[发明专利]一种耐寒EPDM复合材料及其制备方法

说明书

本发明中公开了一种耐寒EPDM复合材料，以重量份计包括以下组分：生胶100份；软化增塑剂30‑60份；补强剂90‑140份；硫化促进剂6‑9份；防老剂2‑4份；其中，所述生胶包括EPDM和三元乙丁橡胶，所述EPDM和三元乙丁橡胶的质量比为(30：70)‑(70：30)。本发明还相应提供一种上述耐寒EPDM复合材料的制备方法。本发明通过优化生胶、软化增塑剂和硫化促进剂等组成成分，降低胶料的玻璃化转变温度，赋予橡胶材料良好的低温性能，在低温下依然可以保持其弹性和正常工作的能力，提高产品可靠性，可以适用于‑40℃乃至‑50℃的温度工况使用。

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，尤其涉及一种EPDM复合材料及其制备方法。

背景技术

高速铁路用减振垫板应用于轨道自密实混凝土下，受力方向为垂向压缩、横向拉伸，对胶料的抗压缩性能、模量要求较高，对产品的疲劳性能、使用寿命要求苛刻。三元乙丙橡胶(以下简称EPDM)为乙烯、丙烯的无规共聚物加少量非共轭二烯为硫化点单体的三元共聚物，三元乙丙橡胶的分子结构特点使其具有独特的性能，在耐老化、耐候性、耐化学药品、耐热水和水蒸汽、冲击弹性等方面表现优异，而且其还具有低密度和高填充的特点，可将其作为减振垫板主体材料进行配方开发。

减振垫板通常需要应用于高寒地区，要求在-40℃的温度环境下可正常使用，极端低温环境可低至-50℃，对橡胶的耐寒性提出了更高的要求，EPDM虽然为无定型非结晶型橡胶，但其生胶玻璃化转变温度约为-58℃，而硫化胶的玻璃化转变温度约为-50℃左右，耐寒性能一般。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种耐寒EPDM复合材料及其制备方法，该EPDM复合材料具有良好的耐寒性和力学性能，可应用于高寒地区的高速铁路用减振垫板。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种耐寒EPDM复合材料，以重量份计包括以下组分：生胶100份；软化增塑剂30-60份；补强剂90-140份；硫化促进剂6-9份；防老剂2-4份；

其中，所述生胶包括EPDM和三元乙丁橡胶，所述EPDM和三元乙丁橡胶的质量比为(30：70)-(70：30)。

上述耐寒EPDM复合材料中，优选的，所述EPDM中乙烯含量为40-60％，ENB(亚乙基降冰片烯)含量超过7％；三元乙丁橡胶中乙烯含量为45-55％。本发明中，乙烯含量越低，分子链柔顺性越好，低温性能越好。本发明的EPDM为ENB型，为乙烯+丙烯+ENB单体，ENB含量多(含量超过7％)，有效破坏分子链规整性，对低温性能有利。

上述耐寒EPDM复合材料中选择中低乙烯、高ENB含量的EPDM生胶与三元乙丁橡胶生胶并用，其中EPDM生胶保障橡胶力学性能、耐老化性能，三元乙丁橡胶分子链特殊结构可以产生比较大的内部空间，主链活动度更高，使其低温性能更好。本发明中，生胶采用EPDM和三元乙丁橡胶的混合物，其二者协同作用，可以保证EPDM复合材料具有良好的耐寒性和力学性能。EPDM用量比例过低，材料的力学性能无法完全保证，比例过高，材料的低温性能无法有效提升。

上述耐寒EPDM复合材料中，优选的，所述软化增塑剂包括磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯和石蜡油，且磷酸三辛酯的重量份不少于15份，石蜡油的重量份不少于10份。更优选的，所述磷酸三辛酯与癸二酸二辛脂的质量比为(1：2)-(2：1)，所述磷酸三辛酯和癸二酸二辛脂的总量与石蜡油的质量比为(1：1)-(3：1)。选择石蜡油与低凝固点增塑剂(磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯)并用，石蜡油与EPDM具有良好的相容性，磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯可以提供良好低温性能。上述软化增塑剂中的各组分并用形成协同效应，可大幅度降低EPDM玻璃化转变温度的同时减少“喷出”。其中，磷酸三辛酯因其凝固点＜-90℃，是改善橡胶低温性能的重要材料。我们优选的上述配比关系中，磷酸三辛酯与癸二酸二辛酯用量过多，力学性能下降过多，且容易“喷出”，磷酸三辛酯与癸二酸二辛酯用量过低，材料低温性能无法明显改善。