CN105602079A - 一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法 - Google Patents

一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高速铁路无砟轨道钢筋绝缘材料及其制备方法技术领域，具体公开了一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法。将线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、低密度聚乙烯、辐射敏化剂、抗氧剂和色母料按比例混配均匀；然后在双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到管坯；再将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；而后将半成品管在扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管。所得钢筋绝缘热缩管的力学性能、热缩性、绝缘强度和耐热性能优异，且产品纯净，生产效率和批次稳定性高，辐射敏化剂的加入大大降低了辐照剂量，节约生产成本。

Description

一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法
技术领域
本发明属于高速铁路无砟轨道钢筋绝缘材料及其制备方法技术领域，具体是指一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法。
背景技术
高速铁路无砟轨道具有整体性强、坚固耐用、轨道变形小等优点，有利于高速行车和减少养护维修工作量，是目前世界高速铁路轨道结构的发展方向。然而高速铁路轨道钢筋网间易搭连形成短路，使轨道电路的钢轨电阻提高、电感下降而直接导致轨道电路的传输特性下降，严重影响铁路正常运行和人身安全。因此，对钢筋网进行绝缘化处理是提高轨道传输特性和保证铁路安全运行的关键。目前，国内外均采用相应的绝缘措施对轨道中铺设的横纵双向钢筋进行了绝缘处理，主要有以下几种方式：一是直接采用铁丝捆扎带有环氧树脂绝缘涂层的钢筋达到钢筋固定和绝缘的目的；二是在交叉或平行连接点处的钢筋分别套上绝缘热缩管，再用绝缘扎丝绑扎的方式进行；三是采用卡座式绝缘塑料卡进行电气绝缘。比较来看，第一种方式由于钢筋网片绑扎、吊装过程中容易碰撞、摩擦引起环氧树脂涂层损坏，影响绝缘的可靠性；第二种方式绝缘可靠性高，但施工效率较低；第三种方式施工效率高，但绝缘的可靠性略低于第二种，尤其是在高速铁路CRTSII型无砟轨道板中的纵向螺纹钢筋与横向预应力钢筋交叉点处。为了保证绝缘的可靠性，经原铁道部运输部客专技术部同意，CRTSII轨道板纵向钢筋的绝缘采用绝缘热缩套管，以有效隔断横纵向钢筋间的连接，避免形成电流回路造成铁路通信信号灭失，从而保障高速铁路的正常运行。
聚乙烯具备的绝缘性能以及可发生交联的特性让其成为制造绝缘热缩管的首选原材料。聚乙烯经交联后，其分子链由线性变成交联网状结构，极大地改善了诸如热变形、耐磨性、耐化学腐蚀及应力开裂等一系列物理化学性能。以交联聚乙烯为原材料生产的热缩管具有优良的绝缘性、防腐性、阻燃性、柔软具有弹性以及收缩快等优点。目前，聚乙烯的交联方式主要有化学交联和辐射交联，但化学交联所得产品常有交联剂残留，且交联程度不易控制，产品批次稳定性较差；而普通辐射交联需要较大的辐照剂量，容易导致聚乙烯在高能辐照下发生降解，影响产品的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法，本发明提供的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管具有优异的热收缩性能、绝缘强度和力学性能，完全满足或优于原铁道部产品质量监督检验中心接触网零部件的检验要求。
本发明提供的一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其特征在于，由如下重量份配比的原料制备而成：
作为上述技术方案的改进：
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯含量为10wt.％～30wt.％的乙烯-醋酸乙烯共聚物，其熔融指数MI＝2.4g/10min～6.0g/10min；
所述聚烯烃弹性体为辛烯含量为20wt.％～40wt.％的乙烯-辛烯共聚物，其熔融指数MI＝0.5g/10min～5.0g/10min；
所述辐射敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸脂、1,6-已二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种；
所述抗氧剂为抗氧剂1076；
所述线性低密度聚乙烯优选为SP1510；
所述低密度聚乙烯优选为FB0300。
本发明进一步提供了一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法，由上述技术方案所述重量份配比的原料制备得到，其具体包括以下步骤：
(1)将50～80重量份的线性低密度聚乙烯、10～30重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5～20重量份的聚烯烃弹性体、20～40重量份的低密度聚乙烯、0.2～2重量份的辐射敏化剂、0.05～0.5重量份的抗氧剂和0.1～2重量份的色母料混配均匀；
(2)将步骤(1)混配好的物料在挤出温度为120～150℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；
(3)将步骤(2)得到的管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为30～100kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；
(4)将步骤(3)得到的半成品管在扩胀温度为110～140℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管。
本发明提供的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管与现有技术相比，具有如下优点：
(1)未经辐射交联的普通聚乙烯绝缘热缩管的抗拉强度≥12MPa，径向收缩比≤2:1，纵向收缩率≥5％，绝缘强度≤25kV/mm，热老化后的力学性能急剧下降；本发明提供的绝缘热缩管的力学性能、热缩性、绝缘强度和耐热性能大大提高，其抗拉强度>22MPa，径向收缩比>2:1，纵向收缩率≤4％，绝缘强度>35kV/mm，且经热老化试验后的抗拉强度仍>21MPa；
(2)与经化学交联的聚乙烯绝缘热缩管相比，其产品纯净，且交联过程可以在常温常压下完成，控制辐照剂量就可以控制交联度并易于再现，生产效率和产品批次稳定性高；
(3)与普通辐射交联的聚乙烯绝缘热缩管相比，辐射敏化剂的加入可以大大降低辐照剂量，节约生产成本，同时也可避免聚乙烯在高能辐射条件下的降解；而乙烯-醋酸乙烯共聚物的引入还能降低热缩管的热缩温度，从而降低热缩管在高铁无砟轨道施工过程中的能耗。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管及其生产方法作进一步说明。
以下实施例1-5中，所用线性低密度聚乙烯为日本普瑞曼聚合物株式会社的SP1510，产品为粒料；乙烯-醋酸乙烯共聚物为美国杜邦公司生产；聚烯烃弹性体为美国陶氏公司生产；低密度聚乙烯为韩国LG化学公司的FB0300，产品为粒料。
实施例1：
一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法：
将60重量份的线性低密度聚乙烯、20重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(其中醋酸乙烯含量为20wt.％，熔融指数MI＝2.5g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(辛烯含量为20wt.％，熔融指数MI＝0.5g/10min)、30重量份的低密度聚乙烯、0.5重量份的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.2重量份的抗氧剂1076和0.5重量份的黑色母料混配均匀；将混配好的物料在挤出温度130℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为60kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；将得到的半成品管在扩胀温度为120℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其主要技术指标如表1所列。
实施例2：
一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法：
将50重量份的线性低密度聚乙烯、10重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(其中醋酸乙烯含量为30wt.％，熔融指数MI＝6.0g/10min)、5重量份的聚烯烃弹性体(辛烯含量为40wt.％，熔融指数MI＝5.0g/10min)、20重量份的低密度聚乙烯、0.2重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸脂、0.05重量份的抗氧剂1076和0.1重量份的红色母料混配均匀；将混配好的物料在挤出温度120℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为100kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；将得到的半成品管在扩胀温度为110℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其主要技术指标如表1所列。
实施例3：
一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法：
将80重量份的线性低密度聚乙烯、30重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(其中醋酸乙烯含量为10wt.％，熔融指数MI＝3.5g/10min)、20重量份的聚烯烃弹性体(辛烯含量为30wt.％，熔融指数MI＝0.5g/10min)、40重量份的低密度聚乙烯、2重量份的1,6-已二醇二丙烯酸酯、0.5重量份的抗氧剂1076和2重量份的黄色母料混配均匀；将混配好的物料在挤出温度150℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为30kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；将得到的半成品管在扩胀温度为140℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其主要技术指标如表1所列。
实施例4：
一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法：
将70重量份的线性低密度聚乙烯、25重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(其中醋酸乙烯含量为25wt.％，熔融指数MI＝3.0g/10min)、15重量份的聚烯烃弹性体(辛烯含量为35wt.％，熔融指数MI＝1.2g/10min)、35重量份的低密度聚乙烯、1重量份的季戊四醇三丙烯酸酯、0.4重量份的抗氧剂1076和1.5重量份的黄色母料混配均匀；将混配好的物料在挤出温度140℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为70kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；将得到的半成品管在扩胀温度为130℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其主要技术指标如表1所列。
实施例5：
一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法：
将65重量份的线性低密度聚乙烯、15重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(其中醋酸乙烯含量为15wt.％，熔融指数MI＝2.4g/10min)、12重量份的聚烯烃弹性体(辛烯含量为25wt.％，熔融指数MI＝2.0g/10min)、25重量份的低密度聚乙烯、1.5重量份的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.3重量份的抗氧剂1076和1重量份的蓝色母料混配均匀；将混配好的物料在挤出温度135℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；将管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为50kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；将得到的半成品管在扩胀温度为125℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，即得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其主要技术指标如表1所列。
表1

