本发明属于橡胶材料
技术领域：
，具体涉及一种铁路轨道复合橡胶垫板。
背景技术：
：铁路轨道橡胶垫板，是用于钢轨和混凝土枕轨之间或地下的弹性垫板，其主要作用是把钢轨和轨枕弹性地结合起来，隔离车辆通过引起的振动和冲击，同时对信号进行绝缘。铁路轨道橡胶垫板置于枕底使用，需要承受列车机车轮的作用力，而目前随着铁路不断提速，要求橡胶垫板要从材料选择和结构上进行改进，以适应车辆的高速运行，而且因橡胶垫板需长期露天使用，因此不仅要求橡胶垫板具有优良的耐剪切性能、良好的电绝缘性能和吸震性能，而且应具有良好的耐寒、耐潮和耐气候老化性能。目前生产橡胶垫板一般选择丁苯橡胶或三元乙丙橡胶作为主体材料，与补强剂（炭黑）、硫化剂、防老剂等助剂混炼硫化制得。此类橡胶垫板虽具有优良的耐热及耐气候老化性能，但也存在一定缺陷，主要是制得的橡胶垫板抗蠕变性能较差，易产生龟裂纹，且现有橡胶垫板生产过程中使用炭黑作为补强剂，易导致成品橡胶垫板电阻降低，影响产品绝缘性能。因此，如何克服现有技术不足，研究一种抗蠕变性能好、电阻大、性能优异的橡胶垫板，成为业内亟待解决的技术问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题：针对现有橡胶垫板存在抗蠕变性能较差，易产生龟裂纹，且生产过程中使用炭黑作为补强剂，易导致橡胶垫板电阻降低的缺陷，提供了一种铁路轨道复合橡胶垫板。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种铁路轨道复合橡胶垫板，是由以下重量份数的原料组成：天然橡胶20～40份，丁苯橡胶60～80份，改性短切玻璃纤维20～50份，陶瓷粉体10～30份，硬脂酸2～4份，石油树脂10～15份，防老剂2～4份，促进剂2～3份，硫磺1～3份，偶联剂4～6份；所述的改性短切玻璃纤维具体改性方法如下：按重量份数计，将20～40份正硅酸乙酯、20～40份硅烷偶联剂kh-560和80～100份乙醇溶液混合反应，经过滤、洗涤和干燥，得改性纳米二氧化硅，再将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇按质量比为1：60～1：80混合超声分散，得改性纳米二氧化硅分散液，将短切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液按质量比为1：20～1：40混合浸渍，再将浸渍后的短切玻璃纤维干燥至恒重，得改性短切玻璃纤维；具体制备步骤如下：（1）在双辊开炼机中依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、硬脂酸、石油树脂、防老剂和偶联剂，混合均匀后，再加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体，继续混炼3～5min；（2）待上述混炼结束，再向双辊开炼机中加入促进剂和硫磺，继续混炼2～4min，得胶片；（3）将上述所得胶片置于模具中，硫化成型，修除飞边后包装入库，即得铁路轨道复合橡胶垫板。所述的陶瓷粉体成分及重量份数含量为：30～50份al2o3，20～30份sio2，6～8份zro2，4～6份sic，3～5份b2o3。所述的石油树脂为c5石油树脂或c9石油树脂中的一种。所述的防老剂为防老剂rd，防老剂4010或防老剂124中的一种。所述的促进剂为促进剂dm，促进剂tmtd或促进剂na-22中的一种。所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的一种。所述的乙醇溶液质量分数为40～60%。步骤（1）所述的混炼条件为：混炼温度为50～55℃。步骤（3）所述的硫化条件为：硫化温度为158～168℃，硫化时间为30～40min，硫化压力为35～40mpa。本发明的有益效果是：（1）本发明利用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面处理，以降低纳米二氧化硅表面能，有利于纳米二氧化硅在玻璃纤维表面有效分散吸附，从而提高玻璃纤维表面的粗糙度，增强玻璃纤维与基体橡胶材料的机械咬合强度，使两者有机结合，从而提高产品抗蠕变性能，有效避免产品在使用过程中产生龟裂，且使用玻璃纤维和陶瓷粉体取代常规炭黑，避免了炭黑加入后使产品电阻降低的问题；（2）本发明技术方案在混炼过程中严格控制加料顺序，使偶联剂的加入在陶瓷粉体和改性玻璃纤维等无机填料加入之前，由于偶联剂是小分子物质，先加入偶联剂，后加无机填料，有利于偶联剂在橡胶基体中快速均匀分散，从而使偶联剂扩散到无机填料表面的几率增大，显著改善无机填料在橡胶基体中的分散性，使产品的抗蠕变性能、拉伸性能等有效提高；（3）本发明利用偶联剂的分散作用，使陶瓷粉体均匀分散于橡胶基体中，通过陶瓷粉体的加入，可在使用过程中有效屏蔽紫外光，从而提高产品的耐候性，使产品使用寿命有效延长，充分实现产品减震降噪，缓冲轮轨应力的作用。