化成型，即可。

本发明的有益之处在于：一种应用于轨道交通的减震垫，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶10-15％、三元乙丙橡胶8-12％、石蜡2-5％、石料12-18％、炭黑18-25％、芳烃油3-6％、硫化剂8-12％、促进剂3-5％、混合防老剂5-8％、纳米弹性增强剂1-2％、石油沥青3-6％和天然橡胶余量。本发明的应用于轨道交通的减震垫采用天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶混炼，然后加入硫化剂、促进剂、混合防老剂等多种改性剂，有效提高了橡胶制品的力学性能和弹性；为了进一步提升橡胶垫的弹性，本发明中还加入了由改性超薄钛片制成的纳米弹性增强剂，制备过程中纳米弹性增强剂以高硬度的石料为依托，弹性效果更佳；为了使无机的石料和纳米弹性增强剂在橡胶制品中分散更加均匀，本发明中还加入了少量的石油沥青与芳烃油共用，效果更加。本发明制备的减震垫，不但抗拉强度高，而且老化后的测试效果无明显降低，适合应用于轨道交通行业。

具体实施方式

实施例1

一种应用于轨道交通的减震垫，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶12％、三元乙丙橡胶9％、硬脂酸1.8％、石料12.5％、炭黑22％、芳烃油5％、硫化剂11％、促进剂3.5％、混合防老剂7％、纳米弹性增强剂1.5％、石油沥青5.5％和天然橡胶余量。

所述的石料为玄武岩。

所述的石料的粒径为800目。

所述的硫化剂为硫磺。

所述的混合防老剂为防老剂D和防老剂SP-C的混合物；所述的防老剂D和防老剂SP-C的质量比为6:1。

所述的纳米弹性增强剂为改性超薄钛片；所述的改性超薄钛片为表面具有二次氧化形成蜂窝状的纳米管阵列的改性超薄钛片。

所述的石油沥青为25℃，针入度为30的石油沥青。

一种应用于轨道交通的减震垫的制备方法，包括以下步骤：

A、将石料和纳米弹性增强剂混合后，500rpm搅拌45min，备用；

B、将天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为60℃，转速为50rpm，待温度升高到85℃时，加入石料和纳米弹性增强剂以及硬脂酸的混合物混炼5min，继续加入炭黑混炼均匀，继续加入芳烃油和石油沥青混炼均匀，温度至135℃时排胶；

C、然后加入硫化剂、促进剂和混合防老剂混合7min，反应温度为145℃，压力为12MPa，反应20min，硫化成型，即可。

实施例2

一种应用于轨道交通的减震垫，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶15％、三元乙丙橡胶8％、硬脂酸2％、石料12％、炭黑25％、芳烃油3％、硫化剂12％、促进剂3％、混合防老剂8％、纳米弹性增强剂1％、石油沥青6％和天然橡胶余量。

所述的石料为玄武岩和石灰岩质量比为3:1的混合物。

所述的石料的粒径为800目。

所述的硫化剂为马来酰亚胺衍生物。

所述的混合防老剂为防老剂D和防老剂SP-C的混合物；所述的防老剂D和防老剂SP-C的质量比为5:1。

所述的纳米弹性增强剂为改性超薄钛片；所述的改性超薄钛片为表面具有二次氧化形成蜂窝状的纳米管阵列的改性超薄钛片。

所述的石油沥青为25℃，针入度为50的石油沥青。

一种应用于轨道交通的减震垫的制备方法，包括以下步骤：

A、将石料和纳米弹性增强剂混合后，400rpm搅拌60min，备用；

B、将天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为50℃，转速为60rpm，待温度升高到80℃时，加入石料和纳米弹性增强剂以及硬脂酸的混合物混炼6min，继续加入炭黑混炼均匀，继续加入芳烃油和石油沥青混炼均匀，温度至130℃时排胶；

