CN101824300A - 适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法。该方法包括：利用不同官能度的聚醚多元醇的组合，以及不同官能度的异氰酸酯按照一定比例的组合，在一定条件下合成聚氨酯预聚物；利用合成的预聚物，使用增塑剂、无机填料、潜伏性固化剂、有机硅偶联剂、润湿分散剂、催化剂按比例复配，即得到一种环保型无溶剂单组份聚氨酯粘合剂。该方法通过对不同官能度的聚醚多元醇及不同官能度的多异氰酸酯的组合设计以及无机填料的组合设计，特定偶联剂的选配，使制得的粘合剂具有很高的力学性能，对防水层、混凝土面、高强度挤塑板等多种基材附着力高，耐酸碱，耐候性能优异，同时具备良好的操作性，不需预混合，打开包装即可使用。

Description

适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及粘合剂制备领域，特点是涉及一种适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法。

背景技术

自2003年10月开始中国第一条快速客运专线投入运营以来，我国高速铁路技术蓬勃发展，短短的几年时间我国已建成了京津城际客运专线、石太客专、郑西高速铁路、武广高速铁路、甬台温客运专线、温福州客运专线、福厦客运专线多条高速铁路及客运专线，而目前仍有包括京沪、京石、合武、合宁、广深港、广珠、京秦、宁杭、杭甬、长吉、九昌、哈大、胶济、海南东环、大西等多条高速铁路已在建设中。

随着高速铁路建设工作的快速发展，高速铁路的等级不断提高，相应的技术标准及规范日益完善，对应用在高速铁路建设方面的化工材料也提出了越来越高的要求。特别是对用于粘合高铁滑动层与梁面防水层之间所用的粘合剂，在铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中相关技术提出要求，滑动层为桥上CRTSII型板式无砟轨道系统的组成部分，为“两布一膜”结构，即两层土工布夹一层土工膜的方式，其中的下层土工布通过胶粘剂粘在梁面防水层与梁面上。目前应用于高铁滑动层较多的是双组份聚氨酯粘合剂，这些双组份粘合剂需要在使用前按照固定比例现场调配，并且因为体系本身有一定的粘度，手工非常费力并且混合很难达到要求，多数需要机械方式才能搅拌均匀，适用期很短，调配完的胶粘剂需要一次性使用完毕，如不能一次性用完剩余部分只能报废，存在很大浪费。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法，可制得一种附着力高，耐酸碱，耐侯性能优异，同时具备良好操作性，不需预混合即可使用的粘合剂。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明实施例提供一种适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法，包括：

制备聚氨酯预聚物：

本步骤中所用各原料用量均按质量百分比计，将40～70％的聚醚二元醇、10～40％的聚醚三元醇、10～30％的二异氰酸酯，在加入0.005％～0.01％的锡类催化剂的情况下，在75～85℃温度下反应0.5～1.5h小时，之后加入5～20％的官能度不低于3的多异氰酸酯，在75～85℃温度下继续反应0.5～1.5h小时，得到聚氨酯预聚物；

制备粘合剂：

本步骤中所用各原料用量均按质量百分比计，将30～60％的上述制得聚氨酯预聚物、10～20％的增塑剂、20～50％的惰性无机填料、3～10％的活性无机填料、0.5～2％的潜伏性固化剂、0.5～1％的润湿分散剂、0.5～3％的硅烷偶联剂和0.01～0.1％的有机锡类催化剂混合均匀后，得到的单组份聚氨酯粘合剂，即为本发明粘合剂。

所述聚醚二元醇采用含四氢呋喃二醇嵌段的聚醚二元醇、环氧乙烷封端的聚氧化丙烯二醇、环氧丙烷封端的聚氧化丙烯二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任一种或任意几种。

所述聚醚三元醇采用平均分子量为300～6000的聚醚三元醇中的任一种或任意几种。

所述二异氰酸酯采用亚甲基二苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1.6己二异氰酸酯、异佛尔酮异氰酸酯中的任一种或任意几种。

所述锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中中的任一种或任意几种；

所述多异氰酸酯采用二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、TMP/TDI聚合物、TDI三聚体中的任一种或任意几种。

