Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений

Реферат

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок на основе изопренового и бутадиен-стирольных каучуков.

Известна резиновая композиция для подрельсовых прокладок по патенту № SU 1419995 (дата подачи заявки 1966.11.06, основной индекс МПК C08L 9/00) на основе смеси изопренового и бутадиен-стирольного каучуков, включающая следующие компоненты при их соотношении, мас.ч.:

Бутадиен-стирольный каучук	75,0
Изопреновый каучук	25,0
Сера	1,2-2,0
Окись цинка	3,8-4,5
N-Циклогексил-2-бенз-
тиазолилсульфенамид	1,4-1,6
N,N'-Дифенилгуанидин	0,5-0,7
Синтетические жирные кислоты
Фракции С17-С20	2,2-2,8
Каолин	38,0-42,0
Технический углерод	58,0-62,0
Резиновая крошка с размером частиц до
1 мм	10,0-15,0
Канифоль	2,8-3,2
Нефтяной битум	4,5-5,5
Воск	1.8-2,2
Фенил-β-нафтиламин	0,8-1,2
N-Фенил-N'-изопропил-
n-фенилендиамин	0,8-1,2
Смесь гексахлорпараксилола с
парафиновым углеводородом в массовом
соотношении 80:20	0,8-1,2
N-Нитрозодифениламин	0,4-0,6

Вулканизаты, полученные из резиновой смеси по указанному выше патенту, имеют низкую твердость и как следствие этого - недостаточный ресурс работоспособности подрельсовых прокладок.

Известна резиновая смесь для нашпальных прокладок по патенту № SU 1692993 (дата подачи заявки 1988.12.26, основной класс МПК C08L 9/00).

Указанная смесь включает изопреновый и бутадиен-стирольный каучуки, вулканизующию группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N,N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; каолин; технический углерод с удельной геометрической поверхностью 45-60 м²/г, нефтяной битум, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, масс.ч.:

Бутадиен-стирольный каучук
с содержанием стирола 22-25 мас.%	60,0
Изопреновый каучук	40,0
Сера	0,8-1,2
Окись цинка	4,5-5,5
N-циклогексил-2-бенз-тиазолилсульфенамид	1,5-2,0
N,N'-дитиодиморфолин	0,8-1,2
Синтетические жирные кислоты фракции C17-C20	0,8-1,2
Расплав w,w'-гексахлорпараксилола в защищенном воске
при их массовом соотношении (80-85):(15-20)	0,8-1,2
Каолин	38,0-44,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 45-60 м2/г	32,0-40,0
Нефтяной битум	4,5-5,5
Фенил-β-нафтиламин	0,8-1,2
N-Фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин	0,8-1,2

Данная резиновая смесь обеспечивает работоспособность прокладок до 1000 млн т.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту заявляемой резиновой смеси является резиновая смесь по патенту 2004137570/04 (дата подачи заявки 22.12.2004 г. С08L 9/00) для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%., каучук синтетический ЦИС 1-полиизопреновый и дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида, расплава w,w'-гексахлорпараксилола в защитном воске, N',N'-дитиодиморфолина, оксида цинка; синтетические жирные кислоты фракции С₁₇-С₂₀; N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин; нефтяной битум, каолин, технический углерод, вазелиновое масло и полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинон при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Синтетический каучук ЦИС-1, полиизопреновый	30,0-49,0
Каучук бутадиен-стирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	21,0-57,0
Каучук дивиниловый с содержанием звеньев
ЦИС-1,4 87-95% (СКД)	5,0-30,0
Сера	0,5-1,0
Оксид цинка	4,0-5,0
N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамида
(Сульфенамид «Ц»)	1,0-2,0
Синтетические жирные кислоты фракции С17-С20,	0,9-1,5
Нефтяной битум	4,0-5,0
Полимеризованный 2,2,4-триметил-
1,2-дигидрохинолин (ацетонанил)	1,0-2,0
N,N'-дитиодиморфолина (дитиоморфолин)	1,0-2,0
N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамина (диафен ФП)	1,0-2,0
Расплав w,w'-гексахлорпараксилола
в защитном воске при их массовом соотношении
соответственно 80-85:15-20 (гексол)	1,0-2,0
Каолин	20,0-40,0
Вазелиновое масло	1,0-2,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 45-60 м2/г	30,0-50,0

