軌道車輛減振用耐-50℃以下低溫的膠料組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通的減振橡膠領(lǐng)域，特別涉及一種軌道車輛減振用耐-50°c以 下低溫膠料的組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠的彈力完全由卷曲分子構(gòu)象的變化產(chǎn)生。由于橡膠分子間相互作用會(huì)妨礙分 子鏈的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為粘性或粘度，以致應(yīng)力與應(yīng)變往往處于不平衡狀態(tài)。作用于橡膠分子上 的力，一部分用于克服分子間的粘性阻力，在粘性摩擦的過程中吸收部分能量;另一部分才 使分子鏈變形，此二者構(gòu)成橡膠的粘彈性質(zhì)。橡膠在動(dòng)態(tài)變形時(shí)，由于有粘彈性的粘阻作 用，使應(yīng)變落后于應(yīng)力，這種產(chǎn)生于橡膠的滯后特性和變形時(shí)內(nèi)摩擦的橡膠阻尼性質(zhì)是橡 膠減振的一個(gè)優(yōu)異特性。
[0003] 所以，橡膠減振產(chǎn)品是現(xiàn)代軌道車輛必不可少的重要組成部分，橡膠減振產(chǎn)品關(guān) 系到軌道車輛的安全性、舒適性和穩(wěn)定性是軌道車輛的重要組成部分。
[0004] 橡膠在低溫環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶和玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，使得橡膠模量急劇增大，因此 氣溫條件成了限制橡膠減振產(chǎn)品應(yīng)用范圍的重要因素。
[0005] 針對(duì)該問題，現(xiàn)有技術(shù)做了很多研究和改進(jìn)，如在改變膠料含膠率、選用新型增塑 劑等方面進(jìn)行了改進(jìn)。通過這些改進(jìn)，橡膠減振產(chǎn)品已經(jīng)可以滿足-40°C的高寒氣溫要求。 但面對(duì)中國(guó)東北地區(qū)、俄羅斯、北歐等-50°C甚至更低氣溫條件，減振膠料這些改進(jìn)還無法 滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫 膠料的組合物及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] -種軌道車輛減振用耐-50°c以下低溫膠料的組合物，包括有按重量份計(jì)的如下 組分:液體異戊二烯橡膠40-60份；乙丙橡膠40-60份;炭黑N550 20-70份;炭黑N990 10-30 份;增塑劑30-50份;防老劑4-10份;氧化鋅3-10份;硬脂酸1-5份;過氧化二異丙苯0.5-10 份;硫黃1 -1 〇份;促進(jìn)劑1.5-3份。
[0009] 優(yōu)選的，在以上方案的基礎(chǔ)上，軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫膠料的組合物由 如下組分按重量份計(jì)組成:液體異戊二烯橡膠40-60份；乙丙橡膠40-60份;炭黑N550 20-70 份;炭黑N990 10-30份;增塑劑30-50份;防老劑4-10份;氧化鋅3-10份;硬脂酸1-5份;過氧 化二異丙苯〇. 5-10份;硫黃1-10份;促進(jìn)劑1.5-3份。
[0010]優(yōu)選的，所述的防老劑為防老劑RD和防老劑BLE的混合物，按照重量分?jǐn)?shù)比2:1混 合而成。
[0011]優(yōu)選的，所述的促進(jìn)劑為促進(jìn)劑TMTD和促進(jìn)劑NOBS的混合物，按照重量分?jǐn)?shù)比1:2 混合而成。
[0012] 優(yōu)選的，在以上方案的基礎(chǔ)上，軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫膠料的組合物由 如下組分按重量份計(jì)組成:液體異戊二烯橡膠50份；乙丙橡膠50份；炭黑N550 50份;炭黑 N990 30份;增塑劑50份;防老劑RD 4份；防老劑BLE 2份;氧化鋅6份;硬脂酸2.5份;過氧化 二異丙苯5份;硫黃3份;促進(jìn)劑TMTD 0.8份;促進(jìn)劑NOBS 1.6份。
[0013] 優(yōu)選的，所述的乙丙橡膠中乙烯含量為45-55%。
[0014]優(yōu)選的，所述的液體異戊二烯橡膠的數(shù)均分子量為30000-50000。
[0015]優(yōu)選的，所述的增塑劑選用耐寒增塑劑TP-90B。耐寒增塑劑TP-90B為烷基聚醚，購(gòu) 買廠家:浩思特化學(xué)品（上海)有限公司批號(hào)：1A1837004660
[0016] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于公開上述軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫膠料的組合 物的制備方法：
[0017] (1)液體異戊二烯母膠制備:將液體異戊二烯橡膠、炭黑N990和耐寒增塑劑TP-90B 加入高速攪拌機(jī)中，轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rad/min，攪拌3-5分鐘，從高速攪拌機(jī)中取出后備用。
[0018] (2)耐低溫膠料制備:將乙丙橡膠加入密煉機(jī)混煉1-1.5分鐘，加入防老劑、硬脂酸 和氧化鋅混煉1-1.5min，加入炭黑N550和制備好的液體異戊二烯母膠混煉2-5分鐘，最后加 入促進(jìn)劑、硫黃和過氧化二異丙苯混煉1.5-2分鐘排料。
[0019] 液體聚異戊二烯橡膠是采用化學(xué)合成法制備的液體橡膠，分子結(jié)構(gòu)與天然橡膠基 本相同。具有相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，順式-1，4_結(jié)構(gòu)含量小的特點(diǎn)。
