铁路用耐低温减震橡胶制品的配方优化

刘士铎，陈 云

（1.河北腾跃铁路装备股份有限公司，河北 辛集 052360；2.丹阳贝尔特传动科技有限公司，江苏 丹阳 212353）

随着我国铁路交通事业的快速发展，高性能减震橡胶制品的开发和应用备受重视，由于耐低温性能和减震性能会严重影响铁路用减震橡胶制品的质量和使用寿命，近年来耐低温减震橡胶制品的需求日益增大[1-6]。

本工作通过优化橡胶主体材料，改善硫化体系，添加增塑剂等配方优化措施，为高性能铁路用耐低温减震橡胶制品的开发提供参考。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），RSS3，泰国产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，北京燕山石化公司产品；炭黑N330和N774，上海卡博特化工有限公司产品；均匀剂M50，德国Struktol公司产品；交联剂TDB680和防老剂H，安徽阜阳利普化工有限公司产品；抗硫化返原剂PK900，美国富莱克斯公司产品；环保增塑剂TP-90B，美国Hallstar公司产品。

1.2 配方

生 产 配 方（A1配 方）为：NR 100，炭 黑N774 85，活性剂 7，防老剂 4，抗撕裂树脂HR-801 3，流动助剂 2.5，环烷油 6，硫黄 2.4，促进剂 1.1，其他 6.5，合计 217.5。

试验配方通过调整生胶、硫化体系、增塑剂等的品种和用量进行配方优化。

1.3 主要设备和仪器

XK-450型开炼机，广东湛江机械厂产品；GT-7104型电加热平板硫化机与AI-7000S型电子拉力机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品；WTB-0.5型回弹性测试仪，扬州天发试验机械有限公司产品；MZ-4010B1型橡胶硫化仪、MZ-4003型橡胶疲劳龟裂试验机、MZ-4211型高低温试验箱和MZ401-A型高温老化箱，江苏明珠试验机械有限公司产品。

1.4 性能测试

胶料拉伸性能测试按GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变的测定》进行；撕裂性能测试按GB/T 529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶 撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》进行；耐疲劳性能测试按GB/T 13934—2006《硫化橡胶或热塑性橡胶 屈挠龟裂和裂口增长的测定（德墨西亚型）》进行；耐老化性能测试按GB/T 3512—2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》进行；压缩永久变形性能测试按GB/T 7759.1—2015《硫化橡胶或热塑性橡胶 压缩永久变形测定 第1部分：在常温及高温条件下》进行，压缩率为25%；制品低温刚度变化率和厚度永久变形测试按铁路货车减震制品低温性能测试标准进行。

2 结果与讨论

2.1 主体材料和炭黑

A2—A4配方调整主体材料和炭黑的品种和用量，用NR并用耐低温性能较好的BR，再用炭黑N330减量代替部分炭黑N774，以增大胶料含胶率，其他组分和用量与A1配方相同。添加不同主体材料和炭黑的胶料与制品性能见表1。

表1 添加不同主体材料和炭黑的胶料与制品性能

从表1可以看出，采用NR/BR（并用比为75/25），炭黑N774/N330（并用比为40/30）的A3配方胶料的物理性能、耐蠕变性能、耐热性能和耐疲劳性能总体较好，其制品的低温刚度变化率和低温厚度永久变形最小，耐低温性能最好，各项性能均达到企业标准要求。

2.2 硫化体系

添加不同硫化体系的胶料与制品性能见表2。B1—B4配方中NR/BR并用比为75/25，炭黑N774/N330并用比为40/30，调整硫化体系的组分及用量，其他组分和用量与A1配方相同。

从表2可以看出，与B1—B3配方胶料相比，采用硫黄/交联剂TDB680/均匀剂M50（并用比为1.5/1/1）的B4配方胶料的物理性能、耐蠕变性能、耐热性能、耐疲劳性能总体较好，其制品的耐低温性能也最好。

表2 添加不同硫化体系的胶料与制品性能

2.3 增塑剂

为提高制品的耐低温性能，采用环保增塑剂TP-90B代替环烷油。环保增塑剂TP-90B为浅琥珀色聚醚类液体，具有以下优点：与橡胶相容性好；为各种橡胶提供极佳的低温适应性能，使胶料在低温下柔软性好；极易分散于胶料中，不影响硫化，不会降低胶料的物理性能；在橡胶中有快速增塑作用，可以缓解胶料的轻微焦烧问题。

添加不同增塑剂的制品的耐低温性能见表3。其中，NR/BR并用比为75/25，炭黑N774/N330并用比为40/30，硫黄/交联剂TDB680/均匀剂M50并用比为1.5/1/1，其他组分和用量与A1配方相同。

表3 添加不同增塑剂的制品的耐低温性能

从表3可以看出，与添加环烷油的制品相比，添加增塑剂TP-90的制品耐低温性能更好。

3 结论

本工作通过优化橡胶主体材料、炭黑、硫化体系，选择耐低温增塑剂等措施，通过多轮试验，得到铁路用耐低温减震橡胶制品优化配方为：NR 75，BR 25，炭黑N774 40，炭黑N330 30，硫黄 1.5，交联剂TDB680 1，均匀剂M50 1，促进剂 1.6，活性剂 7，防老剂 4，抗撕裂树脂HR-801 3，流动助剂 2.5，增塑剂TP-90B 6，其他 6.5，合计 204.1。

配方优化后，铁路用耐低温减震橡胶制品的耐低温性有效提高，且物理性能、耐热性能和耐疲劳性能良好。