浅谈铁路高强弹性体垫板的研制 中国铁路成都局集团有限公司成都桥路大修段四川成都610084摘要：铁道上使用的橡胶垫板自诞生以来，已延续使用了二十余年但随着铁路的跨越式发展，在运速、重载、高密度运行的情况下，对线路的减震性能，线路框架稳定性提出了更高的要求但由于橡胶垫板本身材质性能所限已不适应当前铁路运输的形势，重负之下产生了一系列问题，引发了“综合症”，承轨槽磨损严重，小半径区段轨枕切槽、钢轨产生波形磨损，垫板压溃、变形、失效、粘接轨底的情况屡有发生极大的增加了铁路工务站段的施工工作量和线路维修成本，对于橡胶垫板“先天不足”的弊病，施工单位深受其害，反映强烈，成为令人头痛的“老大难”关键词：铁道；橡胶垫板；性能；工务；施工一、老型橡胶垫板存在的不足之处通过收集了大量铁路线路不同区段（曲线、桥梁、隧道）、不同工作环境（高温和严寒地段，酸雨地段）的失效垫板进行认真的分析和比较，发现橡胶垫板破损情况相对严重：有的被压垮压烂、有的表面发粘如有溶解、有的僵硬失去弹性同时对失效垫板区段的钢轨、轨枕和线路几何尺寸的破坏进行技术评估和恢复性维修的探讨，并对尚未完全失效的垫板做了破坏性试验和测试，找出橡胶垫板的不足之处主要有：1、动静刚度不足。
垫板主要功能是抗震、减震、吸震和缓冲作用，动刚度是列车运行中复数力与复数位移的比值而其动刚度不足所以在列车运行的诸多外力的主要作用下过早失效而影响构件动刚度的最直接原因是构件的静刚度和其材质所决定的阻尼效应2、环境条件适应性差橡胶垫板对高温和严寒比较敏感，在空气中尤其是酸雨或强紫外线照射下老化进程较快我们在调查垫板失效情况时发现：高寒地区橡胶垫板过硬，弹性差，造成轨枕伤损和切槽现象，而且起不到减震、吸震作用，而在高温地区橡胶垫板会发生蠕变，压死粘于轨底现象，造成钢轨的波形磨损和线路长平不稳定现象，这些弊端是由于橡胶材质本身决定的3、使用寿命短即使在使用环境较好的区段也因列车的高速、重载、高密度运行而不堪重负究其根本是材料分子结构松散，键间链合不强而造成在这些缺点下还需要满足一定条件的拉伸强度、硬度、工作电阻、扯断伸长率综上所述，橡胶垫板失效的主要原因首先是材质，其次是结构二、材料选择1、产品材料在查阅了国内外相关技术资料和多方咨询相关部门的工程技术人员，我们选择了聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚醚共聚而成的新型弹性体（TPEE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯这两种材料2、材料分析聚对苯二甲酸乙二醇酯：聚对苯二甲酸乙二醇酯（英文：Polyethyleneterephthalate，简称PET），由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。
属结晶型饱和聚酯，为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽是生活中常见的一种树脂，可以分为APET、RPET和PETG在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好聚醚：又称聚乙二醇醚，是目前销售量最大的一种合成油它是以环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等为原料，在催化剂作用下开环均聚或共聚制得的线型聚合物聚对苯二甲酸丁二醇酯：聚对苯二甲酸丁二醇酯（英文名PolyButyleneTerephthalate；简称PBT）又名聚四亚甲基对苯二甲酸酯（PolyTetramethyleneneTerephthalate），是通过对苯二甲酸和1，4-丁二醇缩聚制成的聚酯是最重要的热塑性聚酯，五大工程塑料之一PBT为乳白色半透明到不透明、半结晶型热塑性聚酯具有高耐热性、可以在140℃下长期工作，韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数在选择主材料的过程中我们发现这种聚合物早以存在，通过聚酯和聚醚的嵌段共聚生成了聚酯热塑性弹性体（TPEE），再加入聚对苯二甲酸丁二醇酯增强耐热性、耐疲劳性等。
力学性能：通过对比例的调节，TPEE的硬度可以从邵氏30-82D，其弹性和强度介于橡胶和塑料之间与其它热塑性弹性体相比，在低应变条件下，TPEE模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高当以模量为重要的设计条件时，用TPEE可缩小制品的横截面积，减少材料用量TPEE具有极高的拉伸强度与聚氨酯（TPU）相比，TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多，用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件前者可以承受更大的负载在室温以上，TPEE弯曲模量很高，而低温时又不象TPU那样过于坚硬因而适宜制作悬臂梁或扭矩型部件，特别适合制作高温部件TPEE低温柔顺性好，低温缺口冲击强度优于其他TPE，耐磨耗性与TPU相当在低应变条件下，TPEE具有优异的耐疲劳性能，这一特点与高弹性相结合，使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料，齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带均可采用冷热性能：TPEE具有优异的耐热性能，硬度越高，耐热性越好；TPEE在110～140℃连续加热10h基本不失重，在160℃和180℃分别加热10h，失重仅为0.05%和0.1%，因而TPEE的使用温度非常高，短期使用温度更高，能适应汽车生产线上的烘漆温度（150～160℃），并且它在高低温下机械性能损失小。
TPEE在120℃以上使用，其拉伸强度远远高于TPU，此外TPEE还具有出色的耐低温性能，TPEE脆点低于-70℃并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40℃下长期使用由于TPEE在高、低温时表现出的均衡性能，它的工作温度范围非常宽，可在-70～200℃使用耐化学介质：TPEE具有极佳的耐油性，在室温下能耐大多数极性液体化学介质（如酸、碱、胺二醇类化合物），其耐化学品的能力随其硬度的提高而提高TPEE对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能是很好的TPEE在很多不同条件下，如在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下，化学稳定性优良材料应用范围：TPEE主要用于要求减震、耐冲击、耐曲挠、密封性和弹性、耐油、耐化学品并要求足够强度的领域如：聚合物改性、汽车部件、耐高低温电线护套、液压软管、鞋材、传动皮带、旋转成型轮胎、挠性连轴节、消音齿轮、电梯滑道、化工设备管道阀件中的防腐耐磨耐高低温材料等总之，橡胶垫板之所以会出现这些问题，主要是其材质从本质上跟不上要求所以通过对TPEE材料的多项优点（良好的抗蠕变，抗冲击和抗疲劳性能高冲击强度和良好的低温柔韧性温度上升时保持良好的性能良好的对化学物质，油品，溶剂和天气的抵抗能力。
高抗撕裂强度及高耐摩擦性能易加工且具经济性）我们以TPEE为主材料制造了高强弹性体垫板进行试用，目前使用的反馈情况较好，达到了预期目的 -全文完-。