CN103087667B - 一种聚氨酯道砟胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氨酯道砟胶及其制备方法。该聚氨酯道砟胶由分开放置的复合组分A和复合组分B组成，其中，所述复合组分A为将包括50～80重量份不饱和多官能度聚醚，10～50重量份聚醚二元醇和0.01～0.1重量份催化剂的混合物在80～120℃下反应1～5小时的产物；所述复合组分B为包括70～95重量份异氰酸酯和5～30重量份增塑剂的混合物。本发明聚氨酯道砟胶具有粘度低、反应速度快、施工方便、效率高等特点，能方便地应用于高速铁路有砟轨道上，大幅提高道砟和道床的整体性能，特别是安全性能。<pb pnum="1" />

Description

一种聚氨酯道砟胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯道砟胶及其制备方法。

背景技术

铁路高速化是当今世界各国铁路现代化发展的必然趋势。高速铁路带来了环境的改善、土地和能源的节约、运输模式的变化、交通运输外部成本的降低；高速铁路具有速度快、安全舒适、比高速公路占地少、比飞机能耗低、运输能力强等优点，为世界经济的发展和改善人们的生活水平起到了不可忽视的促进作用。在我国，为了加快经济的发展，正在大力发展高速(快速)铁路来改善我国铁路交通运输的落后面貌，并取得了巨大的成功，预计到2020年将建成客运专线1万公里。我国的高速铁路以技术创新与高质量服务，提高了市场竞争力，扩大了铁路运输市场份额，也改善了铁路运输的社会形象，为我国国民经济的发展作出了贡献。但是高速铁路发展还要进一步解决好舒适、安全、性能、成本和环保等问题，就必须发展适合我国国情的高速技术体系，实现铁路技术装备现代化。

随着轨道交通的发展，列车速度已经由原来几十公里每小时，发展到350km/h，当列车高速通过时，会增加列车与轨道的振动，引起列车与轨道结构作用力的增加，影响轨道结构的稳定以至危及行车安全。轨道包含有砟轨道和无砟轨道两种，其中无砟轨道就是用混凝土底座取代了道砟；根据具体情况不同，几乎所有的高速铁路均会用到两种轨道结构。当高速列车从无砟轨道向有砟轨道过渡时，会引起车辆-轨道系统冲击；另外随着通过总重增加，将会形成轨面不平顺，轨面不平顺进一步加剧车辆-轨道系统振动，恶性循环，严重影响轨道的使用和旅客乘坐舒适性。另外，巨大的冲力会导致道砟的振动、道床粉化，严重时甚至会造成道砟飞溅，造成道床坍塌严重，带来极大的安全隐患。日本采用铁丝网防止道砟飞溅，而国内采用道砟胶防止道砟飞溅或采用道砟胶增强道床稳定等，延长道床的养护维修周期。

目前采用的道砟胶包括不饱和树脂组合物、基于橡胶的溶液组合物、以及聚氨酯胶黏剂等，均存在粘度较大、无法喷雾施工的问题；另外凝胶化时间较长、对施工环境要求高等也影响施工的效率和难度。

发明内容

因此，本发明的目的是解决以上树脂粘度大带来的施工问题，提供一种低粘度、可用于喷雾施工的聚氨酯道砟胶及其制备方法。该道砟胶具有喷涂均匀、可控的优点，不但可大幅提高施工效率、有效缩短施工工期；而且低的粘度能保证道砟胶均匀渗入道砟底层，可大幅提高道砟的整体性能。此外，该道砟胶还具有很好的韧性、耐水性和耐低温性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明提供了一种聚氨酯道砟胶，该聚氨酯道砟胶由分开放置的复合组分A和复合组分B组成，其中，所述复合组分A为将包括50～80重量份不饱和多官能度聚醚，10～50重量份聚醚二元醇，0.01～0.1重量份催化剂和1～10重量份辅料的混合物在80～120℃下反应1～5小时的产物；所述复合组分B为包括70～95重量份异氰酸酯和5～30重量份增塑剂的混合物。

根据本发明提供的聚氨酯道砟胶，其中，以100重量份的组分A为基准，所述辅料可以为本领域常用的各种辅料，例如，可以包括1～10重量份的扩链剂，0～30重量份的填料，1～5重量份的抗氧化剂和1～5重量份的增塑剂。

