[发明专利]一种高性能高铁外风挡橡胶材料及其模压成型制备方法

说明书

一种高性能高铁外风挡橡胶材料及其模压成型制备方法。本发明涉及一种高性能高铁外风挡橡胶材料，其特征在于：其主要生产原料生胶基体、陶瓷基纳米复合材料、阻燃剂、纳米二氧化硅、增塑剂、交联剂，所述生胶基体为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶与硅烷改性的三元乙丙橡胶的混合物，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶与硅烷改性的三元乙丙橡胶适宜并用质量比为80：20～60：40。本发明的高铁外风挡三元乙丙橡胶，具有优良的力学性能、低烟无卤阻燃性能和耐高低温性能。

技术领域

本发明涉及高铁用外风挡橡胶材料，具体是一种高性能的三元乙丙橡胶及其模压成型方法，适用于制造高铁或动车上的外风挡胶囊。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)由于优良的弹性(密封性能)、耐热、耐天候老化性能，常用于制造建筑门窗或车辆密封条，使用寿命长。随着防火安全要求的提高，现在越来越多的使用场合要求所用的橡胶材料具有阻燃性，特别是建筑领域、地铁高速列车等人口聚集场所用橡胶材料，既要求优良的阻燃性能，又要求橡胶材料燃烧时低烟无毒，不造成二次污染和伤害。

三元乙丙橡胶(EPDM)属非自补强橡胶，自身拉伸强度仅为2MPa左右，所以EPDM在使用时需要补强。炭黑是橡胶材料最合适的补强剂，但当其为白色或彩色制品时，通常选用二氧化硅（俗称白炭黑）或纳米级的浅色填料作为补强剂。

为了完善橡胶材料的性能，通常可通过在EPDM 的分子主链上接枝支链来改善EPDM 的自有不足。三元乙丙橡胶本身的自粘性和互粘性较差，使用马来酸酐接枝三元乙丙橡胶可以提高基体橡胶的自粘性，也可提高与无机填料的相容性，改善力学性能。将有机硅等半无机型聚合物引入到三元乙丙橡胶，利用半无机型聚合物优异的高、低温力学性能，以及良好的隔热、耐高温性能和本体阻燃性能进一步改善三元乙丙制品的性能。

风挡系统是机车重联以及车辆和车辆之间连接的关键部件，是乘务人员和旅客安全通行的通道。其除了要保证旅客通行安全外，还应具有良好的纵向伸缩性，横向、垂向柔性，以承受和适应车辆之间在运行中的错位和冲击，保证机车车辆安全通过曲线和道岔。此外，还应具有一定的隔声、隔热、防尘以及气密性。尤其是高速列车风挡，通常采用内、外风挡结合的方式，进一步提升对气动噪声和空气阻力的控制。常见的高速列车用内风挡主要为密接式和折棚式两种结构，外风挡则主要包括半包式裙板型橡胶外风挡组件、半包式U型橡胶外风挡组件及全包式高速列车外风挡组件。本申请涉及的橡胶材料特指作为浅色半包式U型橡胶外风挡组件中的橡胶胶囊（不含铝型材等其它部件）。本发明采用改性的EPDM为基材，通过试验筛选不同生胶配比、防老体系、补强体系以及硫化体系，已开发出性能达到或超过技术要求的浅色橡胶外风挡材料，实现外风挡胶囊的国产化，打破了日本产品在该领域的垄断。

谭莲影在《高速列车风挡用白色EPDM橡胶材料的研究应用》采用三元乙丙橡胶（EPDM）为基材，探讨防老体系、填充体系以及硫化体系对白色橡胶外风挡橡胶材料性能的影响。结果表明：采用紫外吸收剂与光稳定剂并用的方式，可有效提高EPDM 胶料高温、氙灯老化后的力学性能和抗黄变性；采用钛白粉与白炭黑等白色填料并用的方式，可同时提高力学性能和抗黄变性；采用过氧化物硫化体系或二硫代氨基甲酸盐类及秋兰姆类促进剂的EPDM 材料色差更小，并成功开发出性能满足技术要求的风挡橡胶材料。

但目前复兴号上应用的产品要求已经明显要多于或高于该论文所提及的实测性能，比如撕裂性能及耐高低温（-40至80℃）性能，在高温下橡胶变软，胶囊形变外翻后超出车体，被高速风吹后容易掀翻及动态疲劳寿命下降。在低温下，橡胶收缩，外风挡间隙超过10mm，容易引起内风挡的抖动。