一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方及其制造方法与流程

1.本发明涉及橡胶生产技术领域，尤其是涉及应用于高速动车上的叠层弹簧的橡胶，特别涉及一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方及其制造方法。


背景技术：

2.叠层弹簧用减震降噪橡胶是一种硫化后与金属粘结的带骨架橡胶减震制品，叠层弹簧是用于动车降噪、隔振的关键元件，叠层弹簧的好坏直接关系到动车运动降震降噪的工作状态。叠层弹簧大多数为天然橡胶制品，一般在
‑
40至
‑
70℃下可以正常使用，随着动车水平的提高以及行驶速度的提升，叠层弹簧的疲劳值也有一定的上升，动车速度也从原来最高200
‑
220km/h上升到了220
‑
250，利用传统的配方制备的叠层弹簧已不能满足动车减震降噪以及抗疲劳的要求。
3.叠层橡胶弹簧工作时，表面呈鼓形，表明工作主要是受压，压应力较显著传递到表面，形成轴向裂纹。另该产品为实心体结构，从其内部释放应力能力较差，实心体助长内应力向外表传递，在外表面周向形成单向拉应力导致开裂，在垂向交变高负荷作用下，橡胶表面应力过大也可能导致裂纹，单向拉应力在外表氧化环境中，容易助长橡胶老化，降低弹性而开裂，可加速表面开裂。
4.按叠层橡胶弹簧的使用功能和性能指标要求制定胶料配方，主材质为单一的普通天然胶。其裂纹外观表象特征为浅表网状(轴向更显著)龟裂；表面硬化，失去弹性；脆化后掉渣易脆落；从裂纹外观表象特征分析，橡胶材料抗老化差，使用受热过速氧化，橡胶老化是早期失效主因。
5.现有的橡胶制造方法，硫化过程中可能会因局部应力过大，橡胶硬度较高，工作时处于压缩状态，表面会鼓起，表面橡胶内部受挤压应力增大，会加速表面橡胶老化、出现微裂纹现象。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方及其制造方法，其采用顺丁橡胶作为主要原料，并通过改性来达到提升性能的目的，一定程度上降低了成本，并在制备工艺上进行一定程度的改进以达到最佳性能要求。
7.本发明所采用的技术方案如下：
8.一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方，包括以下质量份数的组分：
9.天然橡胶60
‑
70质量份，顺丁橡胶20
‑
30质量份，氧化锌5
‑
10质量份，硬脂酸1
‑
3质量份，防老剂2
‑
5质量份，耐热助剂2
‑
6质量份，微晶石蜡1
‑
3质量份，炭黑25
‑
40质量份，白炭黑5
‑
8质量份，锌皂盐3
‑
6质量份，硅烷偶联剂1
‑
3质量份，硫磺1
‑
2质量份，硫化促进剂2
‑
6质量份。
10.耐热助剂选用环氧大豆油或稀土复合助剂中的一种或2种的组合。
11.耐热助剂选用环氧大豆油1
‑
3质量份和稀土复合助剂1
‑
3质量份。
12.防老剂选用2，2，4
‑
三甲基
‑
1，2
‑
二氢化喹啉聚合体或n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺中的一种或两种的组合物。
13.防老剂选用2，2，4
‑
三甲基
‑
1，2
‑
二氢化喹啉聚合体1
‑
3质量份以及n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺1
‑
3质量份。
14.硫化促进剂选用二乙基二硫代氨基甲酸锌或者n
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺中的一种或两种的组合。
15.硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂si
‑
69。
16.硫磺选用硫磺s
‑
80。
17.一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的其制造方法，包括以下步骤：
18.a、生胶塑炼：生产前一天将标准天然橡胶和顺丁橡胶置于开炼机，将辊轴间距调至到0位，将两种胶料塑炼并混合均匀，薄通3次后包成所需重量的生胶包；
19.b、一段混炼：将经过塑炼的生胶包置于密炼机中混炼25秒—30秒，然后加入氧化锌、硬脂酸、2，2，4
‑
三甲基
‑
1，防老剂、耐热助剂、微晶石蜡以及锌皂盐进行混炼至60℃—75℃，然后入白碳黑和硅烷偶联剂，密炼至95℃—105℃，其中，在100℃时提上顶栓一次，时间为15秒；再加入碳黑混炼至140℃—160℃后排胶，得到一段胶，其中，在120℃和135℃时提上顶栓各一次，时间为15—30秒；
20.c、二段混炼：将一段胶停放8—16小时后加入硫磺、硫化促进剂混炼至100℃—120℃后排胶，得到终炼胶，排胶温度为120℃以内；
21.d、硫化：将终炼胶出条后送入硫化注射机，在155
±
5℃下硫化25—40分钟，得到成品。
22.本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
23.1、本发明通过调整配方中加入耐热性助剂，提高其耐候性、抗高低温性能；
24.2、通过调整材料配方，多次试验优化胶料配方，增加防老剂的用量，提高抗老化性能；
25.按照本发明配方和制造方法制成的叠层弹簧用减震降噪橡胶材料，相对于现有技术而言，具有更好的减震降噪效果，解决了减震降噪效果不佳的问题，具有良好的硬度、扯断强度、扯断伸长率、压变等物理性能以及抗老化、耐臭氧等化学性能，特别是具有优异的减震降噪及耐磨性能，使用寿命长，路谱测试合格。并且改性的减震降噪材料具有优良的动倍率。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式作进一步地详细描述。
27.实施例一
28.本实施例提供一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方，包括以下组分：
29.一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方，包括以下质量份数的组分：
