本发明涉及垫板制备领域，具体来讲是一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板及其制备工艺。
背景技术：
橡胶轨下垫板、安装在铁道混凝土枕之上，钢轨底面之下。专用扣件将其紧紧地联为一体。配合橡胶特有的强韧性，为列车通过产生的强大冲击和震动，提供缓冲和弹性。保护铁路线路品质，降解冲击和震动对机车车辆造成的损害。垫板较高电阻，保障铁路通讯，信号畅通、安全。
轨下垫板新标准“q/cr564-2017”规定，垫板胶料物理性6项，其中，200％定伸应力，热空气(100℃，72h)热老化后，拉伸强度，拉断伸长率保持率要求高。是生产中的难点，重点。同时，新标准还规定：垫板产成品物理性能6项，其中，垫板(弹条ⅱ型扣件)产成品，加载循环300万次和组装加载循环300万次疲劳后，静刚度变化率，分别小于20％，25，低温-35℃静刚度变化率小于20％。三项指标聚集一体，是生产的重点，同时，也是对垫板动态疲劳和弹性保持长久的重要规范。
技术实现要素：
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板制备工艺，本发明经过改进，优化加工工艺，以热、力、化学方法改性增强橡胶性能，全面，均衡提高垫板刚度，弹性，疲劳寿命、并保持长久，性价比高。
本发明是这样实现的，构造一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板，其特征在于：由包括如下质量份数的各组分制备而成：
天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
根据本发明所述一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板，其特征在于：tnc/170补强剂由如下质量份数的各组分制备而成；
高耐磨炭黑(haf)30-35，白炭黑(sio2)25-30，半补强炭黑20-25，硅微粉15-20，活性剂1.0-1.5，硅烷偶联剂1.0-1.7。
一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板，其特征在于：由包括如下质量份数的各组分制备而成：天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，丁苯橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板制备工艺，其特征在于：包括以下三项制备工艺；
(1)tnc/170补强剂制备工艺：
1.1高耐磨炭黑(haf)、白炭黑、半补强炭黑、硅微粉四种粉体材料，分别贮于3m3圆锥体容器内；活性剂、硅烷偶联剂两种液体材料，分别贮于0.10m3圆锥体容器内；
1.2各种材料通过高精度衡器自动称重，用压缩空气送至混合罐，以25～30r/min转速，启动螺旋叶轮轴，顺时针旋转150s，反时针旋转150s，混合终了。用压缩空气直接送至密炼机，与其他原材料共混。或称量(自动)打包贮存。贮存期小于12个月。
1.3贮存条件：阴凉，通风，干燥(温度≤60％)仓库。
1.4存放次序：先入库先发放出库，后入库后发放出库。
(2)生橡胶(天然橡胶)塑炼制备工艺：
天然橡胶塑炼胶与顺丁橡胶和(或)丁苯橡胶合炼，时间5-10min，温度90-110℃，力(功率、转速)25-30r/min。对提高胶料拉伸强度、伸长率、200％定伸应力，耐磨性、电阻，效果显著。热空气(100℃，72h)老化后，物理性能保持率高。其功能优于增加补强剂用量，相对材料成本较低。
生橡胶(nr)塑炼胶可塑度0.20-0.30。
(3)原材料综合混炼制备工艺：
混炼投胶量：视密炼机容量，转子与室壁间间隙大小，计算投胶量，一般计算方式；v＝a×β
其中，v投胶量；a生橡胶与填充料平均密度，1.07；β密炼机总容量l；投胶量：1.07×75l＝80.25kg±2.0
优化混炼工艺：
混炼温度(热)：混炼第一车，环境温度投料，连续作业，由于胶料与密炼室产生摩擦，温度逐步升高，开通冷却水，调低转速至25-26r/min,温度控制在70～80℃之间。保证混炼胶质量安全，避免焦烧。
