CN102220104A

CN102220104A - 铁路道砟粘接剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102220104A
Application number: CN201110086962XA
Authority: CN
Inventors: 张亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明涉及一种无溶剂聚氨酯胶粘剂的制备方法和施工方法，是由聚醚多元醇、多元胺、颜料、异氰酸酯等物质所组成，主要应用于高速铁路过渡段道砟以及普通铁路道砟的固定与粘接，也可用其它工程领域。本发明的胶粘剂具有力学强度高，耐候性好，抗撕裂性能好，无溶剂，成本低，施工操作简单等优点。

Description

铁路道砟粘接剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种用于高速铁路道碴粘接的聚氨酯胶粘剂，主要应用于高速铁路过渡段道砟以及普通铁路道砟的固定与粘接，它可用于隧道入口固定行车道的通道，桥上固定行车道的通道；在铁轨施工中道碴肩部的保护；在干燥条件下、含水条件下以及承压水条件下的地上建筑、地下建筑和结构工程中用于传力密封填充裂缝、孔隙和孔洞。在松散岩石区域、岩石区域以及类似区域内，用于密封和加固裂缝和孔洞；在饮水设备中、管接头处等用于密封渗漏处。

背景技术：

随着中国国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，中国高速铁路的建设全面展开，中国高速铁路不仅填补了中国运输体系中的缺失，而且在中国经济发展中也具有非常重要的战略意义。2008年8月1日，在举世瞩目的北京奥运会前夕，具有划时代意义的我国第一条运营时速350公里、具有世界一流水平的高速铁路一全长120公里的京津城际铁路正式开通运营，北京到天津直达运行时间在30分钟以内。

为了确保列车运行舒适度平稳性和可靠性，德国博格公司非常注重无碴轨道与有碴轨道刚度的过渡处理，他们采取了胶结过渡段的措施以确保刚度匀顺过渡，见图1为无碴轨道和有碴轨道过渡段。

由于列车运营速度高达350公里/小时，这就使得列车高速运行时，列车风将有碴轨道旁的道碴带起，形成道碴飞扬，会给高速行进的列车造成损坏，严重影响列车行驶的安全。除道碴飞散到车站和铁路沿线等不安全情况外，如果道碴飞散到钢轨上，经车轮滚压有可能造成钢轨的伤损，严重者也会危及行车安全。为防止在列车高速运行时引起道碴飞扬，需要对高速铁路轨道旁的道碴进行固定。过渡段会常年承受火车重复载荷的冲击，这就要求粘接剂满足相应的抗压强度、粘接强度和抗折强度等一系列力学性能指标的要求。由于铁路道床碴石常年暴露于各种严峻的自然环境下，要具有良好的耐久性及耐候性；在雨水、霜雾环境下要具有良好的耐候性；在北方冬季环境下要具有良好的低温性能；同时由于碴石中所含的硅、钙、等离子在水的作用下会生成碱性溶液，因此要求粘接产品具有良好的耐碱性。同时，高铁施工时还要求碴石的固定属于石头与石头之间的点对点之间的粘结，要求粘结剂粘结后，石头与石头之间存在缝隙，能够渗水；还要求粘结剂无污染、固化速度适当、方便在野外施工、便于保存和运输等。这些因素对所应用的胶粘剂提出了很高的要求。

本发明提供的聚氨酯胶粘剂为无溶剂双组份反应型聚氨酯胶粘剂，其利用A组份的-NCO与B组份的-OH之间的反应，并通过双组份撞击混合喷涂施工，具有低成本，无毒环保，力学性能好，耐侯性能好，施工效率高等优势。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种无溶剂、成本低、耐候性好、综合力学性能好的无溶剂聚氨酯胶粘剂。

一种无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，A组分是由多异氰酸酯所组成。B组分是由聚醚多元醇(15％-80％)、扩链剂(8％-30％)、多元胺(1％-10％)、颜料(0.5％-3％)等物质所组成；所述A、B两组份按照异氰酸酯指数在0.85-1.2之间进行配合使用。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述A组分的异氰酸酯基团含量为5-35％；

