基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，包括以下质量份的各组份：NR‑3#烟片胶100份，炭黑N550 10份，白炭黑Tokusil 921 10份，氢氧化铝FA‑70A 30份，硼酸锌HT‑207 8份，三氧化二锑7份，阻燃体系A 30份，阻燃体系B 15份，活性剂6份，防老剂2份，硫磺0.8份，促进剂3.5份，改性剂2.5份。利用本发明专利技术公开配方制备的橡胶材料具有良好的力学性能和阻燃性能，通过阻燃体系和填充体系的合理搭配优化，开发出的阻燃橡胶材料的性能满足EN45545‑2 HL2 R9要求；利用该橡胶材料制备的阻燃一系橡胶弹簧同时兼顾使用性能和防火性能，满足欧盟标准的技术要求。

Flame Retardant Rubber Material for a Series of Springs Based on Metro Vehicles

The invention discloses a series of spring flame retardant rubber materials based on Metro vehicles, including 100 parts of NR 3# smoke film, 10 parts of carbon black, 921 parts of white carbon black, FA 70A 30 parts, zinc borate HT 207 parts, antimony trioxide 7 parts, 30 parts of flame retardant system A, 15 parts of flame retardant system B, 6 parts of activator, 2 parts of antioxidant, and sulfur. Sulfur 0.8 phr, accelerator 3.5 phr, modifier 2.5 phr. The rubber material prepared by the formula disclosed in the invention has good mechanical properties and flame retardant properties. By optimizing the reasonable matching of the flame retardant system and filling system, the properties of the flame retardant rubber material developed can meet the requirements of EN45545_2 HL2 R9; and the technology of using the flame retardant rubber spring prepared by the rubber material takes into account both service performance and fire retardant performance to meet the EU standards. Requirement.

