一种耐油、抗老化橡胶套靴材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及橡胶领域，尤其涉及一种耐油、抗老化橡胶套靴材料及其制备方法。


背景技术：

2.轨道交通减振降噪问题越来越受到重视，有效的减振降噪产品和措施，不仅可减轻车辆设备、轨道的疲劳和磨耗，减少维修费用，而且还可以减少振动与噪声对沿线居民、建筑物的影响。弹性支承块式轨道机构由弹性支承块、道床板和混凝土底座及配套扣件构成，这种轨道结构的减振降噪性能好、结构简单、施工方便、可修复等优点，对于城市轨道交通中对振动和噪声敏感的地段，弹性支承块式轨道机构是一种比较理想的减振方案，它的特点是在钢轨与道床板之间铺设了离散的混凝土弹性支承块，在混凝土支撑块底部设有橡胶弹性胶垫，其周围设有橡胶套靴。
3.橡胶套靴是该轨道结构的重要组成部件，它能够有效地提高轨道结构的整体弹性，缓冲列车在通过时产生的强烈振动和冲击，保护路基和轨枕。橡胶套靴的刚度和阻尼对弹性支承块式无砟轨道的动力性能具有重要影响，橡胶套靴刚度过小会引起钢轨和支承块振幅剧增，使混凝土支承块松动，缩短轨道使用寿命，刚度过大则轨道结构的减振降噪效果变差，因此需要橡胶套靴材料具有合适的硬度、高定伸强度和高阻尼，同时橡胶套靴要长期在大气中使用，因此要求制品具有优良的耐天候老化、耐寒、耐油、耐磨、承载能力高等性能。
4.根据橡胶套靴使用要求，橡胶套靴的材料要求高定伸强度、高阻尼、优异的耐天候老化、耐寒、耐油、耐磨、承载能力高等性能，原来使用套靴材料无法满足全部的性能要求，尤其是材料耐油和耐老化性能同时保证，因此必须发明一种耐油、抗老化橡胶套靴材料。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐油、抗老化橡胶套靴材料及其制备方法。
6.针对上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种耐油、抗老化橡胶套靴材料，主要由以下重量份的原料制备而成：
8.70～95份三元乙丙橡胶、5～30份cpe或pe或pom；
9.30～80份无机补强填充剂；优选的，50～70份无机填充剂；
10.50～120份炭黑；优选的，80～110份炭黑；
11.20～60份软化剂；优选的，30～50份软化剂；
12.4～10份氧化锌；1～2份硬脂酸；
13.l～3份防老剂；
14.2～4份加工助剂和l～3份偶联剂；
15.3～5份硫化剂和0.5～2份助硫化剂。
16.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，优选的，三元乙丙橡胶选自第三单体含量4～
6、乙烯含量50～70％、门尼粘度ml(1+4)125℃60～100；所述塑料选自cpe、pe、pom中的一种。
17.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，优选的，所述无机补强填充剂选自改性的陶土、改性高岭土、改性碳酸钙、改性滑石粉中一种或几种；偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氯烃基硅烷偶联剂、氨烃基硅烷偶联剂、环氧烃基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧烷基硅烷偶联剂、含硫烃基硅烷偶联剂中的一种；
18.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，所述炭黑包括n300系列、n500系列、n600系列、n700系列、天然气半补强炭黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑中的一种或几种；优选的，所述炭黑包括n330、n550、n660、n774中的一种或几种。
19.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，优选的，所述防老剂主要为2
‑
巯基苯并咪唑和2，2，4
‑
三甲基
‑
l，2
‑
二氢化喹啉聚合体。
20.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，优选的，所述活性剂是指氧化锌和硬脂酸；其中活性剂中氧化锌4～10份，硬脂酸l～2份。
