[發明專利]一種高性能高鐵外風擋橡膠材料及其模壓成型制備方法

有效

• 申請號: 201710862441.6
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107603112B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 李波;劉冠瑜;蔡少雄;呂慶;邱鼎峰;錢振凱
• 申請（專利權）人: 江陰海達橡塑股份有限公司
• 主分類號: C08L51/04
• 分類號: C08L51/04;C08L23/26;C08K13/06;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/36;C08K5/14;C08K3/38;C08K9/10;C08K3/02
• 代理公司: 32309 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 隋玲玲

一種高性能高鐵外風擋橡膠材料及其模壓成型制備方法。本發明涉及一種高性能高鐵外風擋橡膠材料，其特征在于：其主要生產原料生膠基體、陶瓷基納米復合材料、阻燃劑、納米二氧化硅、增塑劑、交聯劑，所述生膠基體為馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠與硅烷改性的三元乙丙橡膠的混合物，馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠與硅烷改性的三元乙丙橡膠適宜并用質量比為80：20～60：40。本發明的高鐵外風擋三元乙丙橡膠，具有優良的力學性能、低煙無鹵阻燃性能和耐高低溫性能。

技術領域

本發明涉及高鐵用外風擋橡膠材料，具體是一種高性能的三元乙丙橡膠及其模壓成型方法，適用于制造高鐵或動車上的外風擋膠囊。

背景技術

三元乙丙橡膠(EPDM)由于優良的彈性(密封性能)、耐熱、耐天候老化性能，常用于制造建筑門窗或車輛密封條，使用壽命長。隨著防火安全要求的提高，現在越來越多的使用場合要求所用的橡膠材料具有阻燃性，特別是建筑領域、地鐵高速列車等人口聚集場所用橡膠材料，既要求優良的阻燃性能，又要求橡膠材料燃燒時低煙無毒，不造成二次污染和傷害。

三元乙丙橡膠(EPDM)屬非自補強橡膠，自身拉伸強度僅為2MPa左右，所以EPDM在使用時需要補強。炭黑是橡膠材料最合適的補強劑，但當其為白色或彩色制品時，通常選用二氧化硅（俗稱白炭黑）或納米級的淺色填料作為補強劑。

為了完善橡膠材料的性能，通常可通過在EPDM 的分子主鏈上接枝支鏈來改善EPDM 的自有不足。三元乙丙橡膠本身的自粘性和互粘性較差，使用馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠可以提高基體橡膠的自粘性，也可提高與無機填料的相容性，改善力學性能。將有機硅等半無機型聚合物引入到三元乙丙橡膠，利用半無機型聚合物優異的高、低溫力學性能，以及良好的隔熱、耐高溫性能和本體阻燃性能進一步改善三元乙丙制品的性能。

風擋系統是機車重聯以及車輛和車輛之間連接的關鍵部件，是乘務人員和旅客安全通行的通道。其除了要保證旅客通行安全外，還應具有良好的縱向伸縮性，橫向、垂向柔性，以承受和適應車輛之間在運行中的錯位和沖擊，保證機車車輛安全通過曲線和道岔。此外，還應具有一定的隔聲、隔熱、防塵以及氣密性。尤其是高速列車風擋，通常采用內、外風擋結合的方式，進一步提升對氣動噪聲和空氣阻力的控制。常見的高速列車用內風擋主要為密接式和折棚式兩種結構，外風擋則主要包括半包式裙板型橡膠外風擋組件、半包式U型橡膠外風擋組件及全包式高速列車外風擋組件。本申請涉及的橡膠材料特指作為淺色半包式U型橡膠外風擋組件中的橡膠膠囊（不含鋁型材等其它部件）。本發明采用改性的EPDM為基材，通過試驗篩選不同生膠配比、防老體系、補強體系以及硫化體系，已開發出性能達到或超過技術要求的淺色橡膠外風擋材料，實現外風擋膠囊的國產化，打破了日本產品在該領域的壟斷。

譚蓮影在《高速列車風擋用白色EPDM橡膠材料的研究應用》采用三元乙丙橡膠（EPDM）為基材，探討防老體系、填充體系以及硫化體系對白色橡膠外風擋橡膠材料性能的影響。結果表明：采用紫外吸收劑與光穩定劑并用的方式，可有效提高EPDM 膠料高溫、氙燈老化后的力學性能和抗黃變性；采用鈦白粉與白炭黑等白色填料并用的方式，可同時提高力學性能和抗黃變性；采用過氧化物硫化體系或二硫代氨基甲酸鹽類及秋蘭姆類促進劑的EPDM 材料色差更小，并成功開發出性能滿足技術要求的風擋橡膠材料。

但目前復興號上應用的產品要求已經明顯要多于或高于該論文所提及的實測性能，比如撕裂性能及耐高低溫（-40至80℃）性能，在高溫下橡膠變軟，膠囊形變外翻后超出車體，被高速風吹后容易掀翻及動態疲勞壽命下降。在低溫下，橡膠收縮，外風擋間隙超過10mm，容易引起內風擋的抖動。