一种轨道橡胶垫板材料及其制备方法技术

本发明专利技术及一种轨道橡胶垫板材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料组分：丁腈橡胶85~95份，填充补强剂60~120份，硫化活性剂5.5~12份，防老剂3~10份，增塑剂4~8份，硫化剂1~3份，硫化促进剂2~4份，防焦剂0.5~2份，氧化钙5~15份，分散剂1~5份，有机聚合物5~15份，本发明专利技术所提供的轨道橡胶垫板材料通过在丁腈橡胶中添加以2,2'

【技术实现步骤摘要】
一种轨道橡胶垫板材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通运输领域，具体涉及一种轨道橡胶垫板材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着轨道交通的迅速发展，大量的轨道交通减振降噪方案得到应用。其中，为了衰减轮轨冲击作用向轨道结构传递的荷载，降低轨道结构的振动响应，削弱列车运行所导致的周边建筑物结构振动和噪声，应用最广泛的技术方案是在钢轨和轨枕之间设置橡胶垫板，用于缓冲车辆通过路轨时所产生的高速振动和冲击，从而保护路基和轨枕。橡胶垫板作为轨道弹性和阻尼的主要来源，其材料及结构属性影响了钢轨在大部分频域范围内的振动响应。橡胶垫板即是利用橡胶弹性及阻尼耗能作用达到减振目的的一种减振装置，其减震效果与橡胶的阻尼性能密切相关；但是，在轨道扣件技术要求中，尚未对橡胶垫板的阻尼性能进行规定；另一方面，阻尼特性取决于橡胶的分子结构，橡胶垫板的主体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶中的1种或2种，均为非极性橡胶，其阻尼系数即损耗因子( tanδ)低，对减轻轨道振动和降低噪声能力有限。
[0003]鉴于以上问题，专利技术一种具有优异的阻尼性能的橡胶垫板尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的缺陷，专利技术一种阻尼性能优异、具备良好减轻轨道振动和降低噪声能力的轨道橡胶垫板材料，并同时提供其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术一方面提供了一种轨道橡胶垫板材料，包括以下重量份数配比的原料组分：丁腈橡胶85~95份，填充补强剂60~120份，硫化活性剂5.5~12份，防老剂3.5~10份，增塑剂4~8份，硫化剂1~3份，硫化促进剂2~4份，防焦剂0.5~2份，氧化钙5~15份，分散剂1~5份；有机聚合物5~15份。
[0006]作为本专利技术进一步的改进，所述有机聚合物由如下摩尔数的原料制成，异氰酸酯∶2,2
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亚甲基双（4
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甲基
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叔丁基苯酚）∶聚醚DL
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400D∶端羟基聚丁二烯为11.7~12.3∶10~10.3∶0.8~1.2∶2.8~3.2。
[0007]作为本专利技术进一步的改进，所述有机聚合物的制备方法如下：将异氰酸酯与2,2
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亚甲基双（4
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甲基
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叔丁基苯酚）按照摩尔比11.7~12.3∶6，加入到带有机械搅拌棒、温度计的四口瓶内，加入0.02%二月桂酸二丁基锡，升温至92~97℃，搅拌15~25min，设定温度105~115℃反应2~3h，测定异氰酸根浓度达到理论值后停止加热，得到预聚体A；将预聚体A、聚醚DL
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400D、端羟基聚丁二烯1000、2,2
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亚甲基双（4
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甲基
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叔丁基苯酚）按照摩尔比6∶0.8~1.2∶2.8~3.2∶4~4.3加入到带有机械搅拌棒、温度计的四口瓶内，升温至82~87℃反应1.5~3h，加入0.02%二月桂酸二丁基锡设定温度105~115℃反应2~3h，测定异氰酸根浓度为0后停止加热，即有机聚合物。
[0008]作为本专利技术进一步的改进，所述填充补强剂由如下重量份成分组成：炭黑N550 25~40份，萨博菲20~40份，轻质碳酸钙10~30份，白炭黑5~10份。
[0009]作为本专利技术进一步的改进，所述硫化活性剂由如下重量份成分组成：氧化锌4.5~8份，硬脂酸1~4份。
[0010]作为本专利技术进一步的改进，防老剂由如下重量份成分组成：防老剂RD1~3份，防老剂4010NA 1~3份，防老剂4020 0.5~2份，防护蜡654 1~5份；作为本专利技术进一步的改进，所述增塑剂为石蜡油，所述硫化剂为硫磺，所述防焦剂为防焦剂CTP，所述分散剂为PEG4000。
[0011]本专利技术另一方面提供了一种轨道橡胶垫板的制备方法，其包括如下步骤：步骤S1：将丁腈橡胶投入到密炼机中进行塑炼，塑炼温度为110~130℃，转速30~40转/分钟，塑炼1~4分钟；步骤S2：依次加入填充补强剂、增塑剂、防老剂、硫化活性剂、分散剂，氧化钙、防焦剂和有机聚合物，混炼胶排胶温度在130~150℃，停放至室温；步骤S3：将步骤S2密炼得到混炼胶和硫化剂与硫化促进剂投入密炼机进行密炼，排胶温度100~115℃，停放至室温；步骤S4：将步骤S3密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在35~75℃，裁剪送出胶片；步骤S5：将步骤S4得到的胶片在恒温室停放8小时以上，模压硫化处理，即得。
