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轨道交通用橡胶减振材料及制品的应用与发展

现代轨道交通为有效减少轮轨作用力和改善系统走行性能,降低高速重载所引起的机车车辆以及线路的系统振动和噪声问题,大量使用各种橡胶弹性元件用于牵引、驱动、连接、支承等,以达到舒适、平稳、快速的更高要求。因此具有良好的减振、隔音和缓冲性能。
 
1. 橡胶材料
 
减振所用橡胶的品种很多,用量比较大的有:天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IR)、乙丙橡胶(EPDM)等。通常针对不同的应用环境和使用要求,选用不同的橡胶材料或将几种橡胶共混以及采用某些改性方法来提高橡胶材料的某一项和几项性能。
 
1.1 共混技术
 
NR是橡胶减振领域中用量最大的品种,许多共混的研究都是以其为主体进行的。如Yoshiharu等人[4]采用NR和BR共混制成减振橡胶,在150℃硫化30min后,发现材料具有很好的衰减性能;他们还研究采用天然橡胶和氯丁橡胶共混制成减振橡胶,硫化促进剂只促进其中的天然橡胶硫化而不促进氯丁橡胶硫化,使得减振橡胶的减振特性由材料中的氯丁橡胶组份体现出来[5];Nishiue Takeshi等人[6]使用天然橡胶、含有不饱和键的顺丁橡胶、以及碳原子数大于4的含有OH基团有机酸的金属盐,和一些其他的添加剂制成的减振器具有较好的耐久性,在70℃压缩22小时和在40℃压缩148小时的压缩永久变形分别是17.0和11.7%;除NR外,以CR、SBR、EPDM等为主体进行共混研究的实例也很多,此外其它材料的共混研究还有:Toshiaki等人[7,8]采用不能硫化的异戊二烯苯乙烯嵌段共聚物和可硫化的溴化对甲基苯乙烯-异丁烯共聚物的混合物以比例80:20到25:75配制成的共混橡胶材料,在应用到减振橡胶配方中时材料的损耗因子Tanδ大于0.5,同时在30℃到20℃的范围内损耗因子Tanδ的变化小于0.5,使材料不仅具有很好的减振性能,而且还具有很好的减振稳定性,同时材料还有很好的耐氧化和耐臭氧化性能;Masashi等人[9]采用溴化乙烯基共聚物橡胶(Br含量0.2~5%)和NR以及异丁烯橡胶制成的减振橡胶材料具有很好的耐热老化、拉伸疲劳性能和臭氧裂解性能,在90℃条件下处理1000小时后拉伸强度保持62%,压缩永久变形保持39%;WangXiaorog等人[10]采用聚(芳香烯烃co马来酰亚胺)共聚物与马来酸化的烷基烯烃和烷基双胺在充分干燥的条件下形成聚烯烃接枝聚(芳香烯烃co马来酰亚胺)共聚物,将这种材料和橡胶混合可以制备高阻尼材料;Kentaro等人[11,12]由芳香乙烯基单体和丁二烯共聚物形成的减振用绝缘橡胶材料具有很好的防止振动和防止噪音的特性;同时这种材料还具有很好的屈挠疲劳性能;Okada等人[13]采用不饱和的乙烯、芳香族烯烃、非共轭烯烃以一定比例形成的不饱和共聚物制成的橡胶共混物使得减振橡胶在力学性能、耐热性、耐老化性能、减振性能、振动性能消失和耐屈挠疲劳性能上都具有很好的性能。
 
1.2 纳米改性技术
 
利用少量的蒙脱土和炭黑共同补强天然橡胶,可使材料的综合性能改善。表1反映了10份蒙脱土替代10份炭黑时对天然橡胶各项性能的影响,由表可见,材料的硬度减小,定伸强度、拉伸强度、断裂伸长率都明显提高,耐水、耐油、耐热氧老化、耐臭氧老化等性能较以前都明显提高。对于露天使用的轨道交通用橡胶减振器,蒙
脱土纳米复合橡胶技术显示出明显的优势。

来源:qp
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