转速(力、功率)：混炼初期投入的塑炼胶，大多数是三角包，破碎它需要较大转速，因此，转速调至26-28r/min。短时间内，胶料粒径就会小于10hm，适合补强剂混入，分散。
混炼进入中期，补强填充剂加入，密炼室胶料体积增大，转速调控由低(25r/min)到高(28r/min)，温度80～90℃，原材料易混入，分散，结合胶程度高。
混炼进入末期，各种原材料已相容，密炼室胶料体积相对减少，转速调至25-26r/min，温度70～80℃。橡胶与补强填充剂等结合程度进一步提高。此时特别注意混炼胶安全，严防焦烧。
化学作用：混炼过程时高分子橡胶，补强填充剂，防老剂，促进剂等化工原料于一炉，受垫(温度)、力(功率、转速)应力作用，胶料被反复挤压、拉伸，补强填充剂混入、分散、改变性状。橡胶炭黑被补强剂吸附，偶联剂将其连结，从而形成具有设计需要的各项物理性能的混炼胶。
混炼投料顺序及工艺流程：
①塑炼胶、防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌→②cns、170(专用补强剂)→③促进剂、混炼终了前2分钟投入。混炼全程14-20min/车→④排胶、输送至开炼机揑炼出片→⑤胶片通过冷却系统，切片→⑥上晾胶百叶车，单片平放→⑦移至阴凉通风处，冷却停放至环境温度→⑧胶料返炼加硫黄，胶温严格控制<70℃，防止胶温过高焦烧→⑨胶料返炼加硫黄作业，全程15-20min/车，作业终了，切片，单片平放，置于晾胶百叶车上，移至阴凉通风处，冷却停放48h-120h，进入垫板产品硫化程序。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板及其制备工艺；具有如下改进及优点：
1、天然橡胶为主，顺丁橡胶、丁苯橡胶择其一种，根据垫板使用地区气温，日照长短强弱，列车轴重，通行密度，配合比灵活组配。原材料品种、规格型号之间，应具有较好的相容性、互助性、性价比高。天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶市场货源充足。
2、原材料综合配比为(质量份数)：天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
或者，天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，丁苯橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
tnc/170补强剂的原材料综合配合为(质量份数)；
高耐磨炭黑(haf)30-35，白炭黑(sio2)25-30，半补强炭黑20-25，硅微粉15-20，活性剂1.0-1.5，硅烷偶联剂1.0-1.7。
3、tnc/170补强剂制备工艺：
高耐磨炭黑(haf)、白炭黑、半补强炭黑、硅微粉四种粉体材料，分别贮于3m3圆锥体容器内；活性剂、硅烷偶联剂两种液体材料，分别贮于0.10m3圆锥体容器内。各种材料通过高精度衡器自动称重，用压缩空气送至混合罐，以25～30r/min转速，启动螺旋叶轮轴，顺时针旋转150s，反时针旋转150s，混合终了。用压缩空气直接送至密炼机，与其他原材料共混。或称量(自动)打包贮存。贮存期小于12个月。
贮存条件：阴凉，通风，干燥(温度≤60％)仓库。
存放次序：先入库先发放出库，后入库后发放出库。
4、生橡胶(天然橡胶)塑炼制备工艺：
生橡胶(nr)塑炼，降低粘度，改善流变性能，为后续胶料混炼时各种原材料的顺利混入，分散创造有利条件。
生橡胶(nr)塑炼，热(温度)、力(功率、转速)同时作用，分子链断裂，大分子长度变短，门尼粘度下降。从而开启橡胶自补强等诸多优良性能。为胶料混炼改性，储备引而即发的功能。全面，均衡提高胶料物理性能。
塑炼胶投胶量：55l(密炼机容量)*0.90(生橡胶密度)＝49.5kg±1。