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述A组分是平均官能度为2-10的多异氰酸酯或其混合物；

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的多异氰酸酯为采用HDI(六次甲基二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、HMDI(二环己基甲烷二异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、BDI(丁二异氰酸酯)，选取其中的一种或几种。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述B组分中的聚醚多元醇采用一元聚醚多元醇、二元聚醚多元醇、三元聚醚多元醇、聚合物多元醇中的一种或几种混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的聚醚多元醇的羟基当量为200-20000，其官能度在2-4之间；

所述的聚醚多元醇为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚氧化丙烯四醇醚、以及上述的一种或几种的共聚物，选取其中的一种或多种。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述B的多元胺作为催化剂，其中包括三亚乙基二胺、五甲基二亚环己胺、二甲基乙醇胺、四甲基乙二胺、N-甲基吗啉、三乙胺中的一种或几种混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述B组份中还包括助剂，所述助剂包括加入抗氧剂、紫外线吸收剂等稳定助剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和芳香族仲胺类抗氧剂，例如CIBA公司的IRGANOX1010、1076、1098等抗氧剂；抗紫外剂是指苯并三唑类化合物紫外吸收剂，例如TINUVINP、TINUVIN 327、TINUVIN 328等紫外吸收剂。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述B组份中还加入0.5％-3％的颜填料，包括碳酸钙、白炭黑、钛白粉、炭黑其中一种或是它们的混合物。

一种聚氨酯道砟胶胶粘剂的制备方法，其特征在于：将20％-60％的二苯基甲烷二异氰酸酯和30％-70％异佛尔酮二异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，均匀搅拌，搅拌0.5小时，取样分析，冷却出料；

所述B组份的制备方法是：聚醚多元醇(15％-80％)、扩链剂(8％-30％)；如果加入颜填料，则首先把颜填料与部分B组份中的聚醚多元醇制成混合物，然后用研磨设备分散成色浆，最后按照配方把研磨好的色浆、剩余部分聚醚多元醇、扩链剂、催化剂、助剂加入到反应釜中，利用高速剪切分散设备进行高速搅拌，温度升高到80度，抽真空压力小于-0.09MPa，继续升温到105度，减压脱水2小时后，取样分析，合格后冷却出料；

所述A、B两组份按照异氰酸酯指数在0.85-1.2之间进行配合使用。一种聚氨酯道砟胶胶粘剂的施工方法，其特征在于：将A组分和B组分在喷涂设备按照体积比1∶1进行计量、加压后，通过喷枪按照施工用量均匀喷涂在道砟表面，进行道砟的粘接。

本发明的聚氨酯胶粘剂低成本、无污染、快速固化、适用性能强的碴石粘接剂，且其制备操作工艺简单、成本较低，主要应用于高速铁路过渡段道砟的胶接以及普通铁路道砟的固定与粘接。

本发明的聚氨酯胶粘剂由于其优异的综合性能，它可用于隧道入口固定行车道的通道，桥上固定行车道的通道。在铁轨施工中道碴肩部的保护。在干燥条件下、含水条件下以及承压水条件下的地上建筑、地下建筑和结构工程中用于传力密封填充裂缝、孔隙和孔洞。在松散岩石区域、岩石区域以及类似区域内，用于密封和加固裂缝和孔洞。在饮水设备中、管接头处等用于密封渗漏处。

具体实施方式：

以下给出几个典型实施例，但本发明并不局限在以下实施例中。

实施例1

A组份多异氰酸酯比例

将50％二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和50％异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)加入到有氮气保护的反应釜中，均匀搅拌，搅拌0.5小时，取样分析，冷却出料；

B组份配方表

组分成分	含量(重量百分比)
		TMN500(天津三石化)	61.7
2000D(天津大沽)	18.1
		Tiol 1000(天津三石化)	12.3
三乙胺	3.1
		IRGANOX1076	2.1
TINUVIN 328	1.2
		颜料(德固赛)	1.5

