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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710510704.7 (22)申请日 2017.06.28 (71)申请人 常州美帛纺织品有限公司 地址 213102 江苏省常州市天宁区飞龙东 路82号601室 (72)发明人 周德峰许蘅潘宏梅 (74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公 司 11403 代理人 马骁 (51)Int.Cl. C08L 9/06(2006.01) C08L 7/00(2006.01) C08L 57/02(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/06(。
2、2006.01) C08K 3/36(2006.01) C08K 9/12(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 5/09(2006.01) C08K 3/06(2006.01) C08K 3/00(2006.01) C08K 5/5435(2006.01) (54)发明名称 一种铁路轨道复合橡胶垫板 (57)摘要 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。 本发明通过正硅酸乙 酯水解制得纳米二氧化硅， 并通过硅烷偶联剂对 其进行表面处理， 制得改性纳米二氧化硅后与无 水乙醇混合分散， 得改性纳米二氧化硅分散液， 再与短切玻璃纤维混合浸渍后干。
3、燥， 得改性短切 玻璃纤维， 随后将天然橡胶、 丁苯橡胶等混炼， 再 加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体混炼， 最后加 入促进剂和硫磺混炼后硫化、 成型， 即可得铁路 轨道复合橡胶垫板。 本发明制得的橡胶垫板具有 优异的抗蠕变性能及良好的力学性能， 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， 是一种理想的 轨道用橡胶减震材料。 权利要求书1页 说明书4页 CN 107226941 A 2017.10.03 CN 107226941 A 1.一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 是由以下重量份数的原料组成： 天然橡胶 2040份， 丁苯橡胶6080份，。
4、 改性短切玻璃纤维2050份， 陶瓷粉体1030份， 硬脂酸2 4份， 石油树脂1015份， 防老剂24份， 促进剂23份， 硫磺13份， 偶联剂46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2040份正硅酸乙酯、 2040份硅烷偶联剂KH-560和80100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： 601： 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： 201： 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。
5、维； 所述的铁路轨道复合橡胶垫板具体制备步骤如下： （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35min； （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24min， 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。 2.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 所述的陶瓷粉体成 分及重量份数含量为： 3050份Al2O3， 2030份SiO2， 68份ZrO2， 46份SiC，。
6、 35份B2O3。 3.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 所述的石油树脂为 C5石油树脂或C9石油树脂中的一种。 4.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 所述的防老剂为防 老剂RD， 防老剂4010或防老剂124中的一种。 5.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 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。 6.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 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。 7.根据权利要求。
7、1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 所述的乙醇溶液质 量分数为4060%。 8.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 步骤 （1） 所述的混 炼条件为： 混炼温度为5055。 9.根据权利要求1所述的一种铁路轨道复合橡胶垫板， 其特征在于： 步骤 （3） 所述的硫 化条件为： 硫化温度为158168， 硫化时间为3040min， 硫化压力为3540MPa。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107226941 A 2 一种铁路轨道复合橡胶垫板 技术领域 0001 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 0002 铁路轨道。
8、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。 0003 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。
9、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。 0004 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。 发明内容 0005 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。 0006 为了解决上述技术问题，。
10、 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2040份， 丁苯 橡胶6080份， 改性短切玻璃纤维2050份， 陶瓷粉体1030份， 硬脂酸24份， 石油树脂 1015份， 防老剂24份， 促进剂23份， 硫磺13份， 偶联剂46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2040份正硅酸乙酯、 2040份硅烷偶联剂KH-560和80100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： 601： 80混合超声分 散， 得改性纳米二氧化硅分散液， 将短。
11、切玻璃纤维与改性纳米二氧化硅分散液按质量比为 1： 201： 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35min； （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24min， 得胶 片； 说明书 1/4 页 3 CN 107226941 A 3 （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。 0007 所述的陶瓷。
12、粉体成分及重量份数含量为： 3050份Al2O3， 2030份SiO2， 68份 ZrO2， 46份SiC， 35份B2O3。 0008 所述的石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的一种。 0009 所述的防老剂为防老剂RD， 防老剂4010或防老剂124中的一种。 0010 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。 0011 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。 0012 所述的乙醇溶液质量分数为4060%。 0013 步骤 （1） 所述的混炼条件为： 混炼温度为5055。 0014 步骤 （3） 。
13、所述的硫化条件为： 硫化温度为158168， 硫化时间为3040min， 硫化 压力为3540MPa。 0015 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。
14、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 0016 首先按重量份数计， 在反应釜中依次加入2040份硅烷偶联剂KH-560， 80100份 质。
15、量分数为4060%乙醇溶液和2040份正硅酸乙酯， 于温度为4555， 转速为600 800r/min条件下， 恒温搅拌反应24h， 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35次， 将洗涤后的滤饼转入烘箱中， 于温度为105110条件下 干燥至恒重， 得改性纳米二氧化硅， 再按质量比为1： 601： 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4045kHz条件下， 超声分散3045min， 得改性纳米二氧化硅 分散液， 随后按质量比为1： 201： 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4555条件下浸渍68h，。
16、 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105110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2040份天然橡胶， 6080份丁苯橡胶， 2050份改性短切玻璃纤维， 1030份陶瓷粉 说明书 2/4 页 4 CN 107226941 A 4 体， 24份硬脂酸， 1015份石油树脂， 24份防老剂， 23份促进剂， 13份硫磺， 46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5055条件下混炼24min后， 加入改性短切玻璃纤维和陶瓷粉体， 继续 混炼35min后， 。
17、再加入促进剂和硫磺， 继续混炼24min， 得胶片， 将所得胶片转入模具中， 于温度为158168， 压力为3540MPa条件下， 硫化3040min， 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： 3050份 Al2O3， 2030份SiO2， 68份ZrO2， 46份SiC， 35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K。
18、H-550， 硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的一种。 0017 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， 。
19、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，。
20、 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。 0018 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。
21、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。
22、， 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 说明书 3/4 页 5 CN 107226941 A 5 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。
23、含量为： 40份Al2O3， 25份SiO2， 7份ZrO2， 5份SiC， 4份B2O3。 0019 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。
24、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， 。
25、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。 0020 对比例： 南京某橡胶公司生产的铁轨专用橡胶垫板。 0021 对实例13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。
26、法 硬度 （邵尔A）75767875GB/T 531 拉伸强度 （MPa）17.318.219.416.4GB/T 528 阿克隆磨耗 （cm3/1.61km）0.490.470.430.55GB/T 1689 静刚度 （kN/mm）78808175TB/T 2626 工作电阻 （）3.110103.710104.210101.91010TB/T 2626 附录B 压缩永久变形 （压缩率50%， 10024h） /%20181523GB/T 7759.2 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。 说明书 4/4 页 6 CN 107226941 A 6 。