21.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，优选的，所述软化剂是指石蜡油、酯类增塑剂、环烷油中的一种或几种。
22.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，所述硫化剂选自少量硫磺与以下物质中的一种，氢过氧化物rooh、二烷基过氧化物roor’、二酰基过氧化物rcoooocr’、过氧酯rcooor’、过氧化碳酸酯rocoooocor’及酮过氧化物r2c(ooh)2，其中，r和r’相同或不相同，独立地选自c1‑
c
20
烷基，所述烷基任选被一个或多个以下基团取代：h、卤素，cn，oh，no2，氨基，c6‑
c
20
芳基、c6‑
c
20
杂芳基，其中杂原子选自n、o、s。所述助硫化剂选自甲基丙烯酸酯类、双马来酰亚胺类、聚丁二烯树脂类中的一种。优选的所述硫化剂为0.1～0.5份硫磺和3～5份过氧化二异丙苯；所述助硫化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
23.上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料，所述加工助剂选自烃类、脂肪酸衍生物类、合成树脂类、聚合物类的一种；优选的所述加工助剂为脂肪酸酯类、脂肪酰胺类、脂肪酸盐类、脂肪醇类中的一种。
24.作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的耐油、抗老化橡胶套靴材料和产品的制备方法，包括以下步骤：
25.步骤(1)先将三元乙丙橡胶和cpe或pe或pom进行混炼，制的橡塑共混的母炼胶；
26.步骤(2)再将橡塑共混的母炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂一起混炼；
27.步骤(3)再加入炭黑、软化剂、无机填充剂、偶联剂进行混炼，然后排胶冷却，得到一段混炼胶；
28.步骤(4)将所述一段混炼胶与硫化剂、助硫化剂一起进行混炼，混炼后的胶料经薄通或/和打三角包、下片，制得二段混炼胶；
29.步骤(5)将所述二段混炼胶静置后挤出、硫化处理，即得到所述耐油、抗老化橡胶套靴材料。
30.上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中的混炼过程中加入cpe或pe或pom后，混炼到150℃排胶，得到母炼胶；
31.上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)混炼l～3分钟；所述步骤(3)中，当胶料温度达到145℃时再继续混炼2～4分钟、当混炼过程中胶料的温度达到160℃时，停止混炼并
排胶；胶料冷却的温度为50℃以下。
32.上述的制备方法，优选的，所述步骤(4)中，当混炼过程中胶料的温度达到100℃以上时，停止混炼并排胶；所述薄通的次数为3～5次，打三角包的次数为5～8次。
33.上述的制备方法，优选的，所述步骤(5)中，二段混炼后的胶料静置的时间不少于16小时；将二段混炼胶挤出预成型，制成一定宽度、长度、厚度和重量的半成品，采用模压方式，将半成品硫化，硫化的温度为165～180℃，硫化时间为6～15分钟。
34.本发明采用乙烯含量高、门尼粘度高、耐老化性能优异的三元乙丙橡胶(epdm)，并且按一定质量比与塑料、炭黑等共混后，不仅能提高材料的耐油性能、抗撕裂性能、还能提高产品的承载能力，同时该材料在高温下流动性好、生产产品时工艺性能更好、产品合格率高、生产能耗低。产品综合物理性能优异，使用寿命更长。
35.本发明在不同种类防老剂的协同配合下，经过高温混炼，能够提高材料在高温下的耐老化性能，在高温下保持材料优异的物理机械性能。
36.本发明在使用无机补强填料与偶联剂高温下反应，提高三元乙丙橡胶与无机补强填料的结合作用，提高了材料在使用中的拉伸性能和耐磨性能，降低材料使用中的压缩永久变形。
37.本发明使用的硫化剂采用少量硫磺、过氧化二异丙苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯一起并用，能够既能保证材料具有较高的交联密度，低压缩永久变形、提高耐油性能，同时也能保证材料具有一定的伸长率和抗撕裂性能。
38.与现有技术相比，本发明的优点在于：所述橡胶材料能够同时保证优异的耐油性能和耐老化性能，使的耐老化性能好的三元乙丙橡胶达到一定的耐油性能；同时产品生产工艺性能好，产品合格率高、生产能耗降低。
