一种轨道用超性能橡胶垫板材料、制备方法及垫板结构技术

本发明专利技术公开了一种轨道用超性能橡胶垫板材料、制备方法及垫板结构，包括如下按重量份计的组分：天然橡胶20

【技术实现步骤摘要】
一种轨道用超性能橡胶垫板材料、制备方法及垫板结构


[0001]本专利技术涉及轨道交通垫板材料
，具体而言，涉及一种轨道用超性能橡胶垫板材料、制备方法及垫板结构。

技术介绍

[0002]轨道交通橡胶垫板是轨道结构中的重要部件，安装在钢轨和混凝土轨枕之间或地下的弹性垫板，是把钢轨和轨枕弹性地结合起来，其主要作用是对列车通过钢轨时产生的高速振动和冲击起到缓冲作用，保护路基和轨枕，因此需要具有良好的减振性能。
[0003]随着我国轨道交通运输业的发展，铁路不断提速，对轨道运行减隔振的要求越来越严格，要求橡胶垫板要从材料选择和结构进行改进，以适应车辆的高速运行，而且因橡胶垫板需长期露天使用，因此不仅要求橡胶垫板具有优良的耐剪切性能、良好的电绝缘性能和吸震性能，而且应具有良好的耐寒、耐潮和耐气候老化性能。
[0004]目前生产橡胶垫板一般选择丁苯橡胶或三元乙丙橡胶作为主体材料，与补强剂(炭黑)、硫化剂、防老剂等助剂混炼硫化制得。此类橡胶垫板虽具有优良的耐热及耐气候老化性能，但也存在一定缺陷，主要是制得的橡胶垫板力学性能差，受压易破损，易产生龟裂纹，弹性不足，减振效果差；且现有橡胶垫板生产过程中使用炭黑作为补强剂，导致成品橡胶垫板电阻降低，影响产品绝缘性能。
[0005]另外，目前轨道交通的钢轨减振扣件结构包括上下铁垫板和中间的橡胶垫板，在该橡胶垫板表面为保证刚度一般会采用凸点设计，在使用中，由于橡胶垫板上的凸点与凸点之间留有间隙，这些间隙在上下铁垫板之间形成空鼓，既无法起到良好的减震作用，又会产生极大的噪音。
[0006]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是现有橡胶垫板力学性能差，受压易破损，易产生龟裂纹，弹性不足，减振效果差；且现有橡胶垫板生产过程中使用炭黑作为补强剂，导致成品橡胶垫板电阻降低，影响产品绝缘性能，本专利技术目的在于提供一种轨道用超性能橡胶垫板材料、制备方法及垫板结构，能够提高橡胶垫板的力学性能，避免使用过程中的受压开裂，同时保证了垫板的弹性与减震性能。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]一种轨道用超性能橡胶垫板材料，包括如下按重量份计的组分：天然橡胶20
‑
30份，丁腈橡胶50
‑
70份，热塑性聚酯弹性体20
‑
30份，改性中空纤维25
‑
30份，介孔纳米碳酸钙10
‑
30份，改性碳纳米管15
‑
20份，聚碳酸酯8
‑
10份，石油树脂10
‑
15份，硫化活化剂2
‑
4份，防老剂2
‑
4份，硫化促进剂2
‑
4份，硫化剂1
‑
3份，分散剂4
‑
6份，发泡剂3
‑
6份。
[0010]本专利技术采用天然橡胶与丁腈橡胶混合作为橡胶主体，兼具了天然橡胶的优良弹性以及丁腈橡胶的优良力学性能，同时天然橡胶作为非极性橡胶，丁腈橡胶作为极性橡胶，两
者结合能够提高材料的阻尼性能，进而增强其减震效果；另外，材料配方中引入热塑性聚酯弹性体，使得橡胶弹性垫板能够兼具发泡弹性垫板的优良性能，从而提高其强度，同时通过添加聚碳酸酯改善能够改善弹性体的低温抗冲应力开裂性能，以提高其耐冷性；最后，本专利技术通过多种增强填料的创造性组合，大大的提高垫板的硬度、拉伸强度、静刚度等力学性能。
[0011]进一步的，包括如下按重量份计的组分：天然橡胶25份，丁腈橡胶60份，热塑性聚酯弹性体30份，改性中空纤维25份，介孔纳米碳酸钙25份，改性碳纳米管15份，聚碳酸酯10份，石油树脂10份，硫化活化剂4份，防老剂3份，硫化促进剂3份，硫化剂3份，分散剂5份，发泡剂4份。
[0012]进一步的，所述改性中空纤维为改性纳米二氧化硅填充的中空纤维，其制备方法如下：
[0013](1)将纳米二氧化硅粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米二氧化硅；其中，纳米二氧化硅85
‑
100份，超支化聚合物2
‑
3份；
[0014](2)将步骤(1)所得的改性纳米二氧化硅与纤维原料分别置于烘箱中，加热干燥以除去残留水分；
[0015](3)将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米二氧化硅及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌一定时间得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置一定时间；其中，二甲基甲酰胺49
‑
63份、改性纳米二氧化硅5
‑
8份、聚乙烯吡咯烷酮2
‑