根据本发明提供的聚氨酯道砟胶，其中，所述催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三亚乙基二胺和钛酸四异丁酯中的一种或多种，优选为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。

在所述辅料中，所述扩链剂可以为三羟基甲基丙烷、丁二醇、己二醇和山梨醇中的一种或多种，优选为三羟基甲基丙烷或丁二醇。所述填料可以为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种，优选为二氧化钛、二氧化硅和碳酸钙中的一种或多种。所述抗氧化剂例如抗氧剂1010。

根据本发明提供的聚氨酯道砟胶，其中，所述不饱和多官能度聚醚的官能度可以为2.4～3，优选为2.6～3，分子量可以为600～1500，优选为600～1200；所述聚醚二元醇的分子量可以为600～2000，优选为1200～1600，具体地，所述聚醚二元醇可以优选为聚氧化丙烯、聚氧化乙烯、聚四氢呋喃或它们的共聚物。

根据本发明的聚氨酯道砟胶，其中，所述异氰酸酯可以选自甲苯二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种，优选为甲苯二异氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。所述增塑剂可以选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙二醇酯和邻苯二甲酸二己酯中的一种或多种，优选为邻苯二甲酸二辛酯。

根据本发明的聚氨酯道砟胶，其中，优选情况下，所述复合组分A在25℃下为密度1.1～1.2g/cm³、粘度300～900cps的淡黄色透明液体；所述复合组分B在25℃下为密度1.15～1.3g/cm³、粘度160～250cps的深棕色液体。

在使用本发明的聚氨酯道砟胶时，所述复合组分A和复合组分B按100∶35～150的重量比混合，优选为按100∶50～100的重量比混合，更优选为按100∶60～80的重量比混合。

本发明还提供了上述道砟粘接树脂的制备方法，包括：

制备组分A：将50～80重量份不饱和多官能度聚醚，10～50重量份聚醚二元醇和0.01～0.1重量份催化剂加入密闭反应器，搅拌并升温至80～120℃，在真空状态中保持1～5小时；降温后在搅拌下加入1～10重量份辅料得到组分A；

制备组分B：将异氰酸酯和增塑剂加入密闭容器中，搅拌混合均匀，得到组分B。

从上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过合理的聚醚多元醇的复合配方、扩链剂、催化剂和异氰酸酯的选择、配合等，使聚氨酯道砟胶具有粘度低、反应速度快、施工方便、效率高等特点。使聚氨酯道砟胶能被方便地应用于高速铁路有砟轨道上，能够大幅提高道砟和道床的整体性能，特别是安全性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

实施例1

本实施例用于说明本发明的聚氨酯道砟胶及其制备方法。

按照重量份，将65份不饱和多官能度聚醚(官能度为2.6，分子量为800)，25份聚氧化丙烯(分子量为1000)和0.05份二月桂酸二丁基锡加入密闭的反应器中，搅拌、并升温至100℃，在真空状态中保持3小时；降温后在搅拌下加入5份丁二醇(扩链剂)即制得复合组分A；

按照重量份，将90份甲苯二异氰酸酯和10份增塑剂加入密闭、干燥的反应器混合，制得复合组分B。

复配：将上述制得的组分A和组分B按100∶65(重量比)混合，即得到聚氨酯道砟胶。将本实施例制得的聚氨酯道砟胶混合后制样，进行性能测试，结果如下表1所示。

表1

性能	单位	测试标准	指标	结果
					外观				淡黄褐色
表干时间	分钟		30～180	62
					粘度	cps	GB2794-95	≤800	620
硬度	邵氏A	GB531-1999	≥90	94
					拉伸强度	MPa	GB7124-86	≥30	46
撕裂强度	N/mm	GB7124-86	≥100	168

实施例2

本实施例用于说明本发明的聚氨酯道砟胶及其制备方法。

按照重量份，将60份不饱和多官能度聚醚(官能度为2.8，分子量为1000)，30份聚氧化丙烯(分子量为600)和0.03份二月桂酸二丁基锡加入密闭的反应器中，搅拌、并升温至110℃，在真空状态中保持1.5小时；降温后在搅拌下加入4份丁二醇(扩链剂)即制得复合组分A；