Прокладки-амморизаторы, полученные из данной резиновой смеси обладают высокой морозостойкостью, но недостаточным ресурсом работоспособности. Кроме того, в результате низкого коэффициента трения, каким обладают вулканизаты, полученные на основе данной резиновой смеси, прокладки-аммортизаторы в ходе эксплуатации неплотно прилегают к рельсовому пути, сбиваются и выходят из стоя раньше положенного срока.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке резиновой смеси для подрельсовых и нашпальных прокладок с улучшенными физико-механическими характеристиками, которые повысят эксплуатационные свойства прокладки, ее износостойкость и срок службы.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении жесткости, коэффициента трения и увеличении ресурса работоспособности вулканизатов, полученных из резиновой смеси.

Поставленная задача решается, а технический результат, на достижение которого направлено изобретение, обеспечивается тем, что резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, смесь дополнительно содержит каучук бутадиен-стирольный, каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

Каучук бутадиен-стирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%
(СКСМ-30 АРКМ-15)	60,0-70,0
Каучук дивиниловый с содержанием звеньев
ЦИС-1,4 87-95% (СКД)	5,0-10,0
Каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и
альфа-метилстирола от 58-68% (БСК-1904)	15,0-30,0
Синтетический каучук ЦИС-1,4 полиизопреновый (СКИ-3)	5,0-10,0
Сера	0,5-1,0
Оксид цинка (цинковые белила)	4,0-5,0
Тетраметилтиурамдисульфид (Тиурам-Д)	0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин (дитиоморфолин)	1,0-2,0
Стеариновая кислота (стеарин)	0,9-1,5
N-фенил-N'-изопропил-n-фенилендиамин (диафен ФП)	1,0-2,0
Полимеризованный 2,2,4-триметил-
1,2-дигидрохинолин (ацетонанил)	1,0-2,0
Нефтяной битум	4,0-5,0
Каолин	20,0-40,0
Технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 20-26 м2/г (П-701)	30,0-50,0
Тонкодисперсный осажденный
диоксид кремния (Росил-175)	20,0-25,0

Существенность отличительных признаков формулы объясняется:

введением каучука бутадиен-стирольного с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68%
(БСК-1904)	15,0-30,0 мас.ч
введением тонкодисперсного осажденного
диоксида кремния (Росил-175)	20,0-25,0 мас.ч
введением технического углерода с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г	30,0-50,0 мас.ч

Сущность изобретения и его осуществимость иллюстрируется примерами выполнения, приведенными в таблице 1.

Таблица 1.Примеры конкретного выполнения резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов.
Наименование ингредиентов	Содержание компонентов, мас.ч
Ближайший аналог	Заявляемая резиновая смесь
1	2	3
1. СКИ-3	49,0	10,0	10,0	5,0
2. СКС-30 АРКМ15	21,0	70,0	60,0	60,0
3. СКД	30	5,0	10,0	5,0
4. БСК-1904	-	15	20	30,0
5. Сера	1,0	1,0	1,0	1,0
6. Цинковые белила	4,9	4,9	4,9	4,9
7. Сульфенамид «Ц»	1,7	-	-	-
8. Тиурам-Д	-	1,7	1,7	1,7
9. Стеарин	1,0	1,0	1,0	1,0
10. Битум нефтяной	4,9	4,9	4,9	4,9
11. Диафен ФП	1,0	1,0	1,0	1,2
12. Ацетонанил	1,6	1,6	1,6	1,4
13. Вазелиновое масло	1,2	-	-	-
14. Дитиоморфолин	1,4	1,5	1,5	1,5
15. Гексол	1,0	-	-	-
16. Каолин	27,0	27,2	27,0	30,0
17. Техуглерод	43,5	50,0	43,5	35,0
18 Росил-175	-	20	23	25

Смесь готовят в резиносмесителе PC-71 по известной технологии.

