用于动车组列车上的环保型耐油阻尼减震、阻燃衬垫材料

摘要

一种用于动车组列车上的环保型耐油阻尼减震、阻燃衬垫材料，其组成及重量百分为：纤维5－36%、橡胶8－20%、填充剂15－42%、阻燃剂30%－70%、偶联剂0.3－8%、配合剂0.8－6%、活化剂0.5%－2%，本发明采用芳纶浆粕纤维替代石棉纤维，解决了在生产过程和动车组列车等设备联接衬垫的使用过程中对人体的危害，并提供符合动车组列车等设备安装联接处需要的、有着良好减震和阻燃性能的衬垫材料，同时在产品成型后有着良好的强度、耐液性，耐热性，以保证阻燃减震性能，因此它既可用于动车组设备安装联接衬垫，又可以作为其它有阻燃要求的密封材料使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种供设备联接用的衬垫材料，更具体的说，是有关用于动车组列车上的环保型耐油阻尼减震、阻燃衬垫材料。

背景技术

一般，传统的设备联接处的衬垫材料均采用石棉橡胶板材料，但是石棉对人体有害，变形大，又不具备耐油、减震、阻燃的特性，因此这种含有石棉的橡胶板制成的衬垫材料应用于以较高速度运行的动车组列车等设备安装联接处，是不符合其工作的技术要求的，例如随着使用时间的增加，使用石棉橡胶板的衬垫材料的设备联接处将会出现震动和噪音的慢慢增大，有的衬垫材料局部或全部起燃而烧损的现象，以致会使衬垫材料很快被损坏。如此，这种衬垫材料就需要经常维护或更换，从而影响列车正常运行并增加维修费用。

发明内容

本发明的目的是为克服上述动车组列车等设备使用石棉橡胶衬垫材料的缺陷而提供一种可较好用于动车组列车上的环保型耐油阻尼减震、阻燃衬垫材料。

为实现上述目的，本发明提供一种用于动车组列车上的环保型耐油阻尼减震、阻燃衬垫材料的组成及其重量百分为：

纤维 5－36%

橡胶 8－20%

填充剂15－42%

阻燃剂30%－70% 

偶联剂 0.3－8%

配合剂 0.8- －6% 

活化剂 0.5%－2%

其中，所述纤维为芳纶浆粕纤维或由聚酰胺芳纶纤维和玻璃纤维组成；后者的聚酰胺芳纶纤维和玻璃纤维的组成比：芳纶浆粕纤维为12－92%、玻璃纤维为8－88%。所述芳纶浆粕纤维是作为橡胶增强材料的核心成分，少于12%则强度太低，高于92%成本太高并且若不能均匀分散会影响产品质量；所述的玻璃纤维含量少于8%则失去使用意义，多于88%则使材料密度过高而使制成衬垫材料硬脆，影响减震阻尼效果。

所述橡胶是腈类橡胶，主要包括丁腈橡胶。在另一较佳实施例中，所述橡胶包括腈类橡胶和天然橡胶，其中，所述天然橡胶占橡胶总量的3-10%，其余为腈类橡胶。因为橡胶是作为弹性粘接核心材料，在所述橡胶含量 8－20%中，少于8%则会强度和弹性不足而影响产品使用性能，大于20%则造成材料蠕变过大达不到质量要求。

所述填充剂为高岭土和/或碳酸钙，所述阻燃剂为氢氧化铝，例如所述高岒土和氢氧化铝作为橡胶填充料和阻燃材料，将提高材料密度和抗蠕变性能。填充剂和阻燃剂含量不能太少和太多，太少了无法填充纤维与橡胶的空隙，而使产品失去应有性能，太多了则导致材料达不到弹性要求或无法成型，因此应该在阻燃要求的前提下适当调整两者的比例。

所述偶联剂是硅烷偶联剂，其用量为衬垫材料总量的0.3－8%。它是用作纤维材料、填料和橡胶的交联剂，以提高产品的良好分散和锚接力。少于0.3%则效果不明显，高于8%则会使材料表面失去应有性能。

配合剂为硫化剂、抗氧化剂、着色剂，含量为产品总量的 0.8－6%。这里，所使用的硫化剂与一般的橡胶产品常用的物质和数量差别不大，包括硫磺、促进剂、氧化锌。所述着色剂包括钛青绿、碳黑；而抗氧化剂一般为橡胶防老化剂。这里，以衬垫材料总量计，硫化剂含量为0.2－2.8%，抗氧化剂用量为 0.1-0.2%。着色剂含量为0.5－3%。对于着色剂而言，其加入量少于0.5%则不起着色作用，多于3%则得不到应要的色彩。此外，按照配合剂的组成并以重量百分组成比形式可表示为：

硫化剂 6-84%

抗氧化剂 3-6%

其余为着色剂 

所述活化剂是钛酸酯类，它包括正钛酸丁酯、正钛酸乙酯、正钛酸四异丙酯或它们的组合，其用量为0.5%－2%，其核心是把高岭土表面活化后与橡胶有效结合。活化剂含量少于0.5%不起不到活化作用，多于2%则影响材料性能。在另一较佳实施例中，所述活化剂包括联苯胺磺和钛酸酯类，所述联苯胺磺占活化剂总量的20-30%，其余为钛酸酯类，以对高岭土填料进行表面活化处理。

本发明衬垫材料的制作工艺：包括经飞刀式高速造粒机对纤维预开松、橡胶塑练预分解、经犁耙式混料，在线压力8吨以上冷、热辊辊压成型，再在热辊压或平板硫化二次硫化等制备取得，取得有阻尼减震和阻燃性能的衬垫材料。

