EPDM应用于高铁轨道交通垫项目调研

EPDM应用于高铁轨道交通垫项目调研一、我国高铁的发展概况（背景资料）我国高速铁路规划和实施情况我国铁路系统瞄准世界铁路先进水平，运用后发优势，博采众家之长，坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，用短短几年时间，推动我国高速铁路技术走在世界最前列。2010年底，我国铁路营业里程达到9.1万公里，居世界第二位；投入运营的高速铁路营业里程达到8,358公里，居世界第一位。2011年高铁预计将建成通车4,715公里，合计13,000公里以上。新线合计7,901公里，共计98,901公里。现在我国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家，引领着世界高铁发展的新潮流。我国高铁未来前景未来几年，中国高铁建设将进入全面收获期。届时，我国高速铁路网将初具规模。邻近省会城市将形成1至2小时交通圈、省会与周边城市形成半小时至1小时交通圈。北京到全国绝大部分省会城市将形成8小时以内交通圈。到2015年，我国铁路营业里程将达到12万公里以上。其中，新建高速铁路将达到1.6万公里以上；加上其他新建铁路和既有线提速线路，我国铁路快速客运网将达到5万公里以上，连接所有省会城市和50万人口以上城市，覆盖全国90%以上人口， “人便其行、货畅其流”的目标将成为现实。高速铁路的发展在面向21世纪的中国可持续发展战略中，将产生深远的意义和影响。高铁板块投资机会中银国际建议投资者重点关注我国生产高速动车组以及动车机车的两大巨头中国南车（601766.SS人民币8.38，买入）和中国北车（601299.SS人民币8.41,买入）；生产弹性元器件、桥梁支架和高铁声屏障等高铁配件产品的时代新材（600458.SS人民币63.47,买入）和新筑股份（002480.SZ人民币72.47,未有评级），以及致力于动车车轴国产化的轨道交通车轴龙头晋西车轴（600495.SS/A民币17.82,买入）o随着高铁的快速发展，与之必不可少的轨道交通垫也越来越引起人们的重视，选用性价比高的核心材料，已成为人们的共识。本篇主要针对以EPDM为主原料展开的调研。交通垫的应用铁路橡胶套靴是设置于混凝土轨枕枕下、起弹性缓冲作用的橡胶制品。它能够有效地提高轨道结构的整体弹性，缓冲列车在通过时产生的强烈振动和冲击，保护路基和轨枕。橡胶垫板是用于钢轨和混凝土轨枕之间或地下的弹性垫 ，其主要作用是把钢轨和轨枕弹性地结合起来，隔离车辆通过时引起的振动和冲击，同时对信号系统进行绝缘[1]o橡胶套靴和垫板由于长期裸露于大气中或置于枕底使用因此要求制品具有优良的耐天候老化、耐寒、耐潮、耐剪切以及良好的电绝缘和吸震性能。以下主要从配方设计入手，在保证制品的各项性能满足标准要求的前提下，力求成本低廉，以便在铁路上推广使用。二、 实验部分原材料乙丙橡胶（EPDM4095、J-3080）:中国石油吉林石化公司有机合成厂；碳黑FEF（N-539）:合格品，天津碳黑厂；高粘度石蜡油（运动粘度在300mm2/s以上）:吉化油脂厂；其它助剂均为市售工业合格品主要仪器设备BB-4型3.5L密炼机：日本;150mm开炼机：日本;150t四层平板硫化机：日本;XLD-1A型电子橡胶拉力机：长春第二试验机厂;402A型热空气老化箱：日本QREC0900C型臭氧仪：美国；TM-401型脆性温度试验仪：日本株式会社；WML-76型阿克隆磨耗测定仪：江苏江都试验机械厂。测试标准橡胶测试用混炼胶的制备、混炼和硫化执行ISO2393-1973标准;硫化橡胶拉伸性能测定执行GB528-82标准;热空气老化实验执行GB3512-83标准;硫化橡胶耐臭氧老化实验、静态拉伸试验执行GB7762-87标准;硫化橡胶耐磨性测定执行GB1689-82标准。三、 结果与讨论生胶种类及牌号选择天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及三元乙丙橡胶均可应用于橡胶套靴及垫板的生产，但各有优缺点。天然橡胶机械性能良好，具有优异的弹性、耐寒性和电绝缘性能，但耐热及耐天候性较差，故不宜单独使用于长期暴露在大气中的制品；丁苯橡胶是合成橡胶中产量最大、应用最广泛的材料之一，耐热及耐天候性能虽然较天然橡胶有所改善，但是仍难以承受长期风吹日晒的苛刻环境；顺丁橡胶耐磨性、耐寒性及弹性优良，但加工性能差，使用时一般要求与天然橡胶、丁苯橡胶并用；氯丁橡胶具有优良的耐天候性；但耐寒性较差，因而使用较少。三元乙丙橡胶耐臭氧、耐天候老化性优异，而且耐热、耐寒及电绝缘性均十分优良，是制造橡胶套靴及轨枕垫的最适宜的胶种之一[2]。但是由于长期以来乙丙橡胶一直依靠进口，因而价格居高不下，导致产品成本高，未能得以广泛应用，随着吉林化学工业公司2万t/a乙丙橡胶的顺利投产，价格对于用户已不再难以承受。因此，决定采用三元乙丙橡胶作为主体材料，研制EPDM橡胶铁路套靴及轨枕垫配方。吉化三元乙丙橡胶牌号众多，本位选择高乙烯含量、高门尼粘度的J-3080和高门尼粘度、中等乙烯含量、硫化速度快的4095并用，其特性指标见表2表2生胶材料的特性指标