C、然后加入硫化剂、促进剂和混合防老剂混合8min，反应温度为140℃，压力为15MPa，反应15min，硫化成型，即可。

实施例3

一种应用于轨道交通的减震垫，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶10％、三元乙丙橡胶12％、硬脂酸1％、石料18％、炭黑18％、芳烃油6％、硫化剂8％、促进剂5％、混合防老剂5％、纳米弹性增强剂2％、石油沥青3％和天然橡胶余量。

所述的石料为石灰岩。

所述的石料的粒径为800目。

所述的硫化剂为胺类硫化剂。

所述的混合防老剂为防老剂D和防老剂SP-C的混合物；所述的防老剂D和防老剂SP-C的质量比为8:1。

所述的纳米弹性增强剂为改性超薄钛片；所述的改性超薄钛片为表面具有二次氧化形成蜂窝状的纳米管阵列的改性超薄钛片。

所述的石油沥青为25℃，针入度为10的石油沥青。

一种应用于轨道交通的减震垫的制备方法，包括以下步骤：

A、将石料和纳米弹性增强剂混合后，600rpm搅拌30min，备用；

B、将天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为70℃，转速为40rpm，待温度升高到90℃时，加入石料和纳米弹性增强剂以及硬脂酸的混合物混炼2min，继续加入炭黑混炼均匀，继续加入芳烃油和石油沥青混炼均匀，温度至140℃时排胶；

C、然后加入硫化剂、促进剂和混合防老剂混合5min，反应温度为150℃，压力为10MPa，反应30min，硫化成型，即可。

对比例1

将实施例1中的纳米弹性增强剂去除，其余配比和制备方法不变。

对比例2

将实施例1中的石油沥青去除，其余配比和制备方法不变。

以下对实施例1-3和对比例1-2制备的应用于轨道交通的减震垫进行检测，得到如下检测结果。

测试方法：

拉伸强度测试：参照GB/T 528-1998；

耐老化测试：参照GB/T 3512-2001，温度为100℃，时间为7天。

表1：对实施例1-3和对比例1-2的减震垫测试结果；

常规测试	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						拉伸强度MPa	37.2	35.8	36.7	31.2	33.2
老化拉伸强度MPa	36.9	35.7	36.5	21.5	25.4

由以上测试数据可以知道，本发明制备的减震垫，老化后的性能无明显降低，使用寿命显著延长。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：顺丁橡胶10-15％、三元乙丙橡胶8-12％、硬脂酸1-2％、石料12-18％、炭黑18-25％、芳烃油3-6％、硫化剂8-12％、促进剂3-5％、混合防老剂5-8％、纳米弹性增强剂1-2％、石油沥青3-6％和天然橡胶余量。

2.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的石料为玄武岩、安山岩、石灰岩中的任意一种或者多种的组合。

3.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的石料的粒径为800目。

4.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的硫化剂为硫磺、马来酰亚胺衍生物或胺类硫化剂中的任意一种。

5.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的混合防老剂为防老剂D和防老剂SP-C的混合物。

6.如权利要求5所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的防老剂D和防老剂SP-C的质量比为(5-8):1。

7.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的纳米弹性增强剂为改性超薄钛片。

8.如权利要求7所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的改性超薄钛片为表面具有二次氧化形成蜂窝状的纳米管阵列的改性超薄钛片。

9.如权利要求1所述的应用于轨道交通的减震垫，其特征在于，所述的石油沥青为25℃，针入度为10-50的石油沥青。

10.一种应用于轨道交通的减震垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将石料和纳米弹性增强剂混合后，400-600rpm搅拌30-60min，备用；

B、将天然橡胶、顺丁橡胶和三元乙丙橡胶放入密炼机中混炼均匀，混炼温度为50-70℃，转速为40-60rpm，待温度升高到80-90℃时，加入石料和纳米弹性增强剂以及硬脂酸的混合物混炼2-6min，继续加入炭黑混炼均匀，继续加入芳烃油和石油沥青混炼均匀，温度至130-140℃时排胶；

C、然后加入硫化剂、促进剂和混合防老剂混合5-8min，反应温度为140-150℃，压力为10-15MPa，反应15-30min，硫化成型，即可。