纤维预开松经飞刀式高速造粒开松，必须达到开松要彻底，用肉眼观察芳纶浆粕纤维无结团现象，

橡胶经塑练预分解是将高岭土，碳酸钙，氢氧化铝，合成橡胶，天然橡胶，硫磺、促进剂、氧化锌等橡胶硫化剂和钛青绿、碳黑等着色剂白均匀混合。

犁耙式混料是要求混料要均匀，不得有生料存在，否则就得不到所想的产品质量，其中包括作为偶联剂的硅烷偶联剂对纤维材料、填料和橡胶的交联作用和所述钛酸酯类和/或联苯胺磺对高岭土表面涂履，提高锚接力的活化作用。

然后，成张的衬垫材料是在冷热辊轧上成型和热辊压和/或平板二次硫化取得。所述的冷热辊轧的成型辊成型采用线压力8-10吨以上，所述热辊压或平板成张机硫化制备过程是要求成张机的成型大辊和小辊的温度分别保持在温度100--130℃（视产品配方而调整）、大小辊间的线压力为8--10吨情况下进行，压力低于8吨则材料会松散，高于10吨则材料密度过高。平板硫化是二次，硫化的温度/时间/压力;温度125-145℃,压力80-110ｋｇ/ｍ²,有效时间8--30分钟,压力和时间可视产品厚度而适当增加或降低，取得有阻尼减震和阻燃性能的衬垫材料，满足动车组等设备按装连接处的减震阻燃衬特性的垫材料。

本发明重要的是用芳纶浆粕纤维替代石棉纤维，解决了生产过程和动车组列车等设备联接衬垫在使用过程对人体的危害，并提供符合动车组列车等设备安装联接处需要的、有着良好减震和阻燃性能的衬垫材料，同时，因本发明采用了联苯胺磺、钛酸脂对芳纶纤浆粕纤维、玻纤、氢氧化铝、高岭土、碳酸钙、橡胶等材料的表面涂履锚接技术，使产品成型后有着良好的强度和耐液性，耐热性，以保证阻燃减震性能，因此它既可用于动车组设备安装联接衬垫，又可以作为有阻燃要求的密封材料使用。

具体实施方式

实施例一

衬垫材料的组成及其重量百分为如下：

纤维 18%

橡胶 14%

填充剂20%

阻燃剂 40%

偶联剂 3%

配合剂4%

活化剂 1 %

上述实施例一衬垫材料的制造工艺的步骤如下：

步骤1，纤维预开松和混合，首先，把芳纶浆粕纤维和玻璃纤维以3:2（即60%和40%）的重量比例加入到造粒机中进行造粒开松，经过30分钟至1小时时间的加工后，得到无结团的蓬松的开松纤维; 接着，把开松的纤维与填充剂和阻燃剂一起加到搅拌机中充分地进行搅拌混合，形成纤维填充混合料。上述纤维填充混合料包括高岭土和碳酸钙并以4:1的重量比例加以称量配料。

步骤2，橡胶塑练预分解和犁耙式混料，是以常规方式对橡胶进行塑练使橡胶可塑化、均匀化；然后，将步骤1得到的纤维填充混合料和经塑练的橡胶放在一起并加入甲苯溶剂（外加）作犁耙式混料，经过一定时间的混合，成为均匀的混合料后，在该混合料中加入偶联剂、配合剂和活化剂并进行再混合，得到衬垫材料的凝聚状混合坯料，移送到成张机热辊包复形成的板坯。

在上述混合料的配合剂中，含有硫磺、促进剂和氧化锌的硫化剂占配合剂总量50%、抗氧化剂占总量1.4%、其余为含有钛青绿和碳黑的着色剂。活化剂包括联苯胺磺和钛酸酯类，其中，联苯胺磺占活化剂总量的25%，其余为钛酸酯类，以实现高岭土填料表面的活化处理。偶联剂采用硅烷偶联剂，将对纤维材料、填料和橡胶产生交联作用。 

步骤3，衬垫材料的成张的板坯是在线压力10吨冷热辊上培复成型，成型大辊温度为120℃±5℃和小辊的温度控制在25℃㎜以下，再通过热辊压和/或平板机二次加热硫化取得。平板硫化的温度135℃±2℃,压力100kg/ｍ², 有效时间20-25分钟。

平板成张机硫化是二次硫化，经过以上制造工艺加工的衬垫材料各项性能的测试结果见示于表1。

此外，还可包括一附加的步骤，对于厚度超过尺寸规格要求的衬垫材料，还能通过热辊压或平板成张机使两张板坯粘结而复合成一张。

表1      环保型耐油、阻尼减震、阻燃衬垫材料主要物理性能

实施例二

衬垫材料的组成及其重量百分为如下：

纤维 11%

橡胶 12%

填充剂19%

阻燃剂 48%

偶联剂 3.5%

配合剂5%

活化剂 1.5%

上述实施例二衬垫材料的制造工艺步骤与实施例一相同，但是随着纤维和橡胶的含量减少相对实施例一其横向拉伸强度下降，将近9Mpa，而且加工工艺性降低。

实施例三

衬垫材料的组成及其重量百分为如下：

纤维 26%

橡胶 17%

填充剂15%

阻燃剂 32%

偶联剂 2.2%

配合剂6%

活化剂 1.8%

上述实施例三衬垫材料的制造工艺步骤与实施例一相同，但是随着橡胶的含量增加相对实施例一其耐热性下降，阻燃剂含量的减少使其阻燃性能降低以及偶联剂的减少使产品紧密度不足，从而影响产品的硬度和加工性能。