表二）I胶材料的特和衍标特J-30804095雾即UENBENBml昶］69ML就75二埔阿呈仆敏'容7259点怕（100L论）任1122硫化体系硫化体系是影响橡胶制品耐老化性能的最主要因素之一。铁路橡胶套靴及垫板应用于野外，而且要保持车辆通过时应有的缓冲弹性，因而对制品的耐天候老化性提出了很高的要求。三元乙丙橡胶制品的硫化方法主要有传统的硫磺硫化、低（无）硫高促硫化及有机过氧化物硫化3种方法。传统的硫磺硫化大分子链之间以多硫键（一SX—）相连，低（无）硫硫化一般以单硫键（一S一）相连,而用过氧化物硫化的大分子链之间是用C—C键相连的。由于C—C键的键能大于单硫键,而单硫键键能大于多硫键，因此在受到热氧老化侵蚀时,3种硫化方法的耐老化性依旺空吐抵乂学旺空吐抵乂学次递增［3］。典型的3种硫化方法耐老化性能见图1斗右统硫化佯系CSUJ-FtTR15A40.5.TT10>;2TU；—乌仁'才*r"tSULFVR0.5.M0.4-TT1.0,TSO.5.TILA05,NIDS1D;3i*韭化丁时奇上厂〃私〃窈总g30-5J左4琵逐:135U；乂?拎自】h；EPX>M307010O贮汁5,1SO5Zf50.

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由图1可见,3种硫化体系中，以有机过氧化物硫化的制品耐老化性能最好。根据制品的技术要求，采用过氧化物DCP为主要硫化剂和与之匹配性良好的适量硫表二）I胶材料的特和衍标化助剂共同作为该配方的硫化体系。制品的基本配方及性能综上所述,在生胶、硫化体系、填充体系、防护体系基本确定的情况下 ’进步优化整体配合，制定出2种制品的基本配方，具体情况见表3表3套iftzi垫板的配方组分EPDN1F-组分EPDN1F-3080EPDM4CI95氧化懈硫化休系箕戟4540556055115.65.475753035302.0按照表3配方研制的套靴及垫板的性能见表4表4 基配力的各瑕性能橡胶套更袁1L眈举那尔A绘熨7363才‘仆正变hLP懿23.021.5M赫伸K %320410200%八伸应"MPa8.67.8承久％1215H;(l.61km)・cmj0-30,4h、艺<-■.-I1(X1厂-—2Ll'的>J<AT克盘化+4打仲退曳竺化申J%+于+(5ftl阡f】K呻：空化卒f-9-10^和狷曳CH行」〃Ca-45u-45典敦半化U>.10*',40<：x©6h,无电裂巧!八L..20口放大稳定试验基本配方的各项性能达到指标要求后。用4L密炼机进行了放大试验和稳定试验，其结果见表5。制试硕目111111lit1U747373M左64儿即菌且MPa22.623.022.422.819.722.2MI8'{ili%珈330;50400400440E.4B5£3£17.97.«压!。炮卿%li1214L4HH阻丸隆戢桓Q・Slhu）Cun030J0.10J0J0.3时；\Ei『（IMCX72M静尔A嚏度受ft+3+4+i+6+5+4掉伸强言登变弋率％+4-2+3+4+J■2别肛仰枪率雷忧率/r■10■12■10■12-11■12艇”拓吏（｛酎「<U5u”4j--45耳想如°5-5)X1O-].4OV>96h.f1r：rL-'.20%1无龟裂』：龟暮JtfeS无龟裂从表5可以看出，各项检测性能的3次稳定试验结果都符合指标要求，说明该配方结果的重现性良好，很稳定。加工性能在进行配方设计的同时，笔者对各项加工工艺进行了研究，确定了较适宜的工艺参数。密炼工艺：加料顺序为：生胶 半碳黑和一半油、氧化锌、硬脂酸一另一半碳黑和油填充系数：75%45%混炼时间：5min排胶温度：120140C开炼工艺：辊温50±5C,包辊后一次加入硫化体系及防老剂，吃粉后适当割刀，薄通3次，过片6次，下片。硫化工艺：考虑到套靴制品壁较厚，因此选择较低的硫化温度和较长的硫化时间，而轨枕垫可适当提高硫化温度，以减少硫化时间，提高效率。套靴硫化条件：160Cx30min;垫板硫化条件:170Cxi0min结论实验中的原料均实现国产化。试验确定了铁路用橡胶套靴及垫板的基本配