CN112679815B - 一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶18‑25％、三元乙丙橡胶15‑22％、聚丙烯10‑15％、聚烯烃热塑性弹性体8‑12％、填料12‑20％、抗氧化剂2‑5％、交联剂1‑2％、催化剂0.05‑0.12％和液态硅胶余量。本发明的应用于轨道交通的轨道缓冲材料采用丁苯橡胶、三元乙丙橡胶和聚烯烃热塑性弹性体进行动态硫化，同时加入液态硅胶在交联剂和硫酸镍催化剂的作用下，达到非常好的强度和韧性；尤其是在不断的高低温交叉冲击下仍可以保持非常好的硬度和韧性。

Description

一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及缓冲材料技术领域，尤其涉及一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料及其制备方法。
背景技术
高铁、地铁等轨道交通路轨用绝缘缓冲垫，用于钢轨与混凝土轨枕之间，它的主要作用是缓冲车辆高速通过路轨时所产生的振动和冲击，保护路基和轨枕，并对信号系统进行电绝缘。此外，由于该绝缘缓冲垫长期裸露于大气中，因此要求具有良好的耐老化以及耐寒、耐热性能。据了解，目前我国对绝缘缓冲垫材料的基本要求包含：邵氏A硬度为90-94度；拉伸强度大于18.0MPa；伸长率大于700％等。
从材料性能上看，目前常规的动态硫化三元乙丙橡胶热塑性弹性体具有优异的耐老化、耐高低温以及良好的绝缘性能，但其拉伸强度低于18.0MPa。热塑性聚酯弹性体(TPEE)是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物，它具有结构强度高、耐蠕变性好、回弹性优异、抗冲和耐弯曲疲劳、耐磨、尺寸稳定的特点。这种材料在低温时具有柔韧性，在高温下也能保持良好的性能，是目前轨道交通路轨用绝缘缓冲垫首选的材料。但是这种材料生产成本太高，价格昂贵，不利于大面积推广应用。
为了进一步降低成本并提升低温下缓冲材料的柔韧性，本发明提供了一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料及其制备方法。
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轨道缓冲材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶18-25％、三元乙丙橡胶15-22％、聚丙烯10-15％、聚烯烃热塑性弹性体(POE)8-12％、填料12-20％、抗氧化剂2-5％、交联剂1-2％、催化剂0.05-0.12％和液态硅胶余量。
优选的，所述丁苯橡胶中，苯乙烯的含量为丁苯橡胶总重量的18-22％，带不饱和双键的活性基团的含量为丁苯橡胶总重量的20-25％；所述丁苯橡胶的密度为0.95-0.98g/cm3；
优选的，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20-100(ML 1+4，125℃)门尼值；三元乙丙橡胶由三种单体经共聚反应合成，其中，第一单体为乙烯，其重量含量为三种单体总重量的78-85％；第二单体为丙烯，其重量含量为三种单体总重量的8-12％；第三单体为乙叉降冰片烯(ethylidene norbornene，ENB)或者乙烯降冰片烯(Vinyl norbornene，VNB)，其重量含量为三种单体总重量的5-12％。
优选的，所述聚丙烯为丙烯的均聚物，或者为乙烯和丙烯的共聚物，熔融指数为10-20g/10min；
优选的，所述聚烯烃热塑性弹性体(POE)是乙烯和α烯烃的共聚物，熔融指数为0.8-2.0g/10min；
优选的，所述填料为粒径为50-200微米的二氧化硅微粉；
优选的，所述交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为0.8-2.0wt％。
优选的，所述的催化剂为硫酸镍催化剂。
优选的，所述液态硅胶的粘度为在25℃下50000-100000mpa·s。
优选的，所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：将各种原料按比例配好后送入双螺杆挤出机中进行动态硫化反应；其中，双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的螺杆转速为400-500rpm；螺杆温度为185-220℃。
本发明的有益之处在于：本发明的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶18-25％、三元乙丙橡胶15-22％、聚丙烯10-15％、聚烯烃热塑性弹性体8-12％、填料12-20％、抗氧化剂2-5％、交联剂1-2％、催化剂0.05-0.12％和液态硅胶余量。本发明的应用于轨道交通的轨道缓冲材料采用丁苯橡胶、三元乙丙橡胶和聚烯烃热塑性弹性体进行动态硫化，同时加入液态硅胶在交联剂和硫酸镍催化剂的作用下，达到非常好的强度和韧性；尤其是在不断的高低温交叉冲击下仍可以保持非常好的硬度和韧性。
