CN102924831B - 一种微孔橡胶垫板及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微孔橡胶垫板，按重量份配比计该垫板由以下成分制成：EPDM 100份，ZnO为10份，硬脂酸800型1份，促进剂CBS 1.2份，促进剂TMTD为0.8份，硫化剂S-80为2份，炭黑N330为65份，纳米陶土5份，石蜡油25份，防老剂RD为1份，防老剂4010NA为1份，莱茵散A-16为2份，OBSH为2份。本发明质地均匀，通过合理的发泡工艺，在橡胶内部形成闭孔海绵结构的微孔橡胶垫板，相对于实心橡胶垫板质量较轻，从而替代实心橡胶以满足其用于轨道减振特性的要求。

Description

一种微孔橡胶垫板及其制作工艺
技术领域
本发明涉及聚合物加工领域，具体涉及一种微孔橡胶垫板及其制作工艺。
背景技术
随着列车速度的提高，对轨道结构的技术要求越来越高，与有碴轨道相比，无碴轨道具有更好的整体性、稳定性和耐久性，而且在使用周期内基本免维修。不管是有碴轨道还是无碴轨道，轨道机构都必须保有一定的弹性，对有碴轨道来说，道碴的密实度和道碴的粒径直接影响道床的弹性，板式无碴轨道为提高轨道的弹性，通常采用在轨道板下填充CA砂浆作为弹性垫板，但在一些特殊地段，如人口稠密区或一些路-桥、桥-隧道等的过渡段，要在CA砂浆与轨道板之间加铺一层橡胶垫板，以进一步增加板式轨道的弹性。国外一些新干线在高架桥和一些特殊地段采用了防振轨道板，就是在轨道板下部粘贴了一层一定厚度的橡胶垫板，通过设计合理的刚度，用于衰减轮轨接触产生的振动及产生的噪音。最早采用的橡胶垫板刚度为4.1KN/mm，后来陆续采用过刚度为6.4KN/mm、2.4KN/mm的弹性垫板，其板下垫板是采用实芯橡胶制作的，橡胶垫板刚度的实现主要通过合理的结构和配方设计来完成。然而实心橡胶垫板质量重、导热系数高、抗冲击载荷能力不强、缓冲减震性能较低。本发明是在“申请号为：201010550900.5，申请名称为一种微孔橡胶垫板及其制作工艺”的基础上进一步优化得到的微孔橡胶垫板，其配方更精确，制备工艺更为简单，得到的微孔橡胶垫板应用于防振轨道板其物理力学性能更优。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过合理的发泡工艺，在橡胶内部形成闭孔海绵结构的微孔橡胶垫板，从而替代实心橡胶满足其用于轨道减振特性的要求。
在得到本发明的配方和制备工艺之前，本发明对比较不同发泡剂、不同填料、不同EPDM橡胶、不同加工条件及混炼工艺等对微孔橡胶垫板的泡孔结构及发泡性能进行了对比试验研究，结论如下：
研究发泡剂OBSH, AC, H对EPDM发泡性能的影响：发泡剂H及AC制备的EPDM微孔橡胶垫板泡孔较大，并且不均匀，相比较而言，发泡剂H和AC作为发泡剂时工艺条件要求更为苛刻，需要加入发泡助剂对分解温度进行调控，发泡剂H，AC的分解速度快，模压时对热压机控温要求更严格；而发泡剂OBSH加工温度范围相对来说更宽，微孔发泡板的泡孔为闭孔，泡孔致密均匀，所以，优先本发明中选用OBSH。
对不同填料，碳酸钙，粘土，炭黑等对EPDM的发泡性能进行了研究，结果发现，无论是碳酸钙还是粘土都造成EPDM发泡垫板的泡孔不均匀，局部泡孔破裂，分析原因为，一方面是由于填料过多，与基体材料的相容性不好，造成气体流失及局部大孔，另一方面，由于颗粒尺寸不均匀，而填料粒子的成核剂作用，造成泡孔的大小不均。炭黑较其它填料相比，粒径分布均匀，与橡胶的结合性好，可较好的分散于基体材料中，所以，制成的微孔发泡板材泡孔相对均匀，力学性能好，其中炭黑330与橡胶的结合性更为优异。
对几种不同三元乙丙橡胶的发泡性能进行了对比试验，分别是吉化EPDM 4045，门尼 40-50，乙烯含量49-55，朗盛EP G2470，门尼24，乙烯含量69，DSM加工性能太差。实验结果发现EPDM4045和EP G2470均具有较好的发泡性能，泡孔均匀。力学性能显示，EPG2470具有较好的力学性能。但从性价比来说优先选用吉化EPDM4045。
不同的加工条件，主要是发泡温度显示，温度过高，超过170℃后，焦烧时间及硫化时间缩短，硫化速度相对发泡剂分解温度过快，导致发泡效果不好，所以发泡温度不宜过高。最后的优化发泡温度为160℃。
本发明各原料的用量也是经过发明人进行大量摸索总结得出来的，各原料用量在下述重量范围内都有较好的效果：
一种微孔橡胶垫板，按重量份配比计，该垫板由以下成分制成：
EPDM （三元乙丙橡胶）：          100
ZnO：            10
硬脂酸800型：       1
促进剂CBS：            1.2
促进剂TMTD：               0.8
S-80硫化剂               2
炭黑N330：             65
纳米陶土：                 5
石蜡油：         25
防老剂RD:        1
防老剂4010NA：          1
莱茵散A-16：         2
OBSH:            2。
一种微孔橡胶垫板的制备方法包括以下步骤：
b.将EPDM投入密炼机密炼室中加压密炼1分钟，压强6-7MPa，密炼温度45-50℃，密炼机转速35r/min；
c.然后将ZnO、硬脂酸800型、防老剂4010NA、防老剂RD、莱茵散A-16、炭黑N330、纳米陶土和石蜡油投入密炼机密炼室中加压密炼3-4分钟，排料，得密炼胶，结束密炼，压强6-7MPa，密炼机转速35r/min，密炼温度120-125℃；
d.将步骤c制得的密炼胶投入开炼机，并加入S-80硫化剂，促进剂CBS、促进剂TMTD、OBSH，混炼均匀后以小于1mm的辊距薄通5遍后，混炼温度60-65℃，以7mm-7.5mm厚度出片下辊停放24-32小时，得密炼胶片；
e.将停放24小时以上的密炼胶片按模具型腔尺寸大小进行裁片成型；
f.将步骤e中裁好的胶片装入在160℃平板硫化机预热的模具型腔中合模硫化，模硫化温度为160℃，压力11MPa, 硫化发泡20min；
g.热脱模；
h.修边；
i.微孔橡胶垫板成品。
本发明的有益效果在于：本发明质地均匀，通过合理的发泡工艺，在橡胶内部形成闭孔海绵结构的微孔橡胶垫板，相对于实心橡胶垫板质量较轻，从而替代实心橡胶以满足其用于轨道减振特性的要求。同时本发明导热系数低、抗冲击载荷能力强、缓冲减震性能较高，经实验数据得知，其各项物理学性能均优于“申请号为：201010550900.5，申请名称为一种微孔橡胶垫板及其制作工艺”。
具体实施方式
实施例
一种微孔橡胶垫板，按重量份配比计该垫板由以下成分制成：吉化EPDM4045为100份，ZnO为10份，硬脂酸800型1份，促进剂CBS为1.2份，促进剂TMTD0.8份， S-80硫化剂 2份，炭黑N330为65份，纳米陶土5份，石蜡油25份，防老剂RD为1份，防老剂4010NA为1份，莱茵散A-16为2份，OBSH为2份；
上述的微孔橡胶垫板由以下制备方法制得：
a.按上述配方量称取各组分，备用；
b.将吉化EPDM4045投入密炼机密炼室中加压（6-7MPa）密炼1分钟，密炼温度45-50℃；密炼机转速35r/min；
c.然后将ZnO、硬脂酸800型、防老剂4010NA、防老剂RD、莱茵散A-16、炭黑N330、纳米陶土和石蜡油投入密炼机密炼室中加压（6-7MPa）密炼3-4分钟，密炼机转速35r/min；密炼温度120-125℃排料，得密炼胶，结束密炼；
d.将步骤c制得的密炼胶投入开炼机，并加入S-80硫化剂促进剂CBS、促进剂TMTD、OBSH，混炼均匀后以小于1mm的辊距薄通5遍后，以7mm-7.5mm厚度出片下辊停放24-32小时，得密炼胶片，此过程温度为60-65℃；
e.将停放24小时以上的密炼胶片按模具型腔尺寸大小进行裁片成型；
f.将步骤e中裁好的胶片装入在160℃平板硫化机预热的模具型腔中合模硫化，模硫化温度为160℃，压力11MPa, 硫化发泡20min；
g.热脱模；
h.修边；
i.微孔橡胶垫板成品。
本发明所制得的微孔橡胶垫板成品（下表简称本产品）与“申请号为：201010550900.5，申请名称为一种微孔橡胶垫板及其制作工艺”（下表简称前产品）的专利制得的橡胶板材成品进行如表1所示的物理学性能对比测试。
表1本产品与前产品的物理学性能测试对比表。
Figure 96157DEST_PATH_IMAGE001
由表1得知，本发明所制得的微孔橡胶垫板成品各项物理学性能均优于“申请号为：201010550900.5，申请名称为一种微孔橡胶垫板及其制作工艺”的专利制得的橡胶板材成品。 