Таблица 2.Последовательность ввода ингредиентов
Последовательность ввода ингредиентов и наименование операции	Начало операции с момента загрузки	Продолжительность операции
Роспуск бутадиен-стирольных каучуков, синтетического цис-1,4-
полиизопренового каучука и бутадиенового каучука	0	30''
Введение: оксид цинка, Тиурам-Д, стеарин	30''	30''
Смешение ингредиентов	1'	1'
Введение: ацетонанил, диафен ФП, дитиоформалин,	2'	30''
Введение: коолин, битум нефтяной,	2'30''	30''
Введение: технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м2/г, Росил-175	3'	30''
Смешение давлением	3'30''	1'30''
Выгрузка	5'	30''
Ввод серы на вальцах и перемешивание	5'30''	2'30''
Снятие резиновой смеси с вальцев:
начало среза	8'	2'
окончание среза	10'
Общее время смешения		10'

Таблица 3Результаты испытаний вулканизатов на основе резиновой смеси для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов
Показатели	По ТУ на изделие	Ближайший аналог	Вулканизат по предлагаемому изобретению
1	2	3
1. Условная прочность при растяжении, МПа, не менее	12,0	16,0	12,0	12,6	11,8
2. Относительное удлинение, %, не менее	250	340	260	300	320
3. Твердость по Шору, усл.ед. в пределах	60-75	70	91	90	90
4. Температурный предел хрупкости, °С, не выше	-45	-60	-63	-62	-62
5. Удельное объемное сопротивление, Ом·см, не менее	1·109	1·109	2·1010	2·1010	2·1010
6. Изменение относительного удлинения при разрыве после старения в воздухе после старения в воздухе (100±1)°С в течение 24±5 ч в пределах
-35-0	-27	-30	-30	-31
7. Относительная остаточная деформация при 20% статической деформации сжатия после старения в воздухе при 100°С в течение 24 ч, не более	35	32	36	34	37
8. Эластичность по отскоку, %, не менее	30	42	35	35	35
9. Истираемость, м3/ТДж, не более	140	90	85	85	85
10. Ресурс работоспособности, млн т. пропущенного груза	400	1000	1100	1100	1100
11. Коэффициент трения подошва рельса - прокладка	-	0,55	0,65	0,65	0,65

Как видно из таблицы 3, вулканизаты по предлагаемому изобретению имеют высокую твердость, повышенную работоспособность, хороший коэффициент трения и морозостойкость на уровне наиболее близкого аналога. При этом сохраняется уровень значений других показателей вулканизатов, достигнутых аналогичными решениями. Вулканизат резиновой смеси №2 имеет оптимальный комплекс физико-механических показателей.

Резиновая смесь для изготовления подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов рельсовых скреплений, включающая каучук бутадиен-стирольный с содержанием стирола 22-25 мас.%, каучук синтетический ЦИС 1,4-полиизопреновый, дивиниловый каучук с содержанием звеньев ЦИС-1,4 от 87 до 95%, вулканизующую группу, состоящую из серы, тетраметилтиурамдисульфида, N,N'-дитиодиморфолина, стеариновой кислоты и оксида цинка, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, нефтяной битум, каолин и технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит, каучук бутадиен-стирольный каучук с содержанием связанного стирола и альфа-метилстирола от 58-68% и тонкодисперсный осажденный диоксид кремния, а в качестве технического углерода - технический углерод с удельной геометрической поверхностью 20-26 м²/г при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас.ч.:

каучук бутадиен-стирольный
с содержанием стирола 22-25 мас.%	60-70
каучук дивиниловый с содержанием звеньев
цис-1,4 87-95%	5-10
каучук бутадиен-стирольный с содержанием связанного стирола и
альфа-метилстирола от 58-68%	15-30
синтетический каучук цис-1,4 полиизопреновый	5-10
сера	0,5-1,0
оксид цинка	4,0-5,0
тетраметилтиурамдисульфид	0,5-1,0
N,N'-дитиодиморфолин	1,0-2,0
стеариновая кислота	0,9-1,5
N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин	1,0-2,0
полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин	1,0-2,0
нефтяной битум	4,0-5,0
каолин	20,0-40,0
технический углерод с удельной
геометрической поверхностью 20-26 м2/г	30,0-50,0
тонкодисперсный осажденный диоксид кремния	20,0-25,0