具体实施方式首先按重量份数计，在反应釜中依次加入20～40份硅烷偶联剂kh-560，80～100份质量分数为40～60%乙醇溶液和20～40份正硅酸乙酯，于温度为45～55℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h，待反应结束，将反应釜中物料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤所得滤饼3～5次，将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性纳米二氧化硅，再按质量比为1：60～1：80，将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇混合，于超声频率为40～45khz条件下，超声分散30～45min，得改性纳米二氧化硅分散液，随后按质量比为1：20～1：40，将短切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液混合，于温度为45～55℃条件下浸渍6～8h，再将浸渍后的短切玻璃纤维取出，并置于真空干燥箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性短切玻璃纤维，接着按重量份数计，依次取20～40份天然橡胶，60～80份丁苯橡胶，20～50份改性短切玻璃纤维，10～30份陶瓷粉体，2～4份硬脂酸，10～15份石油树脂，2～4份防老剂，2～3份促进剂，1～3份硫磺，4～6份偶联剂，随后在双辊开炼机中依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、硬脂酸、石油树脂、防老剂和偶联剂，于温度为50～55℃条件下混炼2～4min后，加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体，继续混炼3～5min后，再加入促进剂和硫磺，继续混炼2～4min，得胶片，将所得胶片转入模具中，于温度为158～168℃，压力为35～40mpa条件下，硫化30～40min，随后修除飞边，再经包装入库，即得铁路轨道复合橡胶垫板。其中所述的陶瓷粉体成分及重量份数含量为：30～50份al2o3，20～30份sio2，6～8份zro2，4～6份sic，3～5份b2o3。其中所述的石油树脂为c5石油树脂或c9石油树脂中的一种。其中所述的防老剂为防老剂rd，防老剂4010或防老剂124中的一种。其中所述的促进剂为促进剂dm，促进剂tmtd或促进剂na-22中的一种。其中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的一种。实例1首先按重量份数计，在反应釜中依次加入20份硅烷偶联剂kh-560，80份质量分数为40%乙醇溶液和20份正硅酸乙酯，于温度为45℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应2h，待反应结束，将反应釜中物料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤所得滤饼3次，将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得改性纳米二氧化硅，再按质量比为1：60，将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇混合，于超声频率为40khz条件下，超声分散30min，得改性纳米二氧化硅分散液，随后按质量比为1：20，将短切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液混合，于温度为45℃条件下浸渍6h，再将浸渍后的短切玻璃纤维取出，并置于真空干燥箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得改性短切玻璃纤维，接着按重量份数计，依次取20份天然橡胶，60份丁苯橡胶，20份改性短切玻璃纤维，10份陶瓷粉体，2份硬脂酸，10份石油树脂，2份防老剂rd，2份促进剂dm，1份硫磺，4份偶联剂，随后在双辊开炼机中依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、硬脂酸、石油树脂、防老剂和硅烷偶联剂kh-550，于温度为50℃条件下混炼2min后，加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体，继续混炼3min后，再加入促进剂和硫磺，继续混炼2min，得胶片，将所得胶片转入模具中，于温度为158℃，压力为35mpa条件下，硫化30min，随后修除飞边，再经包装入库，即得铁路轨道复合橡胶垫板。所述的陶瓷粉体成分及重量份数含量为：30份al2o3，20份sio2，6份zro2，4份sic，3份b2o3。