所述制备聚氨酯预聚物步骤制得的聚氨酯预聚物的NCO百分含量为2～5％。

所述增塑剂采用邻苯二甲酸二异壬酯、壬二酸二辛酯、磷酸三氯乙酯中的任一种或任意几种；

所述惰性无机填料采用1250目的轻质碳酸钙、1250目的微细滑石粉、800目的重质碳酸钙、微细二氧化硅粉末、1250目的煅烧高岭土、粉状炉法碳黑中的任一种或任意几种。

所述活性无机填料采用活性氧化锌、活性氧化钙、活性氢氧化钙、活性氧化铝、活性氢氧化铝中的任一种或任意几种；

所述的潜伏性固化剂采用恶唑烷类、酮亚胺类、醛亚胺类中的任一种或任意几种。

所述润湿分散剂采用比克化学公司的BYK969、BYK985、BYKANTI-TERRA-P中的任一种或任意几种；

所述有机硅偶联剂采用γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的任一种或任意两种；

所述有机锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中的任一种或任意几种。

本发明实施例提供的技术方案中，通过对不同官能度的聚醚多元醇及不同官能度的多异氰酸酯的组合设计以及无机填料的组合设计，特定偶联剂的选配，使制得的粘合剂具有很高的力学性能，对防水层、混凝土面、高强度挤塑板等多种基材附着力高，耐酸碱，耐侯性能优异，同时具备良好的操作性，不需预混合，打开包装即可使用，操作便捷，适用期长，充分满足施工要求，同时引入活性无机填料及潜伏性固化剂，使得该单组份粘合剂固化过程受湿度影响较小，该粘合剂本身力学性能高，无毒性、刺激性气体排出，完全符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种适用于高铁滑动层的单组份粘合剂的制备方法，该方法包括：

制备聚氨酯预聚物：

本步骤中所用各原料用量均按按质量百分比计，将40～70％的聚醚二元醇、10～40％的聚醚三元醇、10～30％的二异氰酸酯，在加入0.005％～0.01％的锡类催化剂的情况下，在75～85℃温度下反应0.5～1.5小时，之后加入5～20％的官能度不低于3的多异氰酸酯，在75～85℃温度下继续反应0.5～1.5小时，得到NCO百分含量为2～5％的聚氨酯预聚物；

制备粘合剂：

本步骤中所用各原料用量均按质量百分比计，将30～60％的上述制得聚氨酯预聚物、10～20％的增塑剂、20～50％的惰性无机填料、3～10％的活性无机填料、0.5～2％的潜伏性固化剂、0.5～1％的润湿分散剂、0.5～3％的硅烷偶联剂和0.01～0.1％的有机锡类催化剂混合均匀后，得到的单组份聚氨酯粘合剂，即为适用于高铁滑动层的单组分粘合剂。

上述方法的制备聚氨酯预聚物步骤中，所用的聚醚二元醇采用含四氢呋喃二醇嵌段的聚醚二元醇、环氧乙烷封端的聚氧化丙烯二醇，环氧丙烷封端的聚氧化丙烯二醇，四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任一种或任意几种；

所用的聚醚三元醇采用平均分子量为300～6000的聚醚三元醇中的任一种或任意几种的组合；

所用的二异氰酸酯采用亚甲基二苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1.6己二异氰酸酯、异佛尔酮异氰酸酯中的任一种或任意几种；

所用的锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中的任一种或任意几种；

所用的多异氰酸酯采用二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、TMP-TDI聚合物、TDI三聚体中的任一种或任意几种。

上述方法的制备粘合剂步骤中，所用的惰性无机填料采用1250目的轻质碳酸钙、1250目的微细滑石粉、800目的重质碳酸钙、微细二氧化硅粉末、1250目的煅烧高岭土、粉状炉法碳黑中的任一种或任意几种；

所用的潜伏性固化剂采用恶唑烷类、酮亚胺类、醛亚胺类中的任一种或任意几种；所用的有机硅偶联剂采用γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的任一种或任意两种；

所用的增塑剂采用邻苯二甲酸二异壬酯、壬二酸二辛酯、磷酸三氯乙酯等中的任一种或任意几种；所用的活性无机填料采用活性氧化锌、活性氧化钙、活性氢氧化钙、活性氧化铝、活性氢氧化铝等中的任一种或任意几种；

