专利名称：一种发泡橡胶板材及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物加工领域，具体涉及一种发泡橡胶板材及其制作工艺。
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. lKN/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。
发明内容
鉴于上述不足之处，本申请人采用一种发泡橡胶板材来实现实心橡胶垫板刚度的 调整，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。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案
一种发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计该发泡橡胶板材由以下成分制备而
成
三元乙丙橡胶100 份硫化剂3 6份活化剂6 7份防老剂=RD (2,2,4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体)1 份防老剂4010NA广1.5份填料70 120份增塑剂石蜡油55 70份发泡剂=OBSH (4,4’-氧代双苯磺酰胼)2. 5 4份凡士林0. 5 1份最优的，以重量份配比计该发泡橡胶板材由以下成分制备而成三元乙丙橡胶100 份硫化剂4.5份活化剂6. 5 份防老剂RD 防老剂4010NA 填料
增塑剂石蜡油 发泡剂0BSH 凡士林
1 份 广1.5份 95份 65份 3. 5份 0.8份
以重量份配比计上述硫化剂由以下成分组成 DCP (过氧化二异丙苯)]
S (硫磺)
CZ (N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺) TMTD (二硫化四甲基秋兰姆) 以重量份配比计上述活化剂由以下成分组成 氧化锌3. E
3. 5 5份 1. 5 2. 5份
1. 7 2. 5份 0. 5 1. 5份 0. 5 1. 5份 0. 3 0. 5份
硬脂酸
以重量份配比计上述填料剂由以下成分组成
炭黑N220 炭黑N330 炭黑N660
20 30份 25 40份 25^60 份
上述的发泡橡胶板材的制备方法，包含以下步骤
a.按上述配方量称取各组分，备用；
b.将三元乙丙橡胶投入密炼机密炼室中塑炼2分钟，塑炼温度70士5°C；
c.然后将活化剂投入密炼机密炼室中密炼1分钟，此过程密炼温度75、0°C;再投防老 剂、部分增塑剂、填料也投入密炼机密炼室中密炼3-5分钟，此过程密炼温度8(Tll(TC ；最 后在密炼温度为11(T130°C的情况下将凡士林投入密炼室密炼7分钟后排料，得密炼胶，结 束密炼；
d.将硫化剂和发泡剂混合后再与增塑剂按2.5:1(重量配比)的比例混合后研磨3遍 制成膏状物，备用，研磨温度<40°C ；
e.将步骤c制得的密炼胶投入开炼机以小于Imm的辊距薄通2遍后，以6、mm厚度出 片下辊，平放冷却至45飞0°C ；
g.将冷却后的胶料投入3 5mm辊距的开炼机上混炼，胶料包辊后投入步骤d所制备的 膏状物，打三角包6、次后以小于Imm的辊距薄通5遍，以6、mm厚度下片停放24 32小时， 本步骤中整个过程温度应小于60°C ；
h.将停放后的胶料投入开炼机热炼出片，出片厚度与制品厚度比为0.6:1，此过程温 度应小于60°C ；
i.将停放24小时以上的热炼胶按模具型腔尺寸大小进行裁片成型；
j.将步骤i中裁好的胶片装入模具型腔中合模硫化，模硫化温度为170°C，模硫化时间 为25分钟；
k.热脱模；
1.修边；m.发泡橡胶板材成品。所述的发泡橡胶板材在无碴轨道用垫板中的应用。配方的选制