Claims (8)

1.一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其特征在于，由如下重量份配比的原料制备而成：
原料重量份
线性低密度聚乙烯50~80
乙烯-醋酸乙烯共聚物10~30
聚烯烃弹性体5~20
低密度聚乙烯20~40
辐射敏化剂0.2~2
抗氧剂0.05~0.5
色母料0.1~2
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯含量为10wt.%~30wt.%的乙烯-醋酸乙烯共聚物，其熔融指数MI=2.4g/10min~6.0g/10min；
所述聚烯烃弹性体为辛烯含量为20wt.%~40wt.%的乙烯-辛烯共聚物，其熔融指数MI=0.5g/10min~5.0g/10min；
所述辐射敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸脂、1,6-已二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076。
3.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其特征在于：所述线性低密度聚乙烯为SP1510。
4.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管，其特征在于：所述低密度聚乙烯为FB0300。
5.一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管的生产方法，其具体包括以下步骤：
（1）将50~80重量份的线性低密度聚乙烯、10~30重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5~20重量份的聚烯烃弹性体、20~40重量份的低密度聚乙烯、0.2~2重量份的辐射敏化剂、0.05~0.5重量份的抗氧剂和0.1~2重量份的色母料混配均匀；
（2）将步骤（1）混配好的物料在挤出温度为120~150℃的双螺杆挤出机中经环形口模挤出，得到钢筋绝缘热缩管的管坯；
（3）将步骤（2）得到的管坯在空气气氛中用电子加速器进行辐照，辐照剂量为30~100kGy，得到钢筋绝缘热缩管的半成品管；
（4）将步骤（3）得到的半成品管在扩胀温度为110~140℃的扩管机上扩胀至所需要的尺寸，然后冷却定型，得到一种高速铁路无砟轨道钢筋绝缘热缩管；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯含量为10wt.%~30wt.%的乙烯-醋酸乙烯共聚物，其熔融指数MI=2.4g/10min~6.0g/10min；
所述聚烯烃弹性体为辛烯含量为20wt.%~40wt.%的乙烯-辛烯共聚物，其熔融指数MI=0.5g/10min~5.0g/10min；
所述辐射敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸脂、1,6-已二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述线性低密度聚乙烯为SP1510。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述低密度聚乙烯为FB0300。
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