所用的润湿分散剂采用比克化学公司生产的BYK969、BYK985、BYK ANTI-TERRA-P等中的任一种或任意几种；

所用的有机锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中的任一种或任意几种。

本实施例的制备方法中，通过对不同官能度的聚醚多元醇及不同官能度的多异氰酸酯的组合设计以及无机填料的组合设计，特定偶联剂的选配，使制得的粘合剂具有很高的力学性能，对防水层、混凝土面、高强度挤塑板等多种基材附着力高，耐酸碱，耐侯性能优异，同时具备良好的操作性，不需预混合，打开包装即可使用，操作便捷，适用期长，可充分满足施工要求，同时引入活性无机填料及潜伏性固化剂，使得该单组份粘合剂固化过程受湿度影响较小，该粘合剂本身力学性能高，无毒性、刺激性气体排出，完全符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的要求。

实施例二

本实施例提供一种粘合剂的制备方法，是一种制备符合高铁滑动层粘接要求的单组份聚氨酯粘合剂的方法，该方法制得的粘合剂环保并有很高的粘接强度，使用时操作便捷，不需预混合，该制备方法具体包括：

制备聚氨酯预聚物：

将48质量份的聚醚二元醇(HSH-210)和25质量份的聚醚三元醇(HSH-310)和22质量份的亚甲基二苯二异氰酸酯，在0.005质量份的辛酸亚锡存在情况下，在75℃条件反应1.5小时，然后加入4.995质量份的二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯，75℃继续反应1.5小时，得到NCO百分含量范围为2～5％的聚氨酯预聚物；

粘合剂制备：

将45质量份的上述聚氨酯预聚物、12质量份的邻苯二甲酸二异壬酯、35质量份的惰性无机填料(其中含21质量份的1250目的微细滑石粉、6质量份的气相二氧化硅、8质量份的粉状炉法炭黑)，5质量份的活性氧化铝、1质量份的自制的酮亚胺，0.5质量份的BYK969、1.4质量份的γ-脲基三甲氧基硅烷和0.1质量份的辛酸亚锡混合均匀后即得一种环保的无溶剂的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的相关技术要求。

实施例三

本实施例提供一种符合高铁滑动层粘接要求的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，制得的粘合剂环保并有很高的粘接强度，使用时操作便捷，不需预混合，该制备方法具体包括：

制备聚氨酯预聚物：

将55质量份的含四氢呋喃二醇嵌段的聚醚二元醇和28质量份的聚醚三元醇(TMN-303)和13甲苯二异氰酸酯，在0.008质量份的二醋酸二丁基锡存在情况下，在80℃温度下反应1小时，然后加入3.992质量份的TMP-TDI聚合物，80℃继续反应1小时，得到NCO百分含量范围为2～5％的聚氨酯预聚物；

粘合剂制备：

将35质量份的上述聚氨酯预聚物、15质量份的壬二酸二辛酯、40质量份的惰性无机填料(其中含35质量份的800目的重质碳酸钙、5质量份的气相二氧化硅)，7质量份的活性氧化钙、1.2质量份的ZOLDINE RD-20，0.65质量份的BYK969、0.5质量份的异氰酸丙基三乙氧基硅烷和0.05质量份的二醋酸二丁基锡混合均匀后即得一种环保的无溶剂的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的相关技术要求。

实施例四

本实施例提供了一种符合高铁滑动层粘接要求的单组份聚氨酯粘合剂及其制备方法，该法制得的粘合剂环保并有很高的粘接强度，使用时操作便捷，不需预混合，该制备方法具体包括：

制备聚氨酯预聚物：

将50质量份的含聚醚二元醇(TDIOL-1000)和25质量份的聚醚三元醇(TEP-350)，和20质量份亚甲基二苯二异氰酸酯，在0.01质量份的二月桂酸二丁基锡存在情况下，85℃温度下反应0.5小时，然后加入4.99质量份的TDI三聚体，85℃继续反应0.5小时，得到NCO百分含量范围为2-5％的聚氨酯预聚物；

