专利名称：钢轨扣件用弹性垫板材料的制作方法
技术领域：
本发明属于铁路钢轨扣件技术领域，尤其涉及一种在钢轨扣件用的新型弹性垫板材料。
背景技术：
钢轨扣件就是轨道上用以联结钢轨和轨枕(或其他类型轨下基础)的零件，又称中间联结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。 弹性垫板属于铁路道床附件，具体为一种在铁路、高速铁路中使用的弹性垫板，尤其是一种在整体道床板下、连排短板道床下道碴下使用的弹性垫板。本发明材料弹性垫板包括板体，板体包括耐磨弹性层和缓冲弹性体，缓冲弹性体位于耐磨弹性层下方，或位于两耐磨弹性层之间，或位于耐磨弹性层之中，缓冲弹性体的面刚度或弹性模量低于耐磨弹性层的面刚度或弹性模量。相比普通铁路扣件的垫板，高速铁路橡胶垫板在使用过程中将存在以下几个问题 ①橡胶垫板在荷载作用下，产生的内部应力要比普通线路的垫板高很多，同样使用周期，橡胶垫板破损情况相对严重，并且产生的永久形变要比普通线路的垫板大；②目前我国普通线路上使用的轨下垫板部分采用丁苯橡胶，该橡胶的耐候特性相对较差，在热、氧、紫外线和雨水等因素作用下，橡胶材料的使用寿命会大大降低，同时在高频荷载作用下，加速了材料的老化过程，导致材料过早失效，通常表现为橡胶发黏，会黏在钢轨底部；③材料的失效将直接导致垫板静刚度的变化，一般规律是橡胶垫板的刚度值先是增大，后来又逐渐衰减。 垫板刚度的变化，将会影响列车的稳定；④在荷载作用下，橡胶垫板的弹性变形较大，易造成扣件松动，不易保持扣压力。此外，目前在许多国家的铁路上广泛采用了混凝土轨枕，但由于它缺乏木枕所具有的弹性与绝缘性能，因此，作为解决弹性与绝缘问题而引进本发明材料弹性垫板不仅具有良好的弹性、承载力和耐久性，使用寿命更长，应用后可起到良好的缓冲作用，大幅度降低振动和噪声，可广泛用于整体道床下方缓冲减振、有碴轨道道碴下方缓冲减振以及连排短板下方缓冲减振等工程领域。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能频繁承受道床板动态间歇冲击载荷和收缩应力的综合作用、具有良好的压缩永久变形和动态疲劳性能、耐热空气老化特性和耐碱特性良好，且具有减振和降低噪声的钢轨扣件用弹性垫板材料。钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于含有以下质量份的组分苯橡胶(SBR) 1-4、三元乙丙橡胶96 100、硫化物5-10、炭黑5 10、高岭土或偏高岭土 15 25、增塑剂5 15。本发明利用聚合物改性乙丙橡胶技术，通过硫化交联与加入颗粒增强体，使垫板耐高温性能得以提高，同时使垫板具有较低永久压缩变形，增强体的加入使垫板强度、绝缘、耐磨性以及静态压缩量进一步加强，同时加入一定量的抗老化剂和流变助剂，使垫板的缺陷减少，抗老化性能增强，弹性垫板各方面性能满足相关行业技术指标要求。本发明弹性垫板基体材料为丁苯橡胶(SBR)改性三元乙丙橡胶，乙丙橡胶具有优异的耐紫外、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸气、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性， SBR橡胶具有良好的极限延伸率与抗疲劳能力，并具有良好的回弹能力，SBR改性三元乙丙橡胶通过挠曲形变和压缩形变两者同时来提供高的回弹力，以达到减震效果，并可吸收噪音；二者加入量为SBR/三元乙丙橡胶=(广4)/(96 100)。本发明采用硫磺与过氧化物复合硫化体系，通过对硫化温度与硫化速率等工艺进行调节，控制硫化物中的多硫键(-SX-)、单硫键(-S-)和(C-C)键的比例，改善弹性垫板的耐热老化性能，并可防止交联过程分子链断裂，以改善硫化橡胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性和耐高温撕裂性，并使弹性垫板耐热性优异，同时具有极低压缩永久变形和抗硫化返原性；硫化物的加入量为5 10。本发明采用高结构度的炭黑作为弹性垫板材料的颗粒增强体，并加入一定量的高岭土或偏高岭土以改善弹性垫板的耐磨性能与抗侵蚀性能；其中炭黑的比表面积须为 IOOOOOmVkg以上，碳含量须为98. 5%以上。高岭土的!^e含量须为0. 5%以下，比表面积须为22000m2/kg以上；二者加入量为炭黑/高岭土 =(5 10)/(15 25)。