3份、纤维原料30
‑
40份；
[0016](4)采用中空纤维纺丝机，利用压力使铸膜液从喷丝头挤出，经空气干燥后，进入凝固浴，然后淋洗、干燥，制得改性纳米二氧化硅填充的中空纤维。
[0017]本专利技术通过加入改性纳米二氧化硅填充的中空纤维作为补强填料，首先纤维本身的加入能够与基体橡胶材料形成机械强度从而提高产品抗蠕变性，同时中空纤维内填充有改性纳米二氧化硅，当垫板材料受压或者受拉强度过大时内部中空纤维断裂后，其内部的改性纳米二氧化硅能够从中空纤维中流出以对断裂中空纤维产生的裂缝进行填补，从而避免产生裂痕，其中纳米二氧化硅采用超支化聚合物改性后能够使纳米二氧化硅具有良好的流动性与分散性，因此能够改性纳米二氧化硅从断裂中空纤维中流出时能够快速的与周围基体材料结合，有效避免产品在使用过程中产生龟裂，同时也避免了加入炭黑入后使产品电阻降低的问题。
[0018]进一步的，所述介孔纳米碳酸钙的制备方法如下：
[0019](1)将碳酸钠溶液和聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯按一定比例混合，搅拌均匀后形成混合底液；
[0020](2)将步骤(1)所得混合底液、25wt％的硬脂酸溶液和30wt％的油酸钠溶液按比例混合配制成混合液，加入三磷酸五钠，进行1100
‑
1300r/min的高速搅拌，并在搅拌过程中滴加氯化钙溶液，搅拌至其形成均匀乳液；
[0021](3)过滤分离出固相和滤液，对分离得到的固相进行冷冻干燥，得到介孔纳米碳酸钙。
[0022]本专利技术通过加入介孔纳米碳酸钙作为补强材料，介孔纳米碳酸钙分子簇的吸附作
用及高的表面活性能够与改性中空纤维之间形成大量微网状结构，和其他材料之间形成相互作用，提高材料的拉伸强度，另外，当垫板材料受压或者受拉强度过大时内部中空纤维断裂后，其内部的改性纳米二氧化硅释放后也能够受到介孔纳米碳酸钙分子簇的吸附作用保证微网状结构的稳定性与强度。
[0023]进一步的，所述改性碳纳米管的制备方法如下：
[0024](1)碳纳米管层的制备：采用微乳液法在碳纳米管模板表面包覆一层均匀的碳纳米管壳层，形成碳纳米管模板
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道用超性能橡胶垫板材料，其特征在于，包括如下按重量份计的组分：天然橡胶20
‑
30份，丁腈橡胶50
‑
70份，热塑性聚酯弹性体20
‑
30份，改性中空纤维25
‑
30份，介孔纳米碳酸钙10
‑
30份，改性碳纳米管15
‑
20份，聚碳酸酯8
‑
10份，石油树脂10
‑
15份，硫化活化剂2
‑
4份，防老剂2
‑
4份，硫化促进剂2
‑
4份，硫化剂1
‑
3份，分散剂4
‑
6份，发泡剂3
‑
6份。2.根据权利要求1所述的轨道用超性能橡胶垫板材料，其特征在于，包括如下按重量份计的组分：天然橡胶25份，丁腈橡胶60份，热塑性聚酯弹性体30份，改性中空纤维25份，介孔纳米碳酸钙25份，改性碳纳米管15份，聚碳酸酯10份，石油树脂10份，硫化活化剂4份，防老剂3份，硫化促进剂3份，硫化剂3份，分散剂5份，发泡剂4份。3.根据权利要求1所述的轨道用超性能橡胶垫板材料，其特征在于，所述改性中空纤维为改性纳米二氧化硅填充的中空纤维，其制备方法如下：(1)将纳米二氧化硅粉末与超支化聚合物按一定重量份混合，在捏合机中进行捏合，得到改性纳米二氧化硅；其中，纳米二氧化硅85
‑
100份，超支化聚合物2
‑
3份；(2)将步骤(1)所得的改性纳米二氧化硅与纤维原料分别置于烘箱中，加热干燥以除去残留水分；(3)将装有二甲基甲酰胺的容器置于恒温水浴中，待温度恒定后，加入改性纳米二氧化硅及聚乙烯吡咯烷酮，开启高速搅拌，并采用超声分散，然后加入纤维原料，搅拌一定时间得到稳定均匀的铸膜液，然后将铸膜液转移至反应釜中，降低温度静置一定时间；其中，二甲基甲酰胺49
‑
63份、改性纳米二氧化硅5
‑
8份、聚乙烯吡咯烷酮2
‑
3份、纤维原料30
‑
40份；(4)采用中空纤维纺丝机，利用压力使铸膜液从喷丝头挤出，经空气干燥后，进入凝固浴，然后淋洗、干燥，制得改性纳米二氧化硅填充的中空纤维。4.根据权利要求1所述的轨道用超性能橡胶垫板材料，其特征在于，所述介孔纳米碳酸钙的制备方法如下：(1)将碳酸钠溶液和聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯按一定比例混合，搅拌均匀后形成混合底液；(2)将步骤(1)所得混合底液、25wt％的硬脂酸溶液和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵才友，师多佳，徐井芒，庞玲，王小滔，郑多可，杨金兵，赵炎南，郑钧元，高鑫，
申请(专利权)人：浙江中创智合轨道交通设备有限公司，
类型：发明
国别省市：