粘合剂制备：

将40质量份的上述聚氨酯预聚物、15质量份的磷酸三氯乙酯、40质量份的惰性无机填料(其中含30质量份的1250目的轻质碳酸钙、10质量份的粉状炉法炭黑)，3质量份的活性氧化锌、0.5质量份的ZOLDINE RD-40，质量份0.5质量份的BYK985、0.95质量份的γ-巯丙基三乙氧基硅烷和0.05质量份的二月桂酸二丁基锡混合均匀后即得一种环保的无溶剂的单组份聚氨酯粘合剂，该粘合剂符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的相关技术要求。

综上所述，本发明实施例的制备方法，通过对配方中不同官能度的聚醚多元醇及不同官能度的多异氰酸酯的组合设计以及无机填料的组合设计，特定偶联剂的选配，使制得的粘合剂具有很高的力学性能，对防水层、混凝土面、高强度挤塑板等多种基材附着力高，无毒性、刺激性气体排出，耐酸碱，耐侯性能优异，同时通过一种可以和空气中主要成分发生化学反应而产生能和异氰酸酯发生交联的活性物质以及潜伏性固化剂的引入使得该单组份粘合剂固化过程受湿度影响较小，同时具备良好的操作性，不需预混合，打开包装即可使用，操作便捷，适用期长，充分满足施工要求，完全符合铁道部《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道滑动层暂行技术条件》中对单组份聚氨酯粘合剂的技术要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，包括：

制备聚氨酯预聚物：

本步骤中所用各原料用量均按质量百分比计，将40～70％的聚醚二元醇、10～40％的聚醚三元醇、10～30％的二异氰酸酯，在加入0.005％～0.01％的锡类催化剂的情况下，在75～85℃温度下反应0.5～1.5h小时，之后加入5～20％的官能度不低于3的多异氰酸酯，在75～85℃温度下继续反应0.5～1.5h小时，得到聚氨酯预聚物；

制备粘合剂：

本步骤中所用各原料用量均按质量百分比计，将30～60％的上述制得聚氨酯预聚物、10～20％的增塑剂、20～50％的惰性无机填料、3～10％的活性无机填料、0.5～2％的潜伏性固化剂、0.5～1％的润湿分散剂、0.5～3％的硅烷偶联剂和0.01～0.1％的有机锡类催化剂混合均匀后，得到的单组份聚氨酯粘合剂，即为本发明粘合剂。

2.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚二元醇采用含四氢呋喃二醇嵌段的聚醚二元醇、环氧乙烷封端的聚氧化丙烯二醇、环氧丙烷封端的聚氧化丙烯二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任一种或任意几种。

3.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚三元醇采用平均分子量为300～6000的聚醚三元醇中的任一种或任意几种。

4.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯采用亚甲基二苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1.6己二异氰酸酯、异佛尔酮异氰酸酯中的任一种或任意几种。

5.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中的任一种或任意几种。

6.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述多异氰酸酯采用二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、TMP-TDI聚合物、TDI三聚体中的任一种或任意几种。

7.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：所述制备聚氨酯预聚物步骤制得的聚氨酯预聚物的NCO百分含量为2～5％。

8.如权利要求1所述的粘合剂的制备方法，其特征在于，

所述增塑剂采用邻苯二甲酸二异壬酯、壬二酸二辛酯、磷酸三氯乙酯中的任一种或任意几种；

所述惰性无机填料采用1250目的轻质碳酸钙、1250目的微细滑石粉、800目的重质碳酸钙、微细二氧化硅粉末、1250目的煅烧高岭土、粉状炉法碳黑中的任一种或任意几种。

9.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，

所述活性无机填料采用活性氧化锌、活性氧化钙、活性氢氧化钙、活性氧化铝、活性氢氧化铝中的任一种或任意几种；

所述的潜伏性固化剂采用恶唑烷类、酮亚胺类、醛亚胺类中的任一种或任意几种。

10.如权利要求1所述的适用于高铁滑动层的单组份聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，

所述润湿分散剂采用比克化学公司的BYK969、BYK985、BYKANTI-TERRA-P中的任一种或任意几种；

所述有机硅偶联剂采用γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的任一种或任意两种；

所述有机锡类催化剂采用二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二甲基锡、二辛基锡、二苯基锡中的任一种或任意几种。