实例2首先按重量份数计，在反应釜中依次加入30份硅烷偶联剂kh-560，90份质量分数为50%乙醇溶液和30份正硅酸乙酯，于温度为50℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌反应3h，待反应结束，将反应釜中物料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤所得滤饼4次，将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得改性纳米二氧化硅，再按质量比为1：70，将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇混合，于超声频率为43khz条件下，超声分散38min，得改性纳米二氧化硅分散液，随后按质量比为1：30，将短切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液混合，于温度为50℃条件下浸渍7h，再将浸渍后的短切玻璃纤维取出，并置于真空干燥箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得改性短切玻璃纤维，接着按重量份数计，依次取30份天然橡胶，70份丁苯橡胶，35份改性短切玻璃纤维，20份陶瓷粉体，3份硬脂酸，13份石油树脂，3份防老剂4010，2份促进剂tmtd，2份硫磺，5份偶联剂，随后在双辊开炼机中依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、硬脂酸、石油树脂、防老剂和硅烷偶联剂kh-560，于温度为53℃条件下混炼3min后，加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体，继续混炼4min后，再加入促进剂和硫磺，继续混炼3min，得胶片，将所得胶片转入模具中，于温度为163℃，压力为38mpa条件下，硫化35min，随后修除飞边，再经包装入库，即得铁路轨道复合橡胶垫板。所述的陶瓷粉体成分及重量份数含量为：40份al2o3，25份sio2，7份zro2，5份sic，4份b2o3。实例3首先按重量份数计，在反应釜中依次加入40份硅烷偶联剂kh-560，100份质量分数为60%乙醇溶液和40份正硅酸乙酯，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应4h，待反应结束，将反应釜中物料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤所得滤饼5次，将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性纳米二氧化硅，再按质量比为1：80，将所得改性纳米二氧化硅与无水乙醇混合，于超声频率为45khz条件下，超声分散45min，得改性纳米二氧化硅分散液，随后按质量比为1：40，将短切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液混合，于温度为55℃条件下浸渍8h，再将浸渍后的短切玻璃纤维取出，并置于真空干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性短切玻璃纤维，接着按重量份数计，依次取40份天然橡胶，80份丁苯橡胶，50份改性短切玻璃纤维，30份陶瓷粉体，4份硬脂酸，15份石油树脂，4份防老剂124，3份促进剂na-22，3份硫磺，6份硅烷偶联剂kh-570，随后在双辊开炼机中依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、硬脂酸、石油树脂、防老剂和偶联剂，于温度为55℃条件下混炼4min后，加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体，继续混炼5min后，再加入促进剂和硫磺，继续混炼4min，得胶片，将所得胶片转入模具中，于温度为168℃，压力为40mpa条件下，硫化40min，随后修除飞边，再经包装入库，即得铁路轨道复合橡胶垫板。所述的陶瓷粉体成分及重量份数含量为：50份al2o3，30份sio2，8份zro2，6份sic，5份b2o3。对比例：南京某橡胶公司生产的铁轨专用橡胶垫板。对实例1～3制得的铁路轨道复合橡胶垫板与对比例的铁轨专用橡胶垫板进行性能检测，其检测结果如表1所示：表1检测项目实例1实例2实例3对比例检验方法硬度（邵尔a）75767875gb/t531拉伸强度（mpa）17.318.219.416.4gb/t528阿克隆磨耗（cm3/1.61km）0.490.470.430.55gb/t1689静刚度（kn/mm）78808175tb/t2626工作电阻（ω）3.1×10103.7×10104.2×10101.9×1010tb/t2626附录b压缩永久变形（压缩率50%，100℃×24h）/%20181523gb/t7759.2综上所述，本发明制得的铁路轨道复合橡胶垫板有效提高了橡胶垫板抗蠕变性能，减缓了列车的冲击作用，降低轨道振动和噪音，同时采用玻璃纤维和陶瓷粉体代替炭黑起到补强作用，有效提高了成品橡胶垫板的电阻值，延长了使用寿命。当前第1页12