一种环保、低成本高性能铁路制动管的制作方法

1.本发明属于橡胶复合材料加工领域，具体属于轨道交通制动领域，涉及一种用于制备铁路制动管的内、外胶或中间胶片的胶料，以及用该胶料制成的环保、低成本高性能铁路制动管。


背景技术：

2.轨道交通制动软管是轨道车辆制动系统重要安全组件，在轨道交通制动系统中用于传输压缩空气介质，将高压气体传送至各个车轮和卡钳以产生制动力。目前，轨道交通制动软管结构为：内层胶氯丁胶，三层编织层均为维纶线，相邻两层编织层之间有胶浆及中间胶，同时最外层编织层也涂有胶浆，外层胶为氯丁胶。内、外层胶使用氯丁橡胶，成本较高，同时供货不稳定。编织层采用维纶线，成本高，同时硫化时维纶线易树脂化，存在爆管风险。软管总共使用两层中间胶、三层胶浆，不环保，且生产过程需要高温烘道，耗能高，制造成本高，制造过程复杂，胶浆溶剂为易燃液体且有毒有害，危险系数高。目前，软管生产效率较低，胶管编织完后需要长时间停放。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有采用氯丁橡胶为内、外层胶，采用维纶线编织层制备轨道交通制动软管时存在的问题，提供一种用于制备铁路制动管的内、外胶或中间胶片的胶料，该胶料成本低、耐天候及耐老化性能优异，以该胶料作为铁路制动管的内、外层胶和中间胶片，再配合聚酯线编织层，胶管生产过程中不需要使用胶浆，生产过程环保，生产效率高，同时出现故障的风险低，胶管的使用寿命可达10年。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于制备铁路制动管的内、外胶或中间胶片的胶料，包括以下重量份数的原料：100份基料，3～5.5份防老剂，60～120份炭黑，10～30份白炭黑，5份氧化锌，1.5～2份硬脂酸，5～20份增塑剂，3～5份偶联剂，5～8份粘合剂，2～5份硫磺，1～2份促进剂；其中，所述的基料为三元乙丙橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶中的一种或多种。
6.优选的，所述的用于制备铁路制动管的内、外胶或中间胶片的胶料，包括以下重量份数的原料：100份基料，3～5.5份防老剂，60～80份炭黑，10～30份白炭黑，5份氧化锌，1.5～2份硬脂酸，5～20份增塑剂，3～5份偶联剂，5～8份粘合剂，2～5份硫磺，1～2份促进剂。
7.优选的，所述的基料为三元乙丙橡胶与天然橡胶的组合，或三元乙丙橡胶与顺丁橡胶的组合，或三元乙丙橡胶、天然橡胶与顺丁橡胶的组合；进一步优选的，所述的基料为三元乙丙橡胶与天然橡胶按照重量比为1:1的组合，或三元乙丙橡胶与顺丁橡胶按照重量比为1:1的组合，或三元乙丙橡胶、天然橡胶和顺丁橡胶按照重量比(1～2):1:(1～2)的组合。
8.具体的，所述的三元乙丙橡胶可以选自epdm4045，所述的天然橡胶可以选自1#烟片胶，所述的顺丁橡胶可以选自顺丁橡胶br9000。
9.所述的防老剂为防老剂rd、防老剂4010na、防护蜡中的一种或多种，优选为防老剂rd、防老剂4010na和防护蜡按照重量比为1.5:(1～2):2的组合。
10.所述的炭黑为炭黑n550、炭黑n774、天然气半补强炭黑中的一种或多种，优选为炭黑n550。
11.所述的增塑剂为增塑剂dotp、增塑剂dos、增塑剂tp
‑
90b中的一种或多种，优选为增塑剂dos。
12.所述的促进剂为促进剂cz。
13.所述的偶联剂为偶联剂硅69。
14.所述的粘合剂为粘合剂a和粘合剂rs按照重量比1:1.5的组合。
15.本发明的另一个目的是提供一种环保、低成本高性能铁路制动管，由内往外依次包括内胶层、外胶层，在内胶层和外胶层设有3层编织层，由内往外依次为第一编织层、第二编织层、第三编织层，在相邻两层编织层之间设有中胶层，由内往外依次为第一中胶层、第二中胶层；所述的内胶层、中胶层和外胶层均由本发明所述的胶料挤出制成，所述的编织层由聚酯线编织而成。
16.所述的铁路制动管的内径为35～37mm，外径为53～54mm。
17.所述的内胶层的厚度为2.8～3.8mm，外胶层的厚度为1.5～3mm。
18.所述的每层编织层使用异氰酸酯浸胶的聚酯线采用36锭每锭4股线的编织方式编织而成。
19.所述的聚酯线的规格为1500d～4000d。
20.所述的第一编织层的编织覆盖率为75％～80％；所述的第二编织层的编织覆盖率为70％～75％；所述的第三编织层的编织覆盖率为65％～70％。
