本發(fā)明涉及軌道交通車輛減振技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代有軌電車在新一輪城市軌道交通發(fā)展中，因其具有方便旅客上下車、編組多樣、運(yùn)行靈活、與公交路面資源互補(bǔ)等特點(diǎn)，作為解決大城市的支線交通和中小城市干線交通問題的途徑之一已經(jīng)被廣泛接受，與地鐵、輕軌相比，現(xiàn)代有軌電車在造價(jià)、能耗、使用壽命、建設(shè)周期等方面優(yōu)勢(shì)都十分明顯，因此，現(xiàn)代有軌電車在改變傳統(tǒng)有軌電車的缺點(diǎn)之后，非常適應(yīng)于現(xiàn)代城市低碳、快捷的運(yùn)輸需求。歐洲的荷蘭、德國、法國、意大利，美國、日本等都在大力發(fā)展有軌電車系統(tǒng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上有600多個(gè)國家的240多個(gè)城市都在發(fā)展現(xiàn)代有軌電車，歐盟27國有軌電車運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)超過9000公里。我國在城鎮(zhèn)化和城市遠(yuǎn)郊化的背景下，現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)必將獲得廣泛的應(yīng)用，具有很大的市場(chǎng)前景，作為城市軌道交通體系的重要交通模式，許多城市和地區(qū)規(guī)劃了現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)。中國目前已經(jīng)在建或規(guī)劃的現(xiàn)代有軌電車線路已經(jīng)達(dá)到50多條，涉及將近20個(gè)城市，至2020年，中國現(xiàn)代有軌電車規(guī)劃已超過2500公里。
發(fā)泡橡膠是指由大量氣體分散于硫化橡膠中而形成的一類材料，具有質(zhì)輕、隔熱、吸音、減震等特性，且介電性能優(yōu)于橡膠基體，用途很廣。有軌電車用微孔橡膠墊板（微孔是指在橡膠硫化過程中形成的直徑約50-100um的泡孔）是現(xiàn)代有軌電車線路設(shè)計(jì)和建設(shè)中不可或缺的重要部件之一，其可顯著降低制品的重量，從而實(shí)現(xiàn)減少原料消耗和降低生產(chǎn)成本的目的，同時(shí)，孔密度較高、孔徑較小的泡孔形態(tài)還賦予微孔橡膠墊板很多與未發(fā)泡橡膠和傳統(tǒng)發(fā)泡橡膠所無法比擬的優(yōu)異性能，如具有較低的動(dòng)靜剛度比、較高的彈性和較長(zhǎng)的抗疲勞壽命等。目前國內(nèi)的橡膠墊板一般都執(zhí)行tb/t2626-1995標(biāo)準(zhǔn)要求，僅適用于普通鐵路，高速鐵路經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是有軌電車領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，高速鐵路一般要求橡膠墊板的動(dòng)靜剛度比低于1.5，靜剛度一般為20-50kn/mm，而有軌電車線路所需橡膠墊板的靜剛度一般為14-60kn/mm，動(dòng)靜剛度比要求低于1.3，靜剛度分布范圍更廣，動(dòng)靜剛度比要求更低，很難達(dá)到匹配，因此研究開發(fā)難度更大。
現(xiàn)有技術(shù)多采用epdm或者nr配方技術(shù)，并采用兩段硫化配烘箱烘烤補(bǔ)充硫化技術(shù)或者一段硫化技術(shù)，前者工序多，流程復(fù)雜，控制難度大，成本高，后者硫化時(shí)間長(zhǎng)，效率低，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)主要是無法同時(shí)滿足低剛度和低動(dòng)靜比，低靜剛度下動(dòng)靜剛度比普遍較大，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)采用的硫化工藝為兩段或者三段硫化，再輔助烘箱烘烤。專利號(hào)為200810024043.8的中國發(fā)明公開了一種發(fā)泡橡膠減振降噪制品及其生產(chǎn)方法，它是以三元乙丙橡膠和天然橡膠為基體材料，配以填充劑、軟化劑、促進(jìn)劑、發(fā)泡劑和硫化劑而制得的發(fā)泡制品，其配方質(zhì)量組成為：(a)三元乙丙橡膠50份；(b)天然橡膠50份；(c)填充劑123～148份；(d)軟化劑30～50份；(e)促進(jìn)劑0.8～3份；(f)發(fā)泡劑1.5～3份；(g)硫化劑1～3份。三元乙丙橡膠和天然橡膠經(jīng)過塑煉后，在65～85℃下加入上述添加劑進(jìn)行密煉，處理后得到本發(fā)明的發(fā)泡橡膠減振降噪制品。