按照重量份，将90份异佛尔酮二异氰酸酯和10份增塑剂加入密闭、干燥的反应器混合，制得复合组分B。

复配：将上述制得的组分A和组分B按100∶60(重量比)混合，即得到聚氨酯道砟胶。将本实施例制得的聚氨酯道砟胶混合后制样，进行性能测试，结果如下表2所示。

表2

性能	单位	测试标准	指标	结果
					外观				淡黄褐色
表干时间	分钟		30～180	85
					粘度	cps	GB2794-95	≤800	580
硬度	邵氏A	GB531-1999	≥90	91
					拉伸强度	MPa	GB7124-86	≥30	41
撕裂强度	N/mm	GB7124-86	≥100	126

实施例3

本实施例用于说明本发明的聚氨酯道砟胶及其制备方法。

按照重量份，将70份不饱和多官能度聚醚(官能度为3，分子量为1200)，15份聚氧化丙烯(分子量为1600)和0.1份二月桂酸二丁基锡加入密闭的反应器中，搅拌、并升温至80℃，在真空状态中保持5小时；降温后在搅拌下加入4份丁二醇和10份二氧化钛(粒度为500目)即制得复合组分A；

按照重量份，将90份异佛尔酮二异氰酸酯和10份增塑剂加入密闭、干燥的反应器混合，制得复合组分B。

复配：将上述制得的组分A和组分B按100∶70(重量比)混合，即得到聚氨酯道砟胶。将本实施例制得的聚氨酯道砟胶混合后制样，进行性能测试，结果如下表3所示。

表3

性能	单位	测试标准	指标	结果
					外观				淡黄褐色
表干时间	分钟		30～180	45
					粘度	cps	GB2794-95	≤800	780
硬度	邵氏A	GB531-1999	≥90	98
					拉伸强度	MPa	GB7124-86	≥30	52
撕裂强度	N/mm	GB7124-86	≥100	186

Claims (17)

1.一种聚氨酯道砟胶，其特征在于，该聚氨酯道砟胶由分开放置的复合组分A和复合组分B组成，其中，所述复合组分A为将包括50～80重量份不饱和多官能度聚醚、10～50重量份聚醚二元醇和0.01～0.1重量份催化剂的混合物在80～120℃下反应1～5小时的产物与1～10重量份辅料混合得到的混合物；所述复合组分B为包括70～95重量份异氰酸酯和5～30重量份增塑剂的混合物，

其中，所述不饱和多官能度聚醚的官能度为2.4～3，分子量为600～1500；所述聚醚二元醇的分子量为600～2000，

所述复合组分A和复合组分B按100:35～150的重量比混合。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，以100重量份的组分A为基准，所述辅料包括1～10重量份的扩链剂，0～30重量份的填料，1～10重量份的抗氧化剂和1～10重量份的增塑剂。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，以100重量份的组分A为基准，所述辅料包括1～5重量份的扩链剂，1～10重量份的填料，1～5重量份的抗氧化剂和1～5重量份的增塑剂。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三亚乙基二胺和钛酸四异丁酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。

6.根据权利要求2所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述扩链剂为三羟基甲基丙烷、丁二醇、己二醇和山梨醇中的一种或多种；所述填料为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙和滑石粉中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述扩链剂为三羟基甲基丙烷或丁二醇。

8.根据权利要求6所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述填料为二氧化钛、二氧化硅和碳酸钙中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述不饱和多官能度聚醚的官能度为2.6～3。

10.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述不饱和多官能度聚醚的分子量为600～1200。

11.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述聚醚二元醇的分子量为1200～1600。

12.根据权利要求1所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述聚醚二元醇为聚氧化丙烯、聚氧化乙烯、聚四氢呋喃或它们各自单体的共聚物。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙二醇酯和邻苯二甲酸二己酯中的一种或多种。

14.根据权利要求13所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。

15.根据权利要求13所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的聚氨酯道砟胶，其中，所述复合组分A在25℃下为密度1.1～1.2g/cm³、粘度300～900cps的淡黄色透明液体；所述复合组分B在25℃下为密度1.15～1.3g/cm³、粘度160～250cps的深棕色液体。

17.权利要求1至16中任一项所述的聚氨酯道砟胶的制备方法，包括：

制备组分A：将50～80重量份不饱和多官能度聚醚，10～50重量份聚醚二元醇和0.01～0.1重量份催化剂加入密闭反应器，搅拌并升温至80～120℃，在真空状态中保持1～5小时；降温后在搅拌下加入1～10重量份辅料得到组分A；

制备组分B：将异氰酸酯和增塑剂加入密闭容器中，搅拌混合均匀，得到组分B。