CN102703017B - 一种高速铁路用道砟胶及制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速铁路用道砟胶，是一种高性能双组份聚氨酯胶粘剂，由聚醚多元醇、异氰酸酯及预聚物、催化剂、颜料及其它高性能助剂组成，其中，按重量百分比计：A组分是以40～90％的聚醚多元醇、2～10％的小分子扩链剂、0～10％的颜料、0～10％的助剂为原料，将各原料混合均匀后制成的混合物；B组分是以65～85％的多异氰酸酯、5～20％的增塑剂和5～30％的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体。本发明公开的高速铁路用道砟胶具有固化强度高、粘接效果好、施工方便等特点；在不使用任何底涂的情况下，对道砟起到良好的粘接效果；粘度低，渗透性好，反应时间可调，力学性能高，弹性好，无毒性刺激性气体排出，耐候性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速铁路用道砟胶，属于机械材料领域。
技术背景
当高速铁路列车以高达300多公里/小时的时速运行时，列车风可能会将有碴轨道旁的道碴带起，形成道碴飞扬，给高速行进的列车造成损坏，严重影响列车行驶的安全，同时，道碴飞散，给车站和铁路沿线带来极大的安全隐患。
在我国由于设计需要，在轨道设计中往往要求无砟轨道和有砟轨道同时并存，而无砟轨道与有砟轨道的刚度存在着相当大的差异，刚度的变换必须借助一个过渡段均匀的完成，以避免影响行车的舒适度和增加保养及维护的费用。因此在无砟轨道与有砟轨道之间，需要通过胶粘剂粘结道砟的方式加固过渡段。
聚氨酯胶粘剂与道砟粘接力强、延伸性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐老化以及对轨道和基材无腐蚀等特性，成为高速铁路用道砟胶的最佳选择。
因此，及时研究和开发高速铁路专用的高性能聚氨酯道砟胶，具有很好的实际意义和经济效益，随着高速铁路的快速发展，其应用前景将十分广阔。
发明内容
针对现有技术的需要，本发明的目的在于公开提供一种高速铁路用道砟胶及制备方法、使用方法，专用于高速铁路有砟轨道中道砟的粘接，在不施用任何底涂的情况下，对道砟起到良好的粘接。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高速铁路用道砟胶，是一种高性能双组份聚氨酯胶粘剂，由聚醚多元醇、异氰酸酯及预聚物、催化剂、颜料及其它高性能助剂组成，其中，按重量百分比计：
A组分是以40～90％的聚醚多元醇、2～10％的小分子扩链剂、0～10％的颜料、0～10％的助剂为原料，将各原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以65～85％的多异氰酸酯、5～20％的增塑剂和5～30％的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体。
在本发明中，所述的聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇等中的一种和/或一种以上的混合物，优选的分子量为400～2000的聚醚多元醇。
在本发明中，所述的异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的小分子扩链剂为1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、己二醇中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的颜料为炭黑、钛白粉等无机颜料。
在本发明中，所述的助剂为流平剂、抗氧剂、紫外吸收剂等中的一种和/或一种以上的混合物。所述的此类助剂通常为本领域技术人员所周知，本发明不做赘述。
进一步的，本发明还提供了所述高速铁路用道砟胶的制备方法，包括下述步骤：
A组分的制备方法：按重量百分比取制备A组分的各原料，包括：40～90％的聚醚多元醇、2～10％的小分子扩链剂、0～10％的颜料、0～10％的助剂；
在夹层反应釜内，先按配比加入聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，按配比依次加入其它原料，保持温度不变，反应0.5～1小时，降温至50℃以下，出料，过滤包装得到A组分；
B组分的制备方法：按重量百分比取制备B组分的各原料，包括：65～85％的多异氰酸酯、5～20％的增塑剂和5～30％的聚醚多元醇；
在夹层反应釜内，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入异氰酸酯，继续升温至70～80℃，反应1～2小时，降温至50℃以下，出料，过滤充氮气包装。
进一步的，本发明公开了所述高速铁路用道砟胶的使用方法，本发明所述的高速铁路用道砟胶，按体积比1∶1混合喷涂至高速铁路中有砟轨道的道砟表面上，通常是使用专用的喷涂设备进行喷涂，经渗透至一定厚度的道砟表面，在道砟表面上形成点对点的粘接，使有砟轨道形成统一的整体，均匀过渡到无砟轨道段，从而能有效地固定道床，避免道砟震动位移，减少铁轨路基磨损，降低列车行驶噪音，减少有砟轨道与无砟轨道的刚度差异，延长铁路的使用寿命。
如上所述，本发明的技术方案通过对聚氨酯预聚体结构的设计，扩链剂、增塑剂、填料、颜料的选择以及调整配比，配合适当的固化体系，使制得的胶粘剂具有固化强度高、粘接效果好、施工方便等特点。
本发明所述的高速铁路用道砟胶适用于高速铁路无砟轨道向有砟轨道的过渡段的道砟的粘接中，在不施用任何底涂的情况下，对道砟起到良好的粘接效果。
本发明所述的高速铁路用道砟胶粘度低，渗透性好，反应时间可调，力学性能高，弹性好，无毒性、刺激性气体排出，耐候性能优异。
具体实施方案
为便于理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在夹层反应釜内，先加入60％的Mn＝400～2000的低不饱和度低分子量聚醚多元醇、32％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入3％的颜料、4％的小分子扩链剂、1％的助剂，保持温度不变，在低速下搅拌2小时，然后研磨三遍，降温至50℃以下，出料，过滤包装得到A组分。