21.本发明的有益效果：
22.本发明胶料的成本低，使用三元乙丙与天然橡胶或顺丁橡胶的组合或三元乙丙橡胶、天然橡胶与顺丁橡胶三者组合的胶料，相同重量下均比氯丁橡胶价格低一半以上，且耐候性及耐热氧老化均优于氯丁橡胶。
23.本发明使用聚酯线，不仅成本比维纶线低，同时材料稳定性优于维纶线，在相同规格下，聚酯线强度大于维纶线，硫化过程中不会有树脂化风险。
24.本发明铁路制动管生产过程中不使用胶浆，只需要使用三层中胶片，生产过程环保，工序简单，无需烘道，耗能低，同时粘合效果高于现有维纶线结构胶管，粘合性能更加稳定。
25.本发明铁路制动管生产效率高，因不采用任何胶水，胶管编织完后，无需停放即可进入下道工序。
26.本发明铁路制动管常温挺性、低温柔性、爆破强度、耐天候及耐老化性能均优于氯丁胶轨道交通制动软管。
27.本发明铁路制动管的使用寿命可达10年。
附图说明
28.图1为本发明铁路制动管的结构示意图。
29.图1中，1
‑
内胶层，2
‑
第一编织层，3
‑
第一中胶层，4
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第二编织层，5
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第二中胶层，6
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第三编织层，7
‑
外胶层。
具体实施方式
30.下面通过具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。
31.表1.胶料配方(重量份数)
[0032][0033][0034]
实施例1
[0035]
本实施例胶料的原料及重量份数如表1所示，由以下方法制备而成：
[0036]
步骤(1)、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度不超过50℃，加入基料、防老剂rd、防老剂4010na、防护蜡654、氧化锌、硬脂酸、白炭黑、粘合剂rs、偶联剂硅69，混炼30～60秒；
[0037]
步骤(2)、加入增塑剂dos、炭黑n550，混炼3～5分钟；
[0038]
步骤(3)、加入硫化剂(硫磺s)、促进剂cz、粘合剂a，混炼，待温度达到110℃后排出胶料；
[0039]
步骤(4)、将胶料移至开炼机进行薄通出片，冷却到室温。
[0040]
实施例2
[0041]
本实施例胶料的原料及用量(重量份数)如表1所示，制备方法同实施例1。
[0042]
实施例3
[0043]
本实施例胶料的原料及用量(重量份数)如表1所示，制备方法同实施例1。
[0044]
实施例4
[0045]
本实施例胶料的原料及用量(重量份数)如表1所示，制备方法同实施例1。
[0046]
对比例1
[0047]
对比例胶料的原料及用量(重量份数)如表1所示，制备方法同实施例1。
[0048]
采用表2考察实施例1
‑
实施例4、对比例1胶料性能，如表3：
[0049]
表2.考察指标
[0050][0051][0052]
表3.胶料性能参数
[0053][0054]
实施例5
[0055]
如图1所示，一种铁路制动管，由内往外依次包括内胶层1、外胶层7，在内胶层1和外胶层7设有3层编织层，由内往外依次为第一编织层2、第二编织层4、第三编织层6，在相邻两层编织层之间设有中胶层，由内往外依次为第一中胶层3、第二中胶层5；其中，所述的内胶层、中胶层和外胶层由胶料(表3)挤出制成，每层编织层使用异氰酸酯浸胶的聚酯线采用36锭每锭4股线的编织方式编织而成。
[0056]
铁路制动管的制备方法如下，包括以下步骤：
[0057]
步骤(1)、挤出内胶层，使得铁路制动管的内径为36mm，内胶层的厚度为3.3mm；
[0058]
步骤(2)、胶管编织，36锭，每锭4股线，编织3层，3层同时编织；中间胶片，同时编上胶管；
[0059]
步骤(3)、挤出外层胶，使得铁路制动管的的外径为53.6mm；
[0060]
步骤(4)、胶管硫化：硫化温度为150℃，硫化时间为60分钟；
[0061]
步骤(5)、胶管检验、入库。
[0062]
表4.胶管结构
[0063][0064]
胶管性能如下：
[0065]
表5.胶管性能
[0066][0067]