39.(1)本发明的耐油、耐老化橡胶套靴材料具有以下优点：
40.①
材料耐老化性能优异；
41.②
材料耐低温性能优异
42.③
材料具有耐油性；
43.④
材料定伸强度高、承载能力好；
44.⑤
材料的耐磨性能好；
45.⑥
材料的工艺性能更好；
46.(2)本发明的制备方法通过多次混炼的方式制备耐耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶，先是将epdm生胶和塑料混合均匀，制成橡塑共混的母炼胶，使塑料成分在橡胶中分散均匀，然后再将母炼胶与氧化锌、硬脂酸、防老剂、加工助剂一起混炼，接着加入用量较大的补强填充剂、偶联剂、软化剂、炭黑混合均匀，再进行高温处理，使补强填充剂的表面活性基团与橡胶分子链相互作用，使填料与橡胶基体的相容性更好，以获得更好的拉伸强度、压缩永久变形和耐磨性，接着在低温下加入硫化剂和助硫化剂，可以获得更长的焦烧时间；最后将二段混炼胶挤出预成型，使用橡胶套靴的模具，在165～180℃硫化温度下，硫化6～15min，得到性能优异的橡胶套靴。本发明的制备方法进一步保证了橡胶套靴材料具有良好的拉伸强度、压缩永久变形性能、耐磨性能、耐油性能，所述橡胶套靴材料使用的最高温度可达到120℃，低温能到零下50℃，使橡胶套靴具有优良的耐老化性能、耐油耐碱性能、高承载性能。
47.(3)本发明的耐油、抗老化橡胶套靴可满足铁路行业的标准要求，可用于制备各种
轨道交通用橡胶套靴。
具体实施方式
48.为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
49.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
50.除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
51.实施例1
52.原料三元乙丙橡胶3092pm 90份、pom 10份、氧化锌5份、硬脂酸l份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 50份、炭黑n550 30份、改性陶土40份、石蜡油30份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂pdm 0.5份。
53.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶，主要由上述实施例1中的原料制备而成。
54.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
55.步骤(1)按照上述实施例1中的原料重量，将三元乙丙橡胶3092pm和pom加入到密炼机中混炼，温度达到150℃后排胶，制的橡塑混炼母胶，将母胶冷却到50℃；
56.步骤(2)再向密炼机中加入橡塑混炼母胶、氧化锌、硬脂酸、偶联剂、防老剂、加工助剂进行混炼，混炼2min。
57.步骤(3)再向密炼机中加入炭黑、改性陶土、石蜡油进行混炼，当胶料温度达到145℃时再继续混炼2分钟、当混炼过程中胶料的温度达到160℃时，停止混炼并排胶；胶料冷却的温度为50℃以下，得到一段混炼胶。
58.步骤(4)将一段混炼胶冷却至50℃以下时，重新将其与硫化剂硫磺、dcp、助硫化剂pdm一起加入密炼机混炼，但胶料达到100℃以上时排胶；在开炼机上薄通3次，再打三角包5次，制得二段混炼胶；
59.将二段混炼胶停放16小时进行硫化处理；硫化方式为模压，使用橡胶套靴的模具，硫化温度为170℃，硫化时间为10分钟，即得到耐油、抗老化橡胶套靴。
60.本实施例制备的耐油、抗老化橡胶套靴材料物理机械性能优异，耐油、耐老化性能好，承载能力高。材料能够在保证优异的耐油性能和耐老化性能的同时，还能保证产品生产工艺性能好，产品合格率高、生产能耗降低。
61.实施例2
62.原料三元乙丙橡胶3080j 90份、ldpe 10份、氧化锌5份、硬脂酸1份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 50份、炭黑n550 45份、改性陶土40份、石蜡油30份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂tmatmp 0.5份；
63.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶，主要由上述实施例2中的原料制备而成。