在夹层反应釜内，先加入10％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇、30％的增塑剂，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入75％的异氰酸酯，升温至70～80℃，保持温度不变，反应1～2小时，降温至50℃以下，出料，过滤，充氮气包装得到B组分。
实施例2
在夹层反应釜内，先加入40％的Mn＝400～2000的低不饱和度低分子量聚醚多元醇、20％的Mn＝400～2000的低不饱和度低分子量聚醚多元醇，32％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入3％的颜料、2％的小分子扩链剂、1％的助剂，保持温度不变，在低速下搅拌2小时，然后研磨三遍，降温至50℃以下，出料，过滤包装得到A组分。
在夹层反应釜内，先加入15％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇、10％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入75％的异氰酸酯，升温至70～80℃，保持温度不变，反应1～2小时，降温至50℃以下，出料，过滤，充氮气包装得到B组分。
实施例3
在夹层反应釜内，先加入40％的Mn＝400～2000的低不饱和度低分子量聚醚多元醇、20％的Mn＝400～2000的低不饱和度低分子量聚醚多元醇，32％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入3％的颜料、2％的小分子扩链剂、1％的助剂，保持温度不变，在低速下搅拌2h，然后研磨三遍，降温至50℃以下，出料，过滤包装得到A组分。
在夹层反应釜内，先加入15％的Mn＝400～2000的低不饱和度高分子量聚醚多元醇、10％的增塑剂，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入75％的异氰酸酯，升温至70～80℃，保持温度不变，反应1～2小时，降温至50℃以下，出料，过滤，充氮气包装得到B组分。
使用时按体积比1∶1混合，喷涂至高速铁路中有砟轨道的道砟表面上即可。
按上述方法制得的样品，在常温状态下养护7天后，经检验，主要性能见下表1：
表1性能测试结果
由上述数据可以看到，本发明的高速铁路用道砟胶通过对聚氨酯预聚体结构的设计，扩链剂、增塑剂、填料、颜料的选择以及调整配比，配合适当的固化体系，使制得的胶粘剂具有固化强度高、粘接效果好、施工方便等特点。。
以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高速铁路用道砟胶，是一种高性能双组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于按重量百分比计：
A组分是以40～90%的聚醚多元醇、2～10%的小分子扩链剂、0～10%的颜料、0～10%的助剂为原料，将各原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以65～85%的多异氰酸酯、5～20%的增塑剂和5～30%的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体；
其中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇中的一种或多种的混合物，分子量为400～2000；所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的混合物；
其中A组分与B组分的体积比为1：1。
2.根据权利1要求所述的高速铁路用道砟胶，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种的混合物。
3.根据权利1要求所述的高速铁路用道砟胶，其特征在于所述小分子扩链剂为1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇中的一种或多种的混合物。
4.根据权利1要求所述的高速铁路用道砟胶，其特征在于所述颜料为炭黑、钛白粉。
5.根据权利1要求所述的高速铁路用道砟胶，其特征在于所述助剂为流平剂、抗氧剂、紫外吸收剂中的一种或多种的混合物。
6.上述权利要求1-5任一权利要求所述高速铁路用道砟胶的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
A组分的制备方法：按重量百分比取制备A组分的各原料，包括：40～90%的聚醚多元醇、2～10%的小分子扩链剂、0～10%的颜料、0～10%的助剂；
在夹层反应釜内，先按配比加入聚醚多元醇，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，按配比依次加入其它原料，保持温度不变，反应0.5～1小时，降温至50℃以下，出料，过滤包装得到A组分；
B组分的制备方法：按重量百分比取制备B组分的各原料，包括：65～85%的多异氰酸酯、5～20%的增塑剂和5～30%的聚醚多元醇；
在夹层反应釜内，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为105～110℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入多异氰酸酯，继续升温至70～80℃，反应1～2小时，降温至50℃以下，出料，过滤充氮气包装。
7.上述权利要求1-5任一权利要求所述高速铁路用道砟胶的使用方法，其特征在于按体积比A组分：B组分为1：1混合，喷涂至高速铁路中有砟轨道的道砟表面上，经渗透至一定厚度的道砟表面，在道砟表面上形成点对点的粘接。
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