申請(qǐng)?zhí)枮?00510028414.6的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種發(fā)泡橡膠減振制品及其生產(chǎn)方法，它是以三元乙丙橡膠為基體材料,添加填充劑、軟化劑、硫化體系和發(fā)泡體系而制得的發(fā)泡材料,其配方質(zhì)量組成為:(a)三元乙丙橡膠100份;(b)填充劑10-300份;(c)軟化劑10-200份,若使用充油型三元乙丙橡膠,其充油份數(shù)計(jì)量為軟化劑;(d)硫化體系1-17份;(e)發(fā)泡體系1-15份。采用二步法模壓發(fā)泡成型方法,首先進(jìn)行混煉加工,然后在140-180℃的溫度下硫化5-20分鐘進(jìn)行一次硫化發(fā)泡成型,最后在120-180℃的溫度下硫化10-30分鐘進(jìn)行二次硫化定型處理,得到發(fā)泡橡膠減振制品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種混煉膠和高性能有軌電車用微孔橡膠彈性墊板及其制作方法，采用該混煉膠和制作方法制作的有軌電車用微孔橡膠彈性墊板具有更低的動(dòng)靜剛度比和靜剛度，能有效承載加載力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種有軌電車用微孔橡膠彈性墊板，所述有軌電車用微孔橡膠彈性墊板由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，其配方組成按重量份為：橡膠100份，高性能纖維6-10份，活性劑4-7份，補(bǔ)強(qiáng)填料75-150份，表面改性劑1-3份，增塑劑10-35份，防老劑1-2份，分散劑1-2份，發(fā)泡劑2-10份，硫化助劑5-20份。
所述橡膠為三元乙丙橡膠，高性能纖維為芳綸纖維。
所述三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和第三單體的共聚物，其中第三單體為乙叉降冰片稀，乙叉降冰片稀在三元乙丙橡膠中的含量≥5.0%（重量百分比）；所述芳綸纖維為以三元乙丙橡膠為載體的芳綸纖維。
所述補(bǔ)強(qiáng)填料由納米炭黑、納米二氧化硅、納米碳酸鈣組成，其中納米炭黑30-60份（重量份），納米二氧化硅25-60份（重量份），納米碳酸鈣20-30份（重量份）。
所述活性劑為硬脂酸鋅、硬脂酸、氧化鋅或尿素；表面改性劑為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑；增塑劑為優(yōu)選石蠟油或油膏；防老劑為4010na或mb；分散劑為wb212；發(fā)泡劑為發(fā)泡劑h、發(fā)泡劑ac或發(fā)泡劑obsh。
所述硫化助劑由硫化劑和促進(jìn)劑組成；硫化劑為硫磺，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑dm、tmtd和bz中的一種或兩種以上的混合物。
有軌電車用微孔橡膠彈性墊板的制作方法，包括以下步驟：
（1）將芳綸纖維在開煉機(jī)中博通五遍，然后將三元乙丙橡膠、芳綸纖維、防老劑、分散劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑一起加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)中混合，混煉成epdm母膠，溫度為130-140℃；
（2）取出epdm母膠，待epdm母膠冷卻至室溫后重新投入開煉機(jī)或密煉機(jī)中，并加入活性劑、增塑劑、發(fā)泡劑、硫化助劑，在室溫下開練或密煉，混合均勻后得到混煉膠；
（3）將混煉膠裝入模具中，在平板硫化機(jī)中預(yù)硫化成橡膠墊板雛形；
（4）取出橡膠墊板雛形放入160℃烘箱中硫化2h，取出冷卻至室溫即得到有軌電車用微孔橡膠彈性墊板。
在步驟（1）中，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30-100r/min，混合時(shí)間為5-25min；步驟（3）中，預(yù)硫化溫度為150℃，壓力為20mpa，時(shí)間為15min。
一種混煉膠，所述混煉膠由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，其配方按重量份為：橡膠100份，高性能纖維6-10份，活性劑4-7份，補(bǔ)強(qiáng)填料75-150份，表面改性劑1-3份，增塑劑10-35份，防老劑1-2份，分散劑1-2份，發(fā)泡劑2-10份，硫化助劑5-20份；所述橡膠為三元乙丙橡膠，高性能纖維為芳綸纖維。所述三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和第三單體的共聚物，其中第三單體為乙叉降冰片稀，乙叉降冰片稀在三元乙丙橡膠中的含量≥5.0%（重量百分比）；所述芳綸纖維為以三元乙丙橡膠為載體的芳綸纖維。
本發(fā)明采用橡膠纖維復(fù)合材料和微孔發(fā)泡工藝制得有軌電車用微孔橡膠彈性墊板，通過在三元乙丙橡膠中添加纖維增強(qiáng)材料，增加泡孔壁的強(qiáng)度，即使在較低的剛度下，也能有效抵抗承載力，加強(qiáng)了墊板的彈性，通過輔助納米填料，通過硫化劑、發(fā)泡劑等配合調(diào)節(jié)硫化和發(fā)泡速率，得到泡孔細(xì)小均勻、剛度合適的微孔橡膠材料。本發(fā)明采用一段硫化配烘箱烘烤技術(shù)，生產(chǎn)效率高，控制環(huán)節(jié)少，可大幅度降低生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明中方法制備的有軌電車用微孔橡膠彈性墊板具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，提高了墊板的彈性和疲勞性能，具有快速回彈性能，具有更低的動(dòng)靜剛度比和靜剛度，能有效承載加載力，具有非常高的推廣價(jià)值。
