[发明专利]一种耐寒橡胶复合材料及其制备方法及由该耐寒橡胶复合材料制作的铁垫板下弹性垫板

说明书

本发明属于耐寒材料领域，公开了一种耐寒橡胶复合材料，由包括如下重量份的各组分制备而成：丁异戊橡胶100份、弱极性酯类增塑剂5～20份、硫化活性剂4～12份、防老剂2～6份、炭黑30～70份、其它填料10～50份、硅烷偶联剂1～5份及硫化体系1.5～10份，所述硫化体系包括硫化剂0.5～4份和硫化促进剂1～6份。本发明还涉及由所述耐寒橡胶复合材料制作成的铁垫板。本发明所述铁垫板下弹性垫板，完全能够满足如能满足高寒地区严苛的气候条件下的使用要求，具有极好的耐低温、抗疲劳性能，并兼具良好的物理机械性能。

技术领域

本发明属于一种耐寒材料领域，尤其涉及一种可用于制作铁垫板下弹性垫板的耐寒橡胶复合材料及其制备方法，本发明还涉及由所述耐寒橡胶复合材料制作成的铁垫板。

背景技术

WJ-8弹性扣件是我国高速铁路的无砟轨道中采用的弹性扣件元件，位于铁垫板和路基之间，用于缓冲钢轨对轨道板的冲击。WJ-8弹性扣件由螺旋道钉、平垫圈、弹条、绝缘轨距块、轨距挡板、轨下垫板、铁垫板、铁垫板下弹性垫板和预埋套管组成。进一步的，WJ-8弹性扣件中，主要用于缓冲钢轨对轨道板的冲击力的是铁垫板下弹性垫板。铁垫板下弹性垫板是在轨道上直接承受列车荷载动力，并耗散振动的轨下保护基础结构。因此，在WJ-8弹性扣件各组成部件中，铁垫板下弹性垫板的使用条件最为严酷，长期在静态载荷为0.47MPa、静态应变为3～15％，循环载荷为0.47～1.64MPa、循环应变为10～30％的条件下工作。WJ-8铁垫板下弹性垫板分为A、B两类，其中A类弹性垫板静刚度为35±5kN/mm，适用于最高速度为250kN/h的兼顾货运的客运专线运营条件；B类弹性垫板静刚度为23±3kN/mm，适用于铺设双块式无砟轨道，最高速度为350kN/h的客运专线运营条件。

随着我国高铁事业的迅速发展，国内市场开发的WJ-8铁垫板下弹性垫板很难适应我国极北地区或是俄罗斯等高寒地区的使用要求。在高寒的气候条件下，WJ-8铁垫板下弹性垫板普遍存刚度变化率较大、压缩工作高下降明显等问题，从而导致列车导致在寒冷地区运行时颠簸较为明显，严重影响乘客舒适度。为此，铁道科学研究院新增要求：在-50℃条件下，耐寒型WJ-8铁垫板下弹性垫板的静刚度变化率应不大于为20％的要求——这为耐寒型轨道弹性垫板设置了很高的技术标准。铁垫板下弹性垫板同样也是WJ-7弹性扣件及其它无砟轨道弹性扣件的重要组成部件，因此亟需开发一种适用于制作铁垫板下弹性垫板的耐寒型橡胶材料，以满足高寒地区铁路运输作业的需要。

吴本臣等人在中国专利文献CN103059259中，通过发泡工艺制得的发泡垫板具有优异的弹性、吸震能力和阻尼性能。但是，目前市面上常用的聚氨酯微孔发泡垫板最低使用温度仅为-40℃以上，尚未达到铁道科学研究院规定的-50℃的低温刚度变化率仅为20％的要求。

杨雷等人在中国专利文献CN101831118A中采用氯化聚乙烯制备了一种耐候、耐老化橡胶轨道垫板，其耐候性较好，但氯化聚乙烯不但容易结晶，且其玻璃化转变温度(Tg)在-30℃以上。

朱静在中国专利文献CN103467908中采用酚醛树脂、苯酚树脂、硅橡胶和丁苯橡胶为高分子材料制备了一种减震性能较好、变形回复速度快、且耐疲劳性能优异的轨道垫板，但其树脂成分以及丁苯橡胶不耐低温，亦难以在低温下使用。

此外，橡胶材料中三元乙丙橡胶(EPDM)微孔发泡垫板以及丁苯橡胶、弹性垫板，本身玻璃化转变温度(Tg)仅为-40℃左右。虽然可以添加增塑剂，但一方面其玻璃化转变温度(Tg)降低有限，另一方面大量添加增塑剂不利于其耐热、耐候性以及疲劳性能等。天然橡胶(NR)或顺丁橡胶(BR)质弹性轨道垫板，玻璃化转变温度均低于-50℃，但它们分子链单元较为规则，易于发生低温结晶，从而带来刚度的急剧变化。