[0020] 數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為3萬-5萬的液體異戊二烯橡膠既表現(xiàn)出彈性體的性質(zhì)（反應(yīng) 性)又表現(xiàn)出增塑劑的性質(zhì)(液態(tài)流動(dòng)性），而且可完全可以硫化交聯(lián)。
[0021] 橡膠分子鏈的兩頭各有一個(gè)鏈端鏈段，這種鏈端鏈段的活動(dòng)能力要比一般鏈段來 的大，分子量越低時(shí)，鏈端鏈段的比例越高，所以玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也越低。分子量與玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系如下式所示。
[0022]
[0023]式中Tg是坂璃化轉(zhuǎn)變溫度;Tg( %)是分子量無限大時(shí)橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度;K是 特征常數(shù);Μη是數(shù)均分子量。
[0024]普通天然橡膠數(shù)均分子量為26.7萬，而液體聚異戊二烯橡膠數(shù)均分子量為3-5萬， 根據(jù)分子量與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系式液體聚異戊二烯橡膠具有更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 [0025]乙丙橡膠是以乙烯和丙烯為基礎(chǔ)單體共聚而合成的一種合成橡膠，在乙烯含量為 40%~60 %時(shí)，乙丙橡膠具有最低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而且這種無規(guī)共聚打破了乙烯和丙 烯原有的結(jié)晶形成非結(jié)晶橡膠。
[0026] 通用減振橡膠以天然橡膠為主體生膠，眾所周知天然橡膠在低溫環(huán)境下會(huì)存在結(jié) 晶和玻璃化轉(zhuǎn)變問題，導(dǎo)致橡膠出現(xiàn)變脆、模量急劇增大、失去彈性等現(xiàn)象，導(dǎo)致橡膠減振 制品失效。針對(duì)減振橡膠在低溫環(huán)境下存在的問題需要從降低膠料結(jié)晶度和降低膠料玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度兩方面解決。
[0027] 本發(fā)明使用分子結(jié)構(gòu)和性能基本相同而玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比天然膠低的液體聚異 戊二烯橡膠和不結(jié)晶的乙丙橡膠共混，一方面通過低分子量的液體聚異戊二烯橡膠降低了 共混膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，另一方面加入非結(jié)晶乙丙橡膠打破了液體聚異戊二烯橡膠原 有的規(guī)整度從而解決了膠料在低溫下結(jié)晶問題。
[0028] 通過在膠料配方中加入過氧化二異丙苯解決了液體聚異戊二烯橡膠和乙丙橡膠 的共硫化問題，保證了膠料有足夠的強(qiáng)度和承載能力，滿足軌道車輛用橡膠減振產(chǎn)品的功 能性要求。
[0029] 本發(fā)明的有益效果為：
[0030] 1、本發(fā)明在滿足橡|父減振制品對(duì)|父料性能要求的基礎(chǔ)上有效的提尚了|父料的耐 老化性能(熱空氣老化和臭氧老化性能）和耐低溫性能(低溫脆性、壓縮耐寒系數(shù)和吉門扭 轉(zhuǎn))。
[0031] 2、本發(fā)明膠料生產(chǎn)的橡膠減振制品在-50Γ低溫剛度變化率明顯要好于傳統(tǒng)膠料 生產(chǎn)的橡膠減振制品。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下：
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] -種軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫膠料的組合物，其主要原材料組成及質(zhì)量 份數(shù)配比為：液體異戊二烯橡膠（數(shù)均分子量為30000)50份；乙丙橡膠（乙烯含量為45-55%)50份；炭黑陽50 50份；炭黑冊(cè)90 30份;耐寒增塑劑1?-9(?50份；防老劑1^4份；防老 劑BLE 2份;氧化鋅6份;硬脂酸2.5份;過氧化二異丙苯5份;硫黃3份;促進(jìn)劑TMTD 0.8份;促 進(jìn)劑NOBS 1.6份。
[0035]耐寒增塑劑TP-90B為烷基聚醚，購(gòu)買廠家：浩思特化學(xué)品（上海）有限公司批號(hào)： 1A1837004660
[0036] 制備工藝步驟如下。
[0037] (1)液體異戊二烯母膠制備:將液體異戊二烯橡膠、炭黑N990和耐寒增塑劑TP-90B 加入高速攪拌機(jī)中，轉(zhuǎn)速設(shè)定為500rad/min，攪拌3-5分鐘，從高速攪拌機(jī)中取出后備用。 [0038] (2)耐低溫膠料制備:將乙丙橡膠加入密煉機(jī)混煉1-1.5分鐘，加入防老劑、硬脂酸 和氧化鋅混煉1-1.5min，加入炭黑N550和制備好的液體異戊二烯母膠混煉2-5分鐘，最后加 入促進(jìn)劑、硫黃和過氧化二異丙苯混煉1.5-2分鐘排料。
[0039] 實(shí)施例2:
[0040] -種軌道車輛減振用耐-50°C以下低溫膠料的組合物，其主要原材料組成及質(zhì)量 份數(shù)配比為：液體異戊二烯橡膠（數(shù)均分子量為30000)40份；乙丙橡膠（乙烯含量為45-55%)60份；炭黑陽50 25份；炭黑冊(cè)90 20份;耐寒增塑劑1?-9(?30份；防老劑1^3份；防老 劑BLE 1.5份;氧化鋅3份;硬脂酸1份;過氧化二異丙苯10份;硫黃1份;促進(jìn)劑TMTD 0.5份； 促進(jìn)劑NOBS 1份。
[00