实验制备：

设备：温度计，搅拌马达与搅拌器，有干燥管的回流冷凝器和半圆形加热器的四口烧瓶-搅拌设备。

操作：先将1.5％的颜料与全部Tiol 1000聚醚多元醇用高速剪切设备混合均匀，然后用沙磨机将该混合物制造成粒径小于50微米的色浆。然后按照配方把研磨好的色浆、剩余部分聚醚多元醇、扩链剂、催化剂、助剂加入到反应釜中，利用高速剪切分散设备进行高速搅拌，温度升高到80℃，抽真空压力小于-0.09MPa，继续升温到105℃，减压脱水2小时后，取样分析，合格后冷却出料；

施工方法：

将A、B组份在室温适用高压对撞混合设备按照体积比1∶1喷涂，主机压力设定为60Kg/cm²，环境温度为23℃，环境湿度为50％，喷涂所得到的道砟胶进行性能测试。测试结果如下：

项目名称	检测结果
		适用时间(min)	14
抗压强度(MPa)	55
		抗折强度(MPa)	12.3
抗拉强度(MPa)	16
		斜街面剪切强度(MPa)	14.7
撕裂强度(N/mm)	53
		硬度(邵A)	85

实施例2

A组份多异氰酸酯比例

将34％二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和66％异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)加入到有氮气保护的反应釜中，均匀搅拌，搅拌0.5小时，取样分析，冷却出料；

B组份配方表

组分成分	含量(重量百分比)
		TMN500(天津三石化)	51.4
2000D(天津大沽)	23.3
		Tiol 1000(天津三石化)	17.4
三乙胺	3.1
		IRGANOX1076	2.1
TINUVIN 328	1.2
		颜料(德固赛)	1.5

实验制备：

施工方法：

将A、B组份在室温适用高压对撞混合设备按照体积比1∶1喷涂，主机压力设定为60Kg/cm²，环境温度为25℃，环境湿度为40％，喷涂所得到的道砟胶进行性能测试。测试结果如下：

项目名称	检测结果
		适用时间(min)	17
抗压强度(MPa)	61
		抗折强度(MPa)	14.7
抗拉强度(MPa)	15
		斜街面剪切强度(MPa)	17.2
撕裂强度(N/mm)	59.1
		硬度(邵A)	87

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于，其由A、B两组分组成，A组分是由多异氰酸酯组合物所组成，B组分是能与异氰酸酯反应的多官能组合物，B组分还包括抗以下助剂：氧化剂、抗紫外剂、颜料。

2.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其中A组分为具有两个异氰酸酯基团或多个其他官能团的化合物或者它们的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其中异氰酸酯基团含量为5-35％。

4.根据权利要求3所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其中A组分是平均官能度为2-10的多异氰酸酯或其混合物。

5.根据权利要求1或2所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其中能与异氰酸酯反应的多官能组合物包括一种或多种多元胺和/或一种或多种聚醚多元醇化合物。

6.根据权利要求5所述的特征在于，所述的聚醚多元醇采用一元聚醚多元醇、二元聚醚多元醇、三元聚醚多元醇、聚合物多元醇中的一种或几种混合物。

7.根据权利要求5所述的特征在于，所述的多元胺作为催化剂，其中包括三亚乙基二胺、五甲基二亚环己胺、二甲基乙醇胺、四甲基乙二胺、N-甲基吗啉、三乙胺中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂和芳香族仲胺类抗氧剂。

9.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于抗紫外剂是苯并三唑类化合物。

10.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯胶粘剂，其特征在于颜料包括碳酸钙、白炭黑、钛白粉、炭黑其中一种或是它们的混合物。

11.一种对道砟形成粘接的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a)提供权利要求1-10任一项所述的液态的双组分的聚氨酯胶粘剂，b)将A组分和B组分用喷涂设备按照体积比1∶1混合，以及c)将该混合物作为胶粘剂按照施工用量喷涂在道砟表面。