64.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
65.(1)按照上述实施例2中的原料重量，将三元乙丙橡胶3080j和ldpe加入到密炼机中混炼，温度达到150℃后排胶，制的橡塑混炼母胶，将母胶冷却到50℃；
66.(2)再向密炼机中加入橡塑混炼母胶、氧化锌、硬脂酸、偶联剂、防老剂、加工助剂进行混炼，混炼2min。
67.(3)再向密炼机中加入炭黑、改性陶土、石蜡油进行混炼，当胶料温度达到145℃时再继续混炼3分钟、当混炼过程中胶料的温度达到160℃时，停止混炼并排胶；胶料冷却的温度为50℃以下，得到一段混炼胶。
68.(4)将一段混炼胶冷却至50℃以下时，重新将其与硫化剂硫黄、dcp、助硫化剂tmatmp一起加入密炼机混炼，但胶料达到100℃以上时排胶；在开炼机上薄通5次，再打三角包5次，制得二段混炼胶；
69.将二段混炼胶停放16小时进行硫化处理；硫化方式为模压，使用橡胶套靴的模具，硫化温度为170℃，硫化时间为12分钟，即得到耐油、抗老化橡胶套靴。
70.本实施例制备的耐油、抗老化橡胶套靴材料物理机械性能优异，耐油、耐老化性能好，承载能力高。
71.实施例3
72.原料三元乙丙橡胶3092pm 80份、pom 20份、氧化锌5份、硬脂酸1份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 45份、炭黑n550 40份、改性陶土40份、石蜡油35份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂pdm 0.5份；
73.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶，主要由上述实施例3中的原料制备而成。
74.本实施例的耐油、抗老化橡胶套靴混炼胶的制备方法同实施例1。
75.本实施例制备的耐油、抗老化橡胶套靴材料物理机械性能优异，在保证其他物理性能满足要求的情况下，耐油性能更加优异。
76.对比例1：
77.原料三元乙丙橡胶3092pm 100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 50份、炭黑n550 60份、改性陶土40份、石蜡油30份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂pdm 0.5份；
78.制备方法同实施例1中步骤(2)～(5)。
79.原料中未使用pom，炭黑含量n550 60份，其它原料及含量与实施例1相同。
80.对比例2：
81.原料制备：三元乙丙橡胶4045m 100份、pom 10份、氧化锌5份、硬脂酸1份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 50份、炭黑n550 45份、改性陶土40份、石蜡油30份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂pdm 0.5份；
82.制备方法同实施例1。
83.原料中使用三元乙丙橡胶4045m，其它原料及含量与实施例1相同。
84.对比例3：
85.原料三元乙丙橡胶3092pm 50份、pom 50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、加工助剂wb212 2份、防老剂mb 1份、偶联剂kh560 2份、炭黑n330 45份、炭黑n550 40份、改性陶土40份、石蜡油35份、硫化剂dcp 4份、硫磺0.3份、助硫化剂pdm 0.5份；
86.制备方法同实施例1。
87.原料中三元乙丙橡胶3092pm 50份、pom 50份，其它原料及含量与实施例3相同。
88.本发明上述实施例1
‑
3与比较例1
‑
3的性能相关数据如表1所示。
89.表1.物理性能结果
[0090][0091]
通过表1可以看出，本发明橡胶套靴材料由于使用了乙烯含量高、门尼粘度高、耐老化性能优异的三元乙丙橡胶、添加塑料组分、以及三元乙丙橡胶、塑料、炭黑等组分之间的配比等技术手段，使得获得的橡胶组合物具有优异的力学性能、耐磨、耐油性能，与对比例1
‑
3相比，在拉伸强度、定伸应力、耐油性能、耐磨性能、压变性能方面具有明显的优势，在显著提高了耐油性的同时，还保持了其它性能的优异性。本发明的橡胶套靴材料在特殊环境下具有长的使用寿命，具有高承载性、环境耐受性强。