30.天然橡胶60kg，顺丁橡胶20kg，氧化锌5kg，硬脂酸3kg，防老剂2kg，耐热助剂2kg，微晶石蜡1kg，炭黑25kg，白炭黑5kg，锌皂盐3kg，硅烷偶联剂1kg，硫磺1kg，硫化促进剂2kg。
31.耐热助剂选用环氧大豆油1kg和稀土复合助剂1kg。
32.防老剂选用2，2，4
‑
三甲基
‑
1，2
‑
二氢化喹啉聚合体1kg以及n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺1kg。
33.硫化促进剂选用二乙基二硫代氨基甲酸锌1kg和n
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺1kg。
34.硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂si
‑
69。硫磺选用硫磺s
‑
80。
35.实施例二
36.本实施例提供一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方，包括以下组分：
37.天然橡胶70kg，顺丁橡胶30kg，氧化锌10kg，硬脂酸3kg，防老剂5kg，耐热助剂6kg，微晶石蜡3kg，炭黑40kg，白炭黑8kg，锌皂盐6kg，硅烷偶联剂3kg，硫磺2kg，硫化促进剂6kg。
38.耐热助剂选用环氧大豆油3kg和稀土复合助剂3kg。
39.防老剂选用2，2，4
‑
三甲基
‑
1，2
‑
二氢化喹啉聚合体3kg以及n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺3kg。
40.硫化促进剂选用二乙基二硫代氨基甲酸锌3kg和n
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺3kg。
41.硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂si
‑
69。硫磺选用硫磺s
‑
80。
42.实施例三
43.本实施例提供一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的配方，包括以下组分：
44.天然橡胶65kg，顺丁橡胶25kg，氧化锌8kg，硬脂酸2kg，防老剂4kg，耐热助剂4kg，微晶石蜡2kg，炭黑35kg，白炭黑7kg，锌皂盐4kg，硅烷偶联剂2kg，硫磺1.5kg，硫化促进剂4kg。
45.耐热助剂选用环氧大豆油2kg和稀土复合助剂2kg。
46.防老剂选用2，2，4
‑
三甲基
‑
1，2
‑
二氢化喹啉聚合体2kg以及n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺2kg。
47.硫化促进剂选用二乙基二硫代氨基甲酸锌2kg和n
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺2kg。
48.硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂si
‑
69。硫磺选用硫磺s
‑
80。
49.实施例四
50.本实施例提供一种高速动车叠层弹簧用减震降噪橡胶的其制造方法，包括以下步骤：
51.(1)生胶塑炼：生产前一天将标准天然橡胶和顺丁橡胶置于开炼机，将辊轴间距调至到0位，将两种胶料塑炼并混合均匀，薄通3次后包成所需重量的生胶包；
52.(2)一段混炼：将经过塑炼的标准天然橡胶和顺丁橡胶的生胶包置于密炼机中混炼25秒—30秒，以便两种橡胶能再次塑炼提高胶料的混合均匀度，保证产品性能；然后加入氧化锌、硬脂酸、2，2，4
‑
三甲基
‑
1，防老剂、耐热助剂、微晶石蜡以及锌皂盐进行混炼至60℃—75℃，混炼达到一定温度，可以提高熔点较低的防老剂、硬脂酸、n
‑
异丙基
‑
n
‑
苯基对苯二胺、复合石蜡以及复合皂盐的分散；然后入白碳黑和硅烷偶联剂si
‑
69，密炼至95℃—105℃，其中，在(100℃)时提上顶栓一次，时间为(15)秒；再加入碳黑混炼至140℃—160℃后排胶，得到一段胶，其中，在120℃和135℃时提上顶栓各一次，时间为15—30秒；高温下，硅烷偶联剂与白碳黑进行充分反应并与橡胶结合，提高橡胶性能；
53.(3)二段混炼：将一段胶停放8—16小时后加入硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌、n
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺混炼至100℃—120℃后排胶，得到终炼胶,一段胶必须停放是因为天然橡胶具有分子组合重排的效应，停放可使其性能稳定、分散均匀，另外，排胶温度为120℃以内，避免发生焦烧。
54.(4)硫化：将终炼胶出条后送入硫化注射机，在155
±
5℃下硫化25—40分钟，得到成品；
55.工艺要求：
56.密炼温度：一段：140℃～160℃；二段：100℃～120℃；
57.硫化温度：155
±
50℃；时间：25—45分钟。
58.分别按照gb/t528、gb/t533、gb/t7759、gb/t3512以及gb/t7762的测试标准对实施例4的方法得到的橡胶产品的硬度、扯断强度、扯断伸长率、压变、抗老化以及耐臭氧性能进行测试，结果如表1所示：
[0059][0060]
表1
[0061]
2、耐疲劳高温性能测试
[0062]
将实施例4的成品按照如下参数进行耐疲劳高温测试：行程15mm、频率2hz、温度90℃、循环次数300000次，结果：无异常。
[0063]
3、路谱测试
[0064]
根据道路采集的模拟信号，做成路谱测试的输入信息进行测试，结果合格。
[0065]
实践证明，本实施例得到的叠层弹簧抗疲劳减震降噪材料具有良好的硬度、扯断强度、扯断伸长率、压变等物理性能以及抗老化、耐臭氧等化学性能，特别是具有优异的抗疲劳及耐磨性能，使用寿命长，且通过路谱测试，是良好的叠层弹簧用橡胶材料。
[0066]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。