生橡胶塑炼作业最佳效果，源自于最佳作业时间，温度和功率(力、转速)。也源自于对橡胶产地、产品规格，初始门尼粘度等技术条件的了解与掌握。生橡胶塑炼时间5-10min。天然橡胶塑炼胶与顺丁橡胶和(或)丁苯橡胶合炼，时间5-10min，温度90-110℃，力(功率、转速)25-30r/min。对提高胶料拉伸强度、伸长率、200％定伸应力，耐磨性、电阻，效果显著。热空气(100℃，72h)老化后，物理性能保持率高。其功能优于增加补强剂用量，相对材料成本较低。
生橡胶(nr)塑炼胶可塑度0.20-0.30。
5、原材料综合混炼制备工艺：
胶料配合混炼，是热(温度)、力(功率、转速)、化学作用，同一时间集中反应阶段。也是促成胶料及垫板产成品各项物理性能提高或下降的决定性阶段。
密闭式炼胶机应可调速，冷却水流量足够大，调控系统灵活，可靠。开炼机尺寸大小，与密炼机总容量相匹配。
优化混炼工艺：
混炼温度(热)：混炼第一车，环境温度投料，连续作业，由于胶料与密炼室产生摩擦，温度逐步升高，开通冷却水，调低转速至25-26r/min,温度控制在70～80℃之间。保证混炼胶质量安全，避免焦烧。
转速(力、功率)：混炼初期投入的塑炼胶，大多数是三角包，破碎它需要较大转速，因此，转速调至26-28r/min。短时间内，胶料粒径就会小于10hm，适合补强剂混入，分散。
混炼进入中期，补强填充剂加入，密炼室胶料体积增大，转速调控由低(25r/min)到高(28r/min)，温度80～90℃，原材料易混入，分散，结合胶程度高。
混炼进入末期，各种原材料已相容，密炼室胶料体积相对减少，转速调至25-26r/min，温度70～80℃。橡胶与补强填充剂等结合程度进一步提高。此时特别注意混炼胶安全，严防焦烧。
化学作用：混炼过程时高分子橡胶，补强填充剂，防老剂，促进剂等化工原料于一炉，受垫(温度)、力(功率、转速)应力作用，胶料被反复挤压、拉伸，补强填充剂混入、分散、改变性状。橡胶炭黑被补强剂吸附，偶联剂将其连结，从而形成具有设计需要的各项物理性能的混炼胶。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种热、力、化改性增强橡胶轨下垫板及其制备工艺；实现过程如下：
本专利技术由两项原材料综合配合，三项制备工艺构成。
一、原材料综合配合原则；
1.1天然橡胶为主，顺丁橡胶、丁苯橡胶择其一种，根据垫板使用地区气温，日照长短强弱，列车轴重，通行密度，配合比灵活组配。
1.2原材料品种、规格型号之间，应具有较好的相容性、互助性、性价比高。
1.3天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶市场货源充足。
1.4原材料综合配比为(质量份数)：
其一，天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
其二，天然橡胶70-75，顺丁橡胶25-30，丁苯橡胶25-30，氧化锌3.0-5.0，硬脂酸1.0-2.0，石蜡1.0-1.5，tnc/170补强剂84-87，防老剂4010na/rd1.0-2.0，促进剂ns/dm1.0-2.0，硫黄1.2-1.8。
二、tnc/170补强剂的原材料综合配合为(质量份数)；
高耐磨炭黑(haf)30-35，白炭黑(sio2)25-30，半补强炭黑20-25，硅微粉15-20，活性剂1.0-1.5，硅烷偶联剂1.0-1.7。
三、三项制备工艺；
橡胶通用加工设备——密闭式炼胶机及加工能力与之相匹配的开炼机。
技术要求：拉升强度，mpa≥21,拉断伸长率，％≥400，200％定伸应力，mpa≥10.0，阿克隆磨耗，cm3/1.61km≤0.38,电阻，μω500。
(1)tnc/170补强剂制备工艺：
1.1高耐磨炭黑(haf)、白炭黑、半补强炭黑、硅微粉四种粉体材料，分别贮于3m3圆锥体容器内；活性剂、硅烷偶联剂两种液体材料，分别贮于0.10m3圆锥体容器内。
1.2各种材料通过高精度衡器自动称重，用压缩空气送至混合罐，以25～30r/min转速，启动螺旋叶轮轴，顺时针旋转150s，反时针旋转150s，混合终了。用压缩空气直接送至密炼机，与其他原材料共混。或称量(自动)打包贮存。贮存期小于12个月。
