CN102516912B - 一种无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚f热固性胶粘修补剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括双酚F环氧树脂主剂的调制、聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂的合成和聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂三个步骤。本发明制得的修补剂具有粘度低、固化温度低，固化迅速、体积稳定性好的特点，其应用前景相当广阔。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，制备的快速修补剂可广泛应用于高速铁路无砟轨道CRTS I和CRTS II型离缝和裂缝伤损形式的修补。
背景技术
高速铁路建设是复杂的系统工程，受施工不良、列车动荷载、雨雪侵蚀、环境温度等多种作用的影响，无砟轨道不可避免的产生如混凝土界面破损、CA砂浆受水侵蚀劣化、离缝和裂缝等病害。无砟轨道充填层的损坏将严重影响轨道的正常使用，如果不及时进行修补，在各种劣化因素的作用下，裂缝和离缝会不断扩展和加剧，将带来很大的安全隐患和经济损失。
常用的修补材料主要有无机修补材料、有机无机复合材料和有机聚合物修补材料。聚合物修补材料解决了无机修补材料粘结强度低、收缩率大的问题，提高了与基面之间的粘结强度和柔韧性，是一种综合性能优异的修补材料。常用的聚合物修补材料包括丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂。丙烯酸酯类修补材料在粘度较低，抗渗性和耐腐蚀性方面具有突出优势，但存在固化前期强度较低和流动性差问题；专利CN201110117338.1和CN201010146754.X中使用丙烯酸酯乳液改善修补硫铝酸盐水泥砂浆制备快速修补砂浆，其2h、1d抗压强度和粘度强度仅为较低，流动性较差；专利CN200910057208、CN201010102862和CN200510041693中聚氨酯树脂修补材料其固化时间长，粘度较高，收缩变形大，弹性高，力学强度不足的缺点，很难满足无砟轨道离缝和离缝的修补工艺对材料的要求。
CN02132751.3和CN03113923.X公开的环氧树脂修补材料具有固化后抗压、抗拉强度较高、收缩率小和粘结强度较高的特点，但存在固化反应速度较慢和温度较高、粘度较高和流动性较慢的缺点，无法满足快速修补破损部位的需求。因此降低环氧树脂的渗透流动性，提高固化时间的可控性和材料的韧性，降低体系 的粘度是无砟轨道离裂缝修补技术及其应用的关键。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种粘度低(10-100mPa·S)、流动密实性好、室温下快速固化、收缩率小、粘结强度高、易于施工和确保修补工艺在天窗时间内快速完成的修补剂的制备方法。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
经研究发现，与双酚A相比，双酚F环氧树脂粘度低、更好的耐溶剂性、固化后的力学性能更佳，可作为修补材料的主体材料；同时申请人还发现，聚硫醇-胺类复合固化剂在双组份环氧树脂固化过程中具有粘度低、力学强度高、且对环氧树脂的固化反应可控性强的特点，能够满足0～30℃施工条件的要求。
一种无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括双酚F环氧树脂主剂的调制、聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂的合成和聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂三个步骤，其特征在于：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将95-105份双酚F二缩水甘油醚、50-75份的活性稀释剂加入到反应容器中，40-60℃搅拌溶解1.8-2.2h，制备出粘度为75-100mPa·S双酚F环氧树脂主剂；
(2)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂的合成：将20-25份的2-2’-二巯基乙硫醚、20-25份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.2-0.5份三乙胺置于反应容器中，通入氮气保护，60-80℃搅拌反应7-8h，得到多支化结构的无色透明聚硫醇改性剂，然后加入200-250份缩胺固化剂，搅拌均匀保温反应1-2h后，得到粘度为10-30mPa·S的聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂；
(3)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取双酚F环氧树脂主剂145-155份，聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂50-75份，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
所述的用于无砟轨道离裂缝伤损的低粘度高渗透性快速修补剂的制备方法，其特征在于：所述的活性稀释剂选自1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或几种。所述的缩胺固化剂为105缩 胺环氧固化剂。
本发明与已有技术相比，具有如下优点及积极成果：
(1)选用自主研制的聚硫醇与缩胺类固化剂进行复合，与其它环氧固化剂相比，特点是固化温度低，固化迅速、薄层固化能力强和固化体积稳定性好；
(2)快速修补剂的初始粘度为10-100mPa·S，能够快速渗透到微细离缝和裂缝中，在无砟轨道裂缝修补材料的灌注中在10-15min内充满这块轨道板，流动密实性较好；
(3)固化修补胶的凝胶时间较短，能够在25-40min实现迅速固化，2h的力学强度大大超过规范要求，确保现场施工能够在铁路天窗时间内完成，大大减少了经济损失；
(4)双组份环氧树脂修补胶的抗老化性能好和与CA砂浆层和混凝土潮湿、干燥基面的粘结能力强，大大拓展了其应用范围；
(5)与其他双组份环氧树脂相比，该灌注胶除满足规范要求的同时，灌注厚度较高的情况下(灌注口附近)不出现暴聚现象，其应用前景相当广阔。
具体实施方式
实施例1：无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将100Kg双酚F二缩水甘油醚、50Kg活性稀释剂1，6-己二醇二缩水甘油醚加入到反应釜中，40℃搅拌溶解，制备出粘度为75mPa·S双酚F环氧树脂主剂
(2)聚硫醇-胺类复合固化剂的合成：将20Kg 2-2’-二巯基乙硫醚、25Kg三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.25Kg三乙胺置于氮气保护的反应釜中，60℃搅拌反应7h，然后加入215Kg 105缩胺环氧固化剂，搅拌均匀保温反应1.5h后得到粘度为10mPa·S复合固化剂；