Claims (2)

1.一种微孔橡胶垫板，其特征在于：按重量份配比计，该垫板由以下成分制成：
EPDM：          100
ZnO：             10
硬脂酸800型：              1
促进剂CBS：         1.2
促进剂TMTD：               0.8
S-80硫化剂：              2
炭黑N330：            65
纳米陶土：                5
石蜡油：         25
防老剂RD：        1
防老剂4010NA:          1
莱茵散A-16：         2
OBSH:            2。
2.如权利要求1所述的一种微孔橡胶垫板的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
a.按上述配方量称取各组分，备用；
b.将EPDM投入密炼机密炼室中加压密炼1分钟，压强6-7MPa，密炼温度45-50℃，密炼机转速35r/min；
c.然后将ZnO、硬脂酸800型、防老剂4010NA、防老剂RD、莱茵散A-16、炭黑N330、纳米陶土和石蜡油投入密炼机密炼室中加压密炼3-4分钟，排料，得密炼胶，结束密炼，压强6-7MPa，密炼机转速35r/min，密炼温度120-125℃；
d.将步骤c制得的密炼胶投入开炼机，并加入S-80硫化剂，促进剂CBS、促进剂TMTD、OBSH，混炼均匀后以小于1mm的辊距薄通5遍后，混炼温度60-65℃，以7mm-7.5mm厚度出片下辊停放24-32小时，得密炼胶片；
e.将停放24小时以上的密炼胶片按模具型腔尺寸大小进行裁片成型；
f.将步骤e中裁好的胶片装入在160℃平板硫化机预热的模具型腔中合模硫化，模硫化温度为160℃，压力11MPa, 硫化发泡20min；
g.热脱模；
h.修边；
i.微孔橡胶垫板成品。
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