【技术实现步骤摘要】
基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料
本专利技术属于阻燃材料
，具体涉及一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料。
技术介绍
轨道交通一直把保证行车安全放在首要位置，行车安全中的主要危险就是列车颠覆和失火。随着轨道车辆上合成材料的应用增多，发生火灾的机率也明显增多。因此，自20世纪七八十年代开始，各国纷纷出台了相关的标准来规范车用材料的防火性能，如英标BS6853，德标DIN5510-2，法标NFF16-101，美标NFPA130等。随着2013年欧盟标准EN45545-2的正式颁布，欧盟各成员国、澳大利亚以及美洲部分地区将逐步采用该标准来规范轨道车辆的防火性能。地铁车辆主要运行于地下隧道内，其特殊的运行环境决定了一旦发生火灾车辆内的乘客将面临较地面火灾更大的危险。因此，对地铁车辆，包括车辆内饰材料和减震橡胶弹性元件在内的车用组件的防火安全性能提出了更严苛的要求。一系橡胶弹簧作为重要的减震橡胶弹性元件，可提高车辆运行的平稳性和乘车的舒适度，具有安装方便、终身免维护等特点，广泛应用于大部分地铁和城市轻轨车辆以及部分客车上。橡胶材料虽然具有良好的减震降噪功能，但绝大多数易燃，大量使用不可避免地存在火灾隐患。目前，国内外各大主机厂和减震制品生产企业均紧锣密鼓的开展相关的阻燃研究，但还未有企业公开声明其一系橡胶弹簧可满足EN45545-2要求并能应用于生产。因此，本专利希望进一步探究阻燃橡胶材料和在其基础上制备的阻燃一系橡胶弹簧的减震性能和防火性能，以期为实现阻燃一系弹簧在地铁中的应用提供依据。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，并具体公开了它的合成配方，利用该配方制备的阻燃材料具有良好的力学性能和阻燃性能，产品性能满足欧盟标准。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术涉及一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，包括以下质量份的各组份：NR3#烟片胶100份，炭黑N55010份，白炭黑Tokusil92110份，氢氧化铝FA-70A30份，硼酸锌HT-2078份，三氧化二锑7份，阻燃体系ASS7130份，阻燃体系B15份，活性剂6份，防老剂2份，硫磺0.8份，促进剂3.5份，改性剂2.5份。其中，白炭黑兼具补强和阻燃协效作用，可同时提高产品的力学性能和阻燃性能。进一步地，所述阻燃体系A是一种多元复配的磷氮系阻燃剂，由三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、有机蒙脱土按4:1:1多元复配而成。进一步地，所述阻燃体系B是一种液体四溴苯酐酯和磷酸甲苯二苯酯按3：2的体积比混合而成的阻燃剂。进一步地，所述活性剂包括5份氧化锌和1份硬脂酸。进一步地，所述防老剂为4010NA。进一步地，所述促进剂为CBS/DM。进一步地，所述改性剂为硅烷偶联剂。本专利技术的有益效果是：较传统的利用十溴二苯乙烷、氢氧化铝为主的阻燃体系不能兼顾力学性能和阻燃性能而言，利用本专利技术公开的配方制备的橡胶材料可获得良好的力学性能和阻燃性能，通过阻燃体系和填充体系的合理搭配优化，开发出的阻燃橡胶材料的性能满足EN45545-2HL2R9要求的；利用该橡胶材料制备的阻燃一系橡胶弹簧具有同时兼顾的使用性能和防火性能，产品满足欧盟标准的技术要求。附图说明图1为不同阻燃体系对橡胶材料性能的影响数据统计表；图2为不同填料对橡胶材料性能的影响数据统计表；图3为阻燃配方和非阻燃配方的力学性能对比数据统计表；图4为阻燃配方和非阻燃配方的阻燃抑烟性能对比数据统计表；图5为阻燃一系橡胶弹簧与非阻燃一系橡胶弹簧产品性能对比数据统计表；图6为阻燃配方与非阻燃配方的烟密度对比图；图7为阻燃配方与非阻燃配方的热释放速率对比图；图8为阻燃一系橡胶弹簧和非阻燃一系橡胶弹簧静态载荷-位移曲线对比图；图9为不同温度条件下阻燃一系橡胶弹簧的载荷-位移对比曲线；图10为阻燃一系橡胶弹簧热老化前后载荷-位移对比曲线图；图11为阻燃一系橡胶弹簧疲劳前后载荷-位移对比曲线；图12阻燃一系橡胶弹簧与非阻燃一系橡胶弹簧蠕变-时间曲线。具体实施方式为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的描述。本专利技术所用到的相关性能测试方法和标准力学性能测试：硬度按GB/T531.1-2008标准测试，拉伸强度和拉断伸长率按照GB/T528-2009标准测试，压缩永久变形按照GB/T7759-2004标准测试，回弹按照GB/T1681-2009测试。烟火性能测试：采用锥形量热仪及烟密度箱分别按标准ISO5660-1和ISO5659-2测试热释放速率（HRR）、总生烟量、烟密度等燃烧性能参数，辐射热流为25kW/m2。产品性能测试：a）垂向刚度和压缩高试验：垂向连续加载3个循环，加载范围：0kN～39.1kN～0kN，记录第3个循环的曲线，计算16kN～24kN下的刚度；完成垂向刚度后马上进行压缩高试验，垂向加载0到39.1kN，然后卸载到16kN，并保持载荷15s，测量并记录产品高度H。b）高低温试验：分别在-25℃，0℃和+70℃下恒温24h，记录各温度后产品的静态垂向刚度、压缩高。c）疲劳试验：垂向预载35.1Kn，动态垂向加载±4kN，频率4Hz条件下循环1000万次，测试产品疲劳后的静态刚度和压缩高。d）热老化试验：产品放置在温度为70℃下14天，测试热老化后产品静态刚度。e）蠕变试验：垂向加载20kN，保持载荷10天，记录产品的时间-变形曲线，并检测垂向刚度和压缩高。一.阻燃体系的选择图1中列出了不同阻燃体系对橡胶材料性能的影响数据。从数据中不难看出，拉伸强度由高到低的顺序是：5＞4＞1＞2＞3；最大平均热释放速率由低到高的顺序是：5＜3＜4＜2＜1；烟密度由低到高的顺序是：3＜1＜5＜2＜4。其中阻燃体系3、4、5的热释放速率比较小，可满足EN45545-2标准中HL2R9等级中MARHE≤90kw/m2的要求，但阻燃体系4的烟密度和烟毒指数均比较大，不环保。综合来看，阻燃体系5的力学性能和阻燃性能最佳。二.填充体系的选择图2中列出了不同填料对橡胶材料性能的影响数据。不难看出，填充了白炭黑的橡胶材料拉伸强度最高而平均热释放速率和烟密度最低；填充了强威粉的橡胶材料拉伸强度和烟密度次之；而填充了碳酸钙、滑石粉和云母粉的三种橡胶材料的拉伸强度较低、阻燃抑烟效果也比较差。白炭黑和强威粉的阻燃抑烟效果较佳是由于在燃烧过程中SiO2及生成的Si-C-O陶瓷质残余物具有固炭作用，它们在橡胶材料表面形成致密坚硬的炭层，阻止了可燃物进入火焰区和氧进入橡胶材料内部进行热氧化反应，并隔绝橡胶材料内部的气体释放到表面，抑制了火焰的传播和烟雾的产生。因此，添加适量的白炭黑可提高橡胶材料的拉伸强度和阻燃性能。三、阻燃橡胶材料性能测试通过上述材料的筛选结果进行搭配优化设计，得到如下阻燃橡胶材料配方（质量份）：天然橡胶（NR）3#烟片胶：100份；炭黑（N550）：10份；白炭黑（Tokusil921）：10份；氢氧化铝（FA-70A）：30份；硼酸锌（HT-207）：8份；三氧化二锑：7份；阻燃体系A（SS71，一种多元复配的磷氮系阻燃剂，由三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、有机蒙脱土按4:1:1多元复配而成）：30份；阻燃体系B（一种液体四溴苯酐酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份的各组份：天然橡胶‑3#烟片胶100份，炭黑N550 10份，白炭黑Tokusil 921 10份，氢氧化铝FA‑70A 30份，硼酸锌HT‑207 8份，三氧化二锑7份，阻燃体系A 30份，阻燃体系B 15份，活性剂6份，防老剂2份，硫磺0.8份，促进剂3.5份，改性剂2.5份。

【技术特征摘要】
1.一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份的各组份：天然橡胶-3#烟片胶100份，炭黑N55010份，白炭黑Tokusil92110份，氢氧化铝FA-70A30份，硼酸锌HT-2078份，三氧化二锑7份，阻燃体系A30份，阻燃体系B15份，活性剂6份，防老剂2份，硫磺0.8份，促进剂3.5份，改性剂2.5份。2.如权利要求1所述的一种基于地铁车辆的一系弹簧阻燃橡胶材料，其特征在于，所述阻燃体系A是一种多元复配的磷氮系阻燃剂，由三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、有机蒙脱土按4:1:1多元复配而成。3.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：程畅，谭莲影，
申请(专利权)人：常州轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32