具体实施方式
实施例1
一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶20％、三元乙丙橡胶18％、聚丙烯12％、聚烯烃热塑性弹性体(POE)10％、填料15％、抗氧化剂3.5％、交联剂1.5％、催化剂0.08％和液态硅胶余量。
所述丁苯橡胶中，苯乙烯的含量为丁苯橡胶总重量的19％，带不饱和双键的活性基团的含量为丁苯橡胶总重量的22％；所述丁苯橡胶的密度为0.97g/cm3；
所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20-100(ML 1+4，125℃)门尼值；三元乙丙橡胶由三种单体经共聚反应合成，其中，第一单体为乙烯，其重量含量为三种单体总重量的82％；第二单体为丙烯，其重量含量为三种单体总重量的10％；第三单体为乙叉降冰片烯(ethylidene norbornene，ENB)，其重量含量为三种单体总重量的8％。
所述聚丙烯为丙烯的均聚物，或者为乙烯和丙烯的共聚物，熔融指数为12g/10min；
所述聚烯烃热塑性弹性体(POE)是乙烯和α烯烃的共聚物，熔融指数为1.5g/10min；
所述填料为粒径为50-200微米的二氧化硅微粉；
所述交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为1.7wt％。
所述的催化剂为硫酸镍催化剂。
所述液态硅胶的粘度为在25℃下50000-100000mpa·s。
所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：将各种原料按比例配好后送入双螺杆挤出机中进行动态硫化反应；其中，双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的螺杆转速为475rpm；螺杆温度为205℃。
实施例2
一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶25％、三元乙丙橡胶15％、聚丙烯15％、聚烯烃热塑性弹性体(POE)8％、填料20％、抗氧化剂2％、交联剂2％、催化剂0.05％和液态硅胶余量。
所述丁苯橡胶中，苯乙烯的含量为丁苯橡胶总重量的22％，带不饱和双键的活性基团的含量为丁苯橡胶总重量的20％；所述丁苯橡胶的密度为0.98g/cm3；
所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20-100(ML 1+4，125℃)门尼值；三元乙丙橡胶由三种单体经共聚反应合成，其中，第一单体为乙烯，其重量含量为三种单体总重量的85％；第二单体为丙烯，其重量含量为三种单体总重量的8％；第三单体为乙叉降冰片烯(ethylidene norbornene，ENB)，其重量含量为三种单体总重量的7％。
所述聚丙烯为丙烯的均聚物，或者为乙烯和丙烯的共聚物，熔融指数为20g/10min；
所述聚烯烃热塑性弹性体(POE)是乙烯和α烯烃的共聚物，熔融指数为0.8g/10min；
所述填料为粒径为50-200微米的二氧化硅微粉；
所述交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为2.0wt％。
所述的催化剂为硫酸镍催化剂。
所述液态硅胶的粘度为在25℃下50000-100000mpa·s。
所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：将各种原料按比例配好后送入双螺杆挤出机中进行动态硫化反应；其中，双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的螺杆转速为400rpm；螺杆温度为220℃。
实施例3
一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶18％、三元乙丙橡胶22％、聚丙烯10％、聚烯烃热塑性弹性体(POE)12％、填料12％、抗氧化剂5％、交联剂1％、催化剂0.12％和液态硅胶余量。
所述丁苯橡胶中，苯乙烯的含量为丁苯橡胶总重量的18％，带不饱和双键的活性基团的含量为丁苯橡胶总重量的25％；所述丁苯橡胶的密度为0.95g/cm3；
所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20-100(ML 1+4，125℃)门尼值；三元乙丙橡胶由三种单体经共聚反应合成，其中，第一单体为乙烯，其重量含量为三种单体总重量的78％；第二单体为丙烯，其重量含量为三种单体总重量的12％；第三单体为乙烯降冰片烯(Vinylnorbornene，VNB)，其重量含量为三种单体总重量的10％。