由于橡胶垫板长期处在受压缩状态下，应具有很好的耐压缩永久变形性能、很好的耐 水特性及疲劳特性。因其产品的独特性，尺寸要求要具有较好的稳定性，而发泡制品在这方面却是其 弱点之一，我们在工艺配方的设计从生胶、发泡促进体系、硫化体系、活化体系、防老体系、 填充体系、增塑体系及制作工艺等各方面的选择进行了多次对比试验，确定了较好的综合 体系。1.在主料生胶上，我们选择的是三元乙丙橡胶，此种橡胶属于碳链饱和非极性橡 胶，具有
1)优异的耐臭氧老化性，被誉为不龟裂的橡胶，在通用橡胶中其耐臭氧性能是最好的
2)好的耐热老化性，在通用橡胶中其耐热老化性能是最好的，可在120°C温度下长期使 用，其热稳定性也是很好的，对热老化是一个很好的有利条件。3)优异的耐天候老化性，对大气条件下的热、氧、臭氧、紫外线、光、风、雨、雷电、雾 的联合作用有很好的耐受性
4)优秀的耐化学药品稳定性，耐强碱、动植物油、洗涤剂、醇、铜、甲酸、乙酸、胼、H202、 HClO等多种介质。5)有卓越的耐水性，可耐热水、过热水、水蒸汽。6)优异的电绝缘性，其体积电阻率可达到1016Ω 比天然橡胶及丁苯橡胶要大 1-2个数量级。耐电晕可达两个月。特别在浸水后，其绝缘性能仍能保持良好。7)冲击弹性好，回弹率可达50-60%;在低温下也能保持较好的弹性，_57°C才开始 变硬。以上这些性能都能很好地满足机车运行对道床的要求。比使用天然橡胶及其它胶 种其综合性能要好的多。2.硫化、发泡剂的选择及匹配
发泡剂分为无机和有机两大类，在橡胶行业里多采用有机发泡剂，常用制作闭孔海绵 的有机发泡剂包括AC、H、OBSH、TSH等。发泡剂AC为淡黄色粉末，分解温度为195°C，发气 量约240ml/g，主要产生氮气、一氧化碳和少量的二氧化碳。发泡剂H分解温度为20(TC，与 橡胶中的硬脂酸混合后可降低分解温度，发气量为265ml/g，主要产生氮气、一氧化碳、二氧 化碳和其它一些气体。发泡剂OBSH分解温度在165°C，发气量为125ml/g，主要产生氮气和 水蒸气。为了保证发泡垫板有很好的耐压缩永久变形特性，我们采用了过氧化物硫化体系， 过氧化物硫化体系的硫化温度一般控制在160 180°C之间。发泡剂AC和H分解温度偏 高，160 180°C的条件下，在硫化时间内分解速度慢，分解不完全。考虑到与硫化体系匹配 和环保的要求，我们最终选取了 OBSH作为最终的发泡剂。另外我们选取了助剂凡士林(在 整个配方中重量分配比为0. 5 1)作为体系的助发泡剂，可以通过助发泡剂的用量调整发泡 速度。凡士林有降低发泡剂分解温度的作用，从而我们可以控制其质量分配比，在硫化过程 中达到最优的发泡速度。2. 1硫化速度和发泡速度的匹配
6橡胶发泡过程中最重要的是控制气泡的生成和增长，考虑到橡胶垫板的耐水特性，橡 胶垫板应形成细小、均勻而又相互独立的闭孔海绵结构。影响发泡结构的因素很多，主要包 括发泡剂的种类、浓度、分解速度、混炼胶的粘度、硫化速度等，其中最关键的就是要控制好 发泡速度和硫化速度的匹配。胶料在进行硫化时，发泡剂分解发泡和硫化剂分解硫化是同 时进行的，如果硫化速度过快，胶料在发泡剂还没有分解之前就已经定型，产品内部就不会 形成微孔结构，反之，如果发泡速度过快，气体已经完全释放，胶料还没有熟透，就会形成开 孔海绵或者最后的产品严重变形甚至破裂。最好的匹配速度是发泡形成闭孔结构时，胶料 适时进行硫化定型。 2. 2针对发泡速度和硫化速度匹配问题，我们分别采用了热失重(TGS)和硫化仪 对发泡体系分解速率和硫化体系的硫化速率进行测试。从表1可以看出，在160°C和165°C 条件下，发泡速度大于硫化速度，此时形成的微孔较大甚至破裂。170°C下发泡速度和硫 化速度二者配合的比较好，微孔为闭孔而且均勻致密。通过大量实验对比，我们最终采用 170°C作为硫化温度，并通过助发泡剂凡士林的用量来调节发泡速度。 表1不同温度下发泡速度和硫化速度的对比
权利要求
1.-种发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计该发泡橡胶板材由以下成分制备而成三元乙丙橡胶 100 份硫化剂 3-6 份活化剂 6-7 份防老剂=RD 1 份 防老剂40IONA 1-1. 5 份填料 70-120 份增塑剂石蜡油 55-70 份发泡剂=OBSH 2.5-4份凡士林0.5-1 份