具體實(shí)施方式
一種有軌電車用微孔橡膠彈性墊板，由混煉膠硫化制作而成，混煉膠由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，混煉膠的配方組成（即有軌電車用微孔橡膠彈性墊板的配方組成）按重量份為：橡膠100份，高性能纖維6-10份，活性劑4-7份，補(bǔ)強(qiáng)填料75-150份，表面改性劑1-3份，增塑劑10-35份，防老劑1-2份，分散劑1-2份，發(fā)泡劑2-10份，硫化助劑5-20份。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的橡膠為三元乙丙橡膠（epdm），并且所述的三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和第三單體的共聚物，其中第三單體是乙叉降冰片?。╡nb），優(yōu)選enb含量≥5.0%（在三元乙丙橡膠中的重量百分比）。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的高性能纖維為芳綸纖維，優(yōu)選以三元乙丙橡膠為載體的23%含量（重量百分比）的芳綸纖維。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的補(bǔ)強(qiáng)填料由納米炭黑、納米二氧化硅、納米碳酸鈣組成。其中納米炭黑30-60份，納米二氧化硅25-60份，納米碳酸鈣20-30份，均為重量份。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的表面改性劑為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的發(fā)泡劑為發(fā)泡劑h、發(fā)泡劑ac或發(fā)泡劑obsh,優(yōu)選發(fā)泡劑obsh。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的助發(fā)泡劑（活性劑）為硬脂酸鋅、硬脂酸、氧化鋅、尿素等各種品種和規(guī)格的助發(fā)泡劑。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的硫化助劑由硫化劑和促進(jìn)劑組成；硫化劑為硫磺，促進(jìn)劑是促進(jìn)劑dm、tmtd和bz中的一種或兩種以上的混合物。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的防老劑為4010na或mb。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的增塑劑包括橡膠配合常用品種和用量，優(yōu)選石蠟油或油膏。
本發(fā)明有軌電車用微孔橡膠彈性墊板中的分散劑包括橡膠配合常用品種和用量，優(yōu)選wb212。
實(shí)施例一：
有軌電車用微孔橡膠彈性墊板由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，其配方組成按重量份為：橡膠100份，高性能纖維6份，活性劑4份，補(bǔ)強(qiáng)填料75份，表面改性劑1份，增塑劑10份，防老劑1份，分散劑1份，發(fā)泡劑2份，硫化助劑5份。有軌電車用微孔橡膠彈性墊板制備包括以下步驟和工藝條件：
（1）取三元乙丙橡膠（epdm）100份、纖維材料（芳綸纖維）6份、防老劑1份、分散劑1份、補(bǔ)強(qiáng)填料75份，表面改性劑1份、(均為重量份,下同)；將纖維材料在開煉機(jī)中博通五遍，然后將epdm、纖維材料、表面改性劑、防老劑、分散劑、補(bǔ)強(qiáng)填料一起加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)中混合，混煉成epdm母膠，其中密煉機(jī)溫度為130-140℃（優(yōu)選135℃），密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30-100r/min（優(yōu)選65r/min），混合時(shí)間為5-25min（優(yōu)選15min）；
（2）取出epdm母膠，待epdm母膠冷卻至室溫后重新投入開煉機(jī)或密煉機(jī)中，并加入活性劑4份、增塑劑10份、發(fā)泡劑2份、硫化助劑5份，在室溫下常規(guī)開練或密煉，混合均勻后得到混煉膠；
（3）將混煉膠裝入模具中，在平板硫化機(jī)中預(yù)硫化成橡膠墊板雛形，溫度為150℃，壓力為20mpa，時(shí)間為15min；
（4）取出預(yù)硫化后的橡膠墊板雛形放入160℃烘箱中硫化2h，取出冷卻至室溫即可得到高性能有軌電車用微孔橡膠彈性墊板。