所述聚丙烯为丙烯的均聚物，或者为乙烯和丙烯的共聚物，熔融指数为10g/10min；
所述聚烯烃热塑性弹性体(POE)是乙烯和α烯烃的共聚物，熔融指数为2.0g/10min；
所述填料为粒径为50-200微米的二氧化硅微粉；
所述交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为0.8wt％。
所述的催化剂为硫酸镍催化剂。
所述液态硅胶的粘度为在25℃下50000-100000mpa·s。
所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：将各种原料按比例配好后送入双螺杆挤出机中进行动态硫化反应；其中，双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的螺杆转速为500rpm；螺杆温度为185℃。
对比例1
将实施例1中的硫酸镍催化剂替换为氯铂酸，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1制备的缓冲材料进行检测，具体的检测数据如表1所示。
具体检测方法如下：拉伸强度按ISO 527-2标准执行，速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试按ISO 178标准执行，速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180标准执行，摆锤4J；熔体流动速率按ISO 1133标准执行，测试条件为230℃，2.16kg。悬臂梁高低温冲击强度测试方法：将实施例1-3和对比例1的样品，升温至250℃，每24小时后常温下降温至常温，然后在1小时内降温至-40℃，保持12小时，按照高温-低温-高温的周期反复进行；3个月后取出测试悬臂梁冲击强度。
表1：实施例1-3和对比例1制备的缓冲材料对比检测数据；
Figure BDA0002887611470000071
由以上测试数据可以知道，本发明采用硫酸镍催化剂替代传统的铂催化剂，具有更好的耐高低温冲击性能。
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 (8)

1.一种应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：丁苯橡胶18-25％、三元乙丙橡胶15-22％、聚丙烯10-15％、聚烯烃热塑性弹性体(POE)8-12％、填料12-20％、抗氧化剂2-5％、交联剂1-2％、催化剂0.05-0.12％和液态硅胶余量；
所述交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为0.8-2.0wt％；
所述的催化剂为硫酸镍催化剂。
2.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述丁苯橡胶中，苯乙烯的含量为丁苯橡胶总重量的18-22％，带不饱和双键的活性基团的含量为丁苯橡胶总重量的20-25％；所述丁苯橡胶的密度为0.95-0.98g/cm3。
3.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为20-100(ML 1+4，125℃)门尼值；三元乙丙橡胶由三种单体经共聚反应合成，其中，第一单体为乙烯，其重量含量为三种单体总重量的78-85％；第二单体为丙烯，其重量含量为三种单体总重量的8-12％；第三单体为乙叉降冰片烯或者乙烯降冰片烯，其重量含量为三种单体总重量的5-12％。
4.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述聚丙烯为丙烯的均聚物，或者为乙烯和丙烯的共聚物，熔融指数为10-20g/10min。
5.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述聚烯烃热塑性弹性体是乙烯和α烯烃的共聚物，熔融指数为0.8-2.0g/10min。
6.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述填料为粒径为50-200微米的二氧化硅微粉。
7.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，所述液态硅胶的粘度为在25℃下50000-100000mPa ·s。
8.如权利要求1所述的应用于轨道交通的轨道缓冲材料，其特征在于，其制备方法，包括以下步骤：将各种原料按比例配好后送入双螺杆挤出机中进行动态硫化反应；其中，双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的螺杆转速为400-500rpm；螺杆温度为185-220℃。
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