1.3贮存条件：阴凉，通风，干燥(温度≤60％)仓库。
1.4存放次序：先入库先发放出库，后入库后发放出库。
(2)生橡胶(天然橡胶)塑炼制备工艺：
2.1生橡胶(nr)塑炼，降低粘度，改善流变性能，为后续胶料混炼时各种原材料的顺利混入，分散创造有利条件。
2.2生橡胶(nr)塑炼，热(温度)、力(功率、转速)同时作用，分子链断裂，大分子长度变短，门尼粘度下降。从而开启橡胶自补强等诸多优良性能。为胶料混炼改性，储备引而即发的功能。全面，均衡提高胶料物理性能。
2.3塑炼胶投胶量：55l(密炼机容量)*0.90(生橡胶密度)＝49.5kg±1。
2.4生橡胶塑炼作业最佳效果，源自于最佳作业时间，温度和功率(力、转速)。也源自于对橡胶产地、产品规格，初始门尼粘度等技术条件的了解与掌握。生橡胶塑炼时间5-10min。天然橡胶塑炼胶与顺丁橡胶和(或)丁苯橡胶合炼，时间5-10min，温度90-110℃，力(功率、转速)25-30r/min。对提高胶料拉伸强度、伸长率、200％定伸应力，耐磨性、电阻，效果显著。热空气(100℃，72h)老化后，物理性能保持率高。其功能优于增加补强剂用量，相对材料成本较低。
2.5生橡胶(nr)塑炼胶可塑度0.20-0.30。
(3)原材料综合混炼制备工艺：
3.1胶料配合混炼，是热(温度)、力(功率、转速)、化学作用，同一时间集中反应阶段。也是促成胶料及垫板产成品各项物理性能提高或下降的决定性阶段。
3.2密闭式炼胶机应可调速，冷却水流量足够大，调控系统灵活，可靠。开炼机尺寸大小，与密炼机总容量相匹配。
3.3混炼投胶量：视密炼机容量，转子与室壁间间隙大小，计算投胶量，一般计算方式；v＝a×β
其中，v投胶量；a生橡胶与填充料平均密度，1.07；β密炼机总容量l；投胶量：1.07×75l＝80.25kg±2.0
3.4优化混炼工艺：
混炼温度(热)：混炼第一车，环境温度投料，连续作业，由于胶料与密炼室产生摩擦，温度逐步升高，开通冷却水，调低转速至25-26r/min,温度控制在70～80℃之间。保证混炼胶质量安全，避免焦烧。
转速(力、功率)：混炼初期投入的塑炼胶，大多数是三角包，破碎它需要较大转速，因此，转速调至26-28r/min。短时间内，胶料粒径就会小于10hm，适合补强剂混入，分散。
混炼进入中期，补强填充剂加入，密炼室胶料体积增大，转速调控由低(25r/min)到高(28r/min)，温度80～90℃，原材料易混入，分散，结合胶程度高。
混炼进入末期，各种原材料已相容，密炼室胶料体积相对减少，转速调至25-26r/min，温度70～80℃。橡胶与补强填充剂等结合程度进一步提高。此时特别注意混炼胶安全，严防焦烧。
化学作用：混炼过程时高分子橡胶，补强填充剂，防老剂，促进剂等化工原料于一炉，受垫(温度)、力(功率、转速)应力作用，胶料被反复挤压、拉伸，补强填充剂混入、分散、改变性状。橡胶炭黑被补强剂吸附，偶联剂将其连结，从而形成具有设计需要的各项物理性能的混炼胶。
混炼投料顺序及工艺流程：
①塑炼胶、防老剂、硬脂酸、石蜡、氧化锌→②cns、170(专用补强剂)→③促进剂、混炼终了前2分钟投入。混炼全程14-20min/车→④排胶、输送至开炼机揑炼出片→⑤胶片通过冷却系统，切片→⑥上晾胶百叶车，单片平放→⑦移至阴凉通风处，冷却停放至环境温度→⑧胶料返炼加硫黄，胶温严格控制<70℃，防止胶温过高焦烧→⑨胶料返炼加硫黄作业，全程15-20min/车，作业终了，切片，单片平放，置于晾胶百叶车上，移至阴凉通风处，冷却停放48h-120h，进入垫板产品硫化程序。
四、胶料物理性能检测，是对橡胶原材料性能、用量、塑、混炼工艺是否合理、有效全面检测。
检测标准：q/cr564-2017
检测方法：gb/t528,gb/t1689,gb/t1692,gb/t3523,q/cr564
垫板胶料及垫板物理性能技术要求如下表：
胶料物理性能，若偶有一项指标不达标，必须进入不合格处理程序。
垫板产成品硫条件如下表：
权利保护
保护项目及内容如下表：
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。