(3)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取主剂15Kg、聚硫醇-胺类复合固化剂5Kg，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
实施例2：无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将100Kg双酚F二缩水甘油醚、75Kg的活性稀释剂1，6-己二醇二缩水甘油醚加入到反应釜中，40℃搅拌溶解，制备出粘度为65mPa·S双酚F环氧树脂主剂；
(2)聚硫醇-胺类复合固化剂的合成：将20Kg 2-2’-二巯基乙硫醚、25Kg三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.25Kg三乙胺置于氮气保护的反应釜中，60℃搅拌反应7h，然后加入200Kg缩胺固化剂，搅拌均匀保温反应1.5h后得到粘度为10mPa·S复合固化剂；
(3)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取主剂15Kg、聚硫醇-胺类复合固化剂7.5Kg，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
实施例3：无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将100Kg双酚F二缩水甘油醚、50Kg活性稀释剂1，4-丁二醇二缩水甘油醚加入到反应釜中，40℃搅拌溶解，制备出粘度为75mPa·S双酚F环氧树脂主剂；
(2)聚硫醇-胺类复合固化剂的合成：将25Kg的2-2’-二巯基乙硫醚、25Kg份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.5Kg三乙胺置于氮气保护的反应釜中，60℃搅拌反应8h，然后加入200Kg缩胺固化剂，搅拌均匀保温反应1h后得到粘度为10mPa·S复合固化剂；
(3)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取主剂15Kg、聚硫醇-胺类复合固化剂5Kg，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
对比实施例1：无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将100Kg双酚F二缩水甘油醚、50Kg活性稀释剂1，4-丁二醇二缩水甘油醚加入到反应釜中，40℃搅拌溶解，制备出粘度为75mPa·S双酚F环氧树脂主剂；
(2)聚硫醇-胺类复合固化剂的合成：将25Kg的2-2’-二巯基乙硫醚、25Kg份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.5Kg三乙胺置于氮气保护的反应釜中，60℃搅 拌反应8h后得到粘度为10mPa·S聚硫醇固化剂；
(3)聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取主剂15Kg、聚硫醇固化剂5Kg，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
对比实施例2：无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括：
(1)双酚F环氧树脂主剂的调制：将100Kg双酚F二缩水甘油醚、50Kg活性稀释剂1，4-丁二醇二缩水甘油醚加入到反应釜中，40℃搅拌溶解，制备出粘度为75mPa·S双酚F环氧树脂主剂；
(2)固化：取主剂15Kg、缩胺固化剂5Kg，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
应用实例1：
将上述固化成型后的低粘度高渗透性修补胶按照铁科院关于《高速铁路无砟轨道养护维修管理办法》CRTS I型板式无砟轨道砂浆离缝伤损修补方法进行测试，检测结果如下：
应用实例2：
将上述固化成型后的低粘度高渗透性修补胶按照铁科院关于《高速铁路无砟轨道养护维修管理办法》CRTS I型板式无砟轨道砂浆层裂缝伤损修补方法进行测试，检测结果如下：
应用实例3：
将上述固化成型后的低粘度高渗透性修补胶按照铁科院关于《高速铁路无砟轨道养护维修管理办法》CRTS II型板式无砟轨道砂浆离缝伤损修补方法进行测试，检测结果如下：
由上述实验结果可知，聚硫醇固化剂固化环氧树脂其凝胶时间过快，但1d的拉伸强度较低，甚至不能满足CRTS I离缝对修补材料的要求；而单一的缩胺固化剂固化成型的环氧固化胶其凝胶时间过长，2h的力学强度无法满足高速铁路无砟轨道离裂缝规范要求；利用两者进行复合改性固化剂与双酚F环氧树脂进行固化反应，其力学强度、凝胶时间、粘度、弹性模量和收缩率都能符合无砟轨道对修补材料要求。
Claims (2)
1.一种无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，包括双酚F环氧树脂主剂的调制、聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂的合成和聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂三个步骤，其特征在于：
(1) 双酚F环氧树脂主剂的调制：将95-105份双酚F二缩水甘油醚、50-75份的活性稀释剂加入到反应容器中，40-60℃搅拌溶解1.8-2.2h，制备出粘度为75-100mPa·s双酚F环氧树脂主剂；
(2) 聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂的合成：将20-25份的2-2’-二巯基乙硫醚、20-25份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和0.2-0.5份三乙胺置于反应容器中，通入氮气保护，60-80℃搅拌反应7-8h，得到多支化结构的无色透明聚硫醇改性剂，然后加入200-250份缩胺固化剂，搅拌均匀保温反应1-2h后，得到粘度为10-30mPa·s的聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂；
(3) 聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂固化双酚F环氧树脂：取双酚F环氧树脂主剂145-155份，聚硫醇-缩胺类复合改性固化剂50-75份，经双组份打胶机静态混合后灌注到无砟轨道离裂缝伤损部位，待快速固化成型后得到低粘度高渗透性修补剂。
2.根据权利要求1所述的无砟轨道离裂缝伤损专用复合固化剂改性双酚F热固性胶粘修补剂的制备方法，其特征在于：所述的活性稀释剂选自1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或几种，所述的缩胺固化剂为105缩胺环氧固化剂。
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