[0012]作为本专利技术进一步的改进，在步骤S5中，硫化处理的参数如下：硫化压力15~20MPa，硫化温度145~170℃，硫化时间10~30min。
[0013]本专利技术主体橡胶优选丁腈橡胶，为极性橡胶，是丁二烯与丙烯腈的共聚物，因分子链上含有极性基团—CN，因而具有较好的阻尼性能（阻尼系数较大），且耐油性好，耐磨性较高，粘接力强，弹性适中，力学性能优异，是制备轨道垫板最佳材料之一。
[0014]本专利技术合成的新型有机聚合物为以2,2'
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亚甲基双
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叔丁基苯酚）封端的有机聚合物，反应机理如下：所得到的有机聚合物的分子不仅具有更高位阻，并且保留2,2'
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亚甲基双
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甲基
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叔丁基苯酚）端羟基，能在极性橡胶基体内部形成分子间氢键，阻碍橡胶链段的运动，增大其大分子运动内摩擦，进而提高聚合物的阻尼性能。同时氨基甲酸酯也易在橡胶基体内部形成氢键；端羟基聚丁二烯1000加入，因有分子结构中含有双键，在后期硫化中与丁腈橡胶交联为一体，提高新型有机聚合物在橡胶中的相容性。在三者的协同作用下，加入到丁腈橡胶中，能显著提高聚合物的阻尼性能，与填充同样量的2,2'
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亚甲基双
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叔丁基苯酚）相比，其阻尼性能更加优异。
[0015]本专利技术硫化体系中采用半高效硫化体系，中等用量硫磺和促进剂使硫化胶在正硫
化时的交联结构以单硫键和双硫键为主，并兼具耐疲劳、耐热、压缩永久变形小等特点；选用促进剂CZ、促进剂TMTD，促进剂DM三者复配，不仅提高了硫化胶的硫化速度和交联密度，保证了优异的机械性能；氧化钙作为消泡剂，易吸收填料和助剂中残余的水分，改善胶料的密实度，保证模压产品断面无气孔气泡产生；此外，PEG4000作为分散剂，既能减少或消除填料对硫化的影响，使各种助剂分散均匀并延长焦烧时间，提高制品物理机械性能，同时在模压成型过程中，改善脱模性，并使制品表面光亮，有助于硫化时水分排出。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术通过在丁腈橡胶中添加以2,2'
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亚甲基双
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道橡胶垫板材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料组分：丁腈橡胶85~95份，填充补强剂60~120份，硫化活性剂5.5~12份，防老剂3.5~10份，增塑剂4~8份，硫化剂1~3份，硫化促进剂2~4份，防焦剂0.5~2份，氧化钙5~15份，分散剂1~5份，有机聚合物5~15份。2.根据权利要求1所述的一种轨道橡胶垫板材料，其特征在于，所述有机聚合物由如下摩尔数比的原料制成，异氰酸酯∶2,2
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亚甲基双（4
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叔丁基苯酚）∶聚醚DL
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400D∶端羟基聚丁二烯为11.7~12.3∶10~10.3∶0.8~1.2∶2.8~3.2。3.根据权利要求2所述的一种轨道橡胶垫板材料，其特征在于，所述有机聚合物的制备方法如下：将异氰酸酯与2,2
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叔丁基苯酚）按照摩尔比11.7~12.3∶6，加入到带有机械搅拌棒、温度计的四口瓶内，加入0.02%二月桂酸二丁基锡，升温至92~97℃，搅拌15~25min，设定温度105~115℃反应2~3h，测定异氰酸根浓度达到理论值后停止加热，得到预聚体A；将预聚体A、聚醚DL
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400D、端羟基聚丁二烯1000、2,2
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亚甲基双（4
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叔丁基苯酚）按照摩尔比6∶0.8~1.2∶2.8~3.2∶4~4.3加入到带有机械搅拌棒、温度计的四口瓶内，升温至82~87℃反应1.5~3h，加入0.02%二月桂酸二丁基锡设定温度105~115℃反应2~3h，测定异氰酸根浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周尧，杨富民，王洋超，赵东阳，刘彦光，张鹏瑶，刘晓煌，曹建伟，张晟，
申请(专利权)人：铁科腾跃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：