本发明采用饱和及不饱和脂肪酸锌盐作为混炼过程的增塑剂，增塑剂由于在橡胶中具有可溶性，因此在橡胶加工中具有优良的物理润滑作用，同时也具有一定的塑解作用， 在塑炼、混炼、压出等橡胶加工中，增塑剂显著降低天然橡胶和合成橡胶的粘度，尤其是降低加填料后的混炼胶粘度，改善胶料的流动特性，大大降低加工能耗和胶料温升，提高生产效率，炼制过程中增塑剂的加入量为5 15。本发明在弹性垫板材料中加入一定量复合抗老化剂。复合抗老化剂之一为对橡胶硫化和可塑度无影响、耐热氧性良好的酚类防老剂；另一种抗老化剂组分为荧光屏蔽剂，以降低荧光强度、荧光级别，有效降低荧光所带来的各种危害性，大幅度提高产品的光老化性能；二者加入比例为酚类防老剂/荧光屏蔽剂=(0. 5 1. 0)/(0. 2 0. 5)。本发明还加入抗疲劳、抗静电等的其他一些助剂，其加入量为5 10。本发明钢轨扣件用弹性垫板材料，该弹性垫板材料采用聚合物改性乙丙橡胶技术，通过硫化交联与加入炭黑颗粒增强体，并通过加入一定量的流变助剂和抗老化剂，使得弹性垫板耐高温性能得以提高，同时使垫板具有较低永久压缩变形，同时使垫板强度、绝缘、耐磨性、抗老化能力以及静态压缩量进一步加强，生产的弹性垫板材料满足行业相关技术要求。
具体实施例方式基本配方苯橡胶(SBR) 1-4、三元乙丙橡胶96 100、硫化物5_10、炭黑5 10、高岭土 15 25、增塑剂5 15。具体地，可以是苯橡胶(SBR) 1-2、三元乙丙橡胶96、8、硫化物7_8、炭黑6 8、高岭土 18 20、增塑剂9 12。本发明还可加入由酚类防老剂和荧光屏蔽剂组成的复合抗老化剂，两者的质量份为 0. 5 1. 0 和 0. 2 0. 5。本发明还可加入抗疲劳、抗静电等的其他一些助剂，其加入量为5 10。更具体地，采用配方为(质量份):丁苯橡胶3 ；三元乙丙橡胶100 ；硫化物7. 5 ；炭黑 5 ；高岭土 20 ；增塑剂10 ；抗老化剂1 ；其他助剂7. 5。对弹性垫板材料的性能进行测试，结果如表1所示。 表1弹性垫板材料的性能
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表1表明，通过上述工艺和配方获得的弹性垫板材料，能充分满足《客运专线铁路无砟轨道充填式垫板暂行技术条件》(科技基[2008] 74号)的要求。
权利要求
1.钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于含有以下质量份的组分苯橡胶(SBR)1-4、 三元乙丙橡胶96 100、硫化物5-10、炭黑5 10、高岭土或偏高岭土 15 25、增塑剂5 15。
2.根据权利要求1所述的钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于含有以下质量份的组分苯橡胶(SBR) 1-2、三元乙丙橡胶96、8、硫化物7_8、炭黑6 8、高岭土或偏高岭土 18 20、增塑剂9 12。
3.根据权利要求1或2所述的钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于炭黑的比表面积为100000m2/kg以上，碳含量为98. 5%以上，高岭土的!^e含量为0. 5%以下，比表面积为 22000m2/kg 以上。
4.根据权利要求1或2所述的钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于增塑剂为饱和及不饱和脂肪酸锌盐。
5.根据权利要求1或2所述的钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于还加入由酚类防老剂和荧光屏蔽剂组成的复合抗老化剂，两者的质量份为0. 5^1. 0和0. 2^0. 5。
6.根据权利要求1或2所述的钢轨扣件用弹性垫板材料，其特征在于还加入抗疲劳、 抗静电的助剂，其加入量质量份为5 10。
全文摘要
本发明提供一种钢轨扣件用弹性垫板材料，该材料含有以下质量份的组分苯橡胶(SBR)1-4、三元乙丙橡胶96~100、硫化物5-10、炭黑5~10、高岭土或偏高岭土15~25、增塑剂5~15。采用本发明能频繁承受道床板动态间歇冲击载荷和收缩应力的综合作用、具有良好的压缩永久变形和动态疲劳性能、耐热空气老化特性和耐碱特性良好，且能够减振和降低噪声。
文档编号C08L9/06GK102352073SQ20111025016
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者王镜超, 谢斌 申请人:四川西南交大铁路发展有限公司