實(shí)施例二：
有軌電車用微孔橡膠彈性墊板由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，其配方組成按重量份為：橡膠100份，高性能纖維8份，活性劑5.5份，補(bǔ)強(qiáng)填料112份，表面改性劑2份，增塑劑22份，防老劑1.5份，分散劑1.5份，發(fā)泡劑6份，硫化助劑12份。有軌電車用微孔橡膠彈性墊板制備包括以下步驟和工藝條件：
（1）取三元乙丙橡膠（epdm）100份、纖維材料（芳綸纖維）8份、防老劑1.5份、分散劑1.5份、補(bǔ)強(qiáng)填料112份，表面改性劑2份、均為重量份；將纖維材料在開煉機(jī)中博通五遍，然后將epdm、纖維材料、表面改性劑、防老劑、分散劑、補(bǔ)強(qiáng)填料一起加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)中混合，混煉成epdm母膠，其中密煉機(jī)溫度為130-140℃（優(yōu)選135℃），密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30-100r/min（優(yōu)選65r/min），混合時(shí)間為5-25min（優(yōu)選15min）；
（2）取出epdm母膠，待epdm母膠冷卻至室溫后重新投入開煉機(jī)或密煉機(jī)中，并加入活性劑5.5份、增塑劑22份、發(fā)泡劑6份、硫化助劑12份，在室溫下常規(guī)開練或密煉，混合均勻后得到混煉膠；
（3）將混煉膠裝入模具中，在平板硫化機(jī)中預(yù)硫化成橡膠墊板雛形，溫度為150℃，壓力為20mpa，時(shí)間為15min；
（4）取出預(yù)硫化后的橡膠墊板雛形放入160℃烘箱中硫化2h，取出冷卻至室溫即可得到高性能有軌電車用微孔橡膠彈性墊板。
實(shí)施例三：
有軌電車用微孔橡膠彈性墊板由橡膠配以高性能纖維、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、表面改性劑、增塑劑、防老劑、分散劑、發(fā)泡劑和硫化助劑制作而成，其配方組成按重量份為：橡膠100份，高性能纖維10份，活性劑7份，補(bǔ)強(qiáng)填料150份，表面改性劑3份，增塑劑35份，防老劑2份，分散劑2份，發(fā)泡劑10份，硫化助劑20份。有軌電車用微孔橡膠彈性墊板制備包括以下步驟和工藝條件：
（1）取三元乙丙橡膠（epdm）100份、纖維材料（芳綸纖維）10份、防老劑2份、分散劑2份、補(bǔ)強(qiáng)填料150份、表面改性劑3份，均為重量份；將纖維材料在開煉機(jī)中博通五遍，然后將epdm、纖維材料、表面改性劑、防老劑、分散劑、補(bǔ)強(qiáng)填料一起加入到開煉機(jī)或密煉機(jī)中混合，混煉成epdm母膠，其中密煉機(jī)溫度為130-140℃（優(yōu)選135℃），密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30-100r/min（優(yōu)選65r/min），混合時(shí)間為5-25min（優(yōu)選15min）；
（2）取出epdm母膠，待epdm母膠冷卻至室溫后重新投入開煉機(jī)或密煉機(jī)中，并加入活性劑7份、增塑劑35份、發(fā)泡劑10份、硫化助劑20份，在室溫下常規(guī)開練或密煉，混合均勻后得到混煉膠；
（3）將混煉膠裝入模具中，在平板硫化機(jī)中預(yù)硫化成橡膠墊板雛形，溫度為150℃，壓力為20mpa，時(shí)間為15min；
（4）取出預(yù)硫化后的橡膠墊板雛形放入160℃烘箱中硫化2h，取出冷卻至室溫即可得到高性能有軌電車用微孔橡膠彈性墊板。
橡膠是一種具有可逆行形變的高彈性聚合物材料，彈性墊板是主要用于車輛減振用的高性能的復(fù)合材料制品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)主要是無法同時(shí)滿足低剛度和低動(dòng)靜比，低靜剛度下動(dòng)靜剛度比普遍較大，現(xiàn)有技術(shù)采用epdm或者nr配方技術(shù)，硫化工藝采用兩段硫化配烘箱烘烤補(bǔ)充硫化技術(shù)或者三段硫化再輔助烘箱烘烤或者一段硫化技術(shù)，前二者工序多，流程復(fù)雜，控制難度大，容易出錯(cuò)，稍有問題導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，而且工序繁多導(dǎo)致成本高，廢品率偏高，一段法硫化時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，成本偏高。本發(fā)明硫化工藝僅一段硫化輔助烘箱烘烤，大幅度提高效率和降低成本。本發(fā)明利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)微孔復(fù)合材料橡膠墊板，可有效承載加載力，抗疲勞性能更好，在較低的靜剛度情況下，能夠快速回復(fù)，提供更低的動(dòng)靜剛度比性能。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。