2.根据权利要求1所述的发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计该发泡橡胶板 材由以下成分制备而成100份 4.5份 6. 5份三元乙丙橡胶 硫化剂活化剂防老剂RD1份防老剂4010NA1-1. 5份填料95份增塑剂石蜡油65份发泡剂0BSH3. 5份凡士林0.8份。
3.根据权利要求1或2所述的发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计所述硫化剂由以下成分组成 DCP 1. 7-2. 5 份 S 0. 5-1. 5 份 CZ 0. 5-1. 5 份 TMTD 0. 3-0. 5 份。
4.根据权利要求1或2所述的发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计所述活化剂由以下成分组成 氧化锌3. 5-5 份 硬脂酸1. 5-2. 5 份。
5.根据权利要求1或2所述的发泡橡胶板材，其特征在于以重量份配比计所述填料剂由以下成分组成 炭黑N220 炭黑N330 炭黑N66020-30 份 25-40 份 25-60 份。
6.如权利要求1或2所述的发泡橡胶板材的制备方法，其特征在于该制备方法包含 以下步骤a.按上述配方量称取各组分，备用；b.将三元乙丙橡胶投入密炼机密炼室中塑炼2分钟，塑炼温度70士5°C；c.然后将活化剂投入密炼机密炼室中密炼1分钟，此过程密炼温度75-80°C;再投防老 剂、部分增塑剂、填料也投入密炼机密炼室中密炼3-5分钟，此过程密炼温度80-110°C ；最 后在密炼温度为·110-130°C的情况下将凡士林投入密炼室密炼7分钟后排料，得密炼胶，结 束密炼；d.将硫化剂和发泡剂混合后再与增塑剂按2.5:1(重量配比)的比例混合后研磨3遍 制成膏状物，备用，研磨温度< 40°C ；e.将步骤c制得的密炼胶投入开炼机以小于Imm的辊距薄通2遍后，以6_8mm厚度出 片下辊，平放冷却至45-50°C ；g.将冷却后的胶料投入3-5mm辊距的开炼机上混炼，胶料包辊后投入步骤d所制备的 膏状物，打三角包6-8次后以小于Imm的辊距薄通5遍，以6_8mm厚度下片停放24-32小时， 本步骤中整个过程温度应小于60°C ；h.将停放后的胶料投入开炼机热炼出片，出片厚度与制品厚度比为0.6:1，此过程温 度应小于60°C ；i.将停放24小时以上的热炼胶按模具型腔尺寸大小进行裁片成型；j.将步骤i中裁好的胶片装入模具型腔中合模硫化，模硫化温度为170°C，模硫化时间 为25分钟；k.热脱模；·1.修边；m.发泡橡胶板材成品。
7.权利要求1或2所述的发泡橡胶板材在无碴轨道用垫板中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种发泡橡胶板材及其制备工艺，以重量份配比计该发泡橡胶板材由以下成分制备而成三元乙丙橡胶100份，硫化剂3~6份，活化剂6~7份，防老剂RD1份，防老剂4010NA1~1.5份，填料70~120份，增塑剂石蜡油55~70份，发泡剂OBSH2.5~4份，凡士林0.5~1份；本发明质地均匀，由于本发明为发泡橡胶板材，则相对于实心橡胶垫板质量较轻，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。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，从而替代实心橡胶以满足其用于轨道减振特性的要求。
文档编号C08J9/10GK102002193SQ201010550900
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者冉隆诗, 杨玉玺 申请人:四川宏亿复合材料工程技术有限公司