CN106003673A - 铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨，所述的坠坨包括本体和浸树脂纤维布层；所述的纤维布包括以玄武岩纤为代表的高性能纤维；所述的浸树脂纤维布层包覆在本体的外侧，且浸树脂纤维布层固定连接在本体的外侧。还公开了坠坨的制备方法。该方法制成的坠坨具有耐冲击和高强度的性能优点，同时具有不锈蚀、不具有偷盗价值等特点，使用寿命长。

Description

铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨及其制备方法

技术领域

本发明涉及铁路用的坠坨，具体来说，涉及一种铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨及其制备方法。

背景技术

目前铁路用坠坨有铁质坠坨、混凝土坠坨、复合坠坨。铁质坠坨由铁制成。该坠坨优点是密度大，厚度薄，占空间小；缺点是易生锈，被雨水锈蚀，易被盗，造成大面积线路瘫痪。混凝土坠坨由混凝土制成。该坠坨优点是不生锈、不被盗；缺点是密度小、厚度厚，占空间大，较脆，不耐撞击，撞击条件下容易缺边掉棱。目前市场的复合坠坨由铁砂、黄沙、石子、树脂等组成。该复合坠坨优点是密度可调，不生锈；但仍存在的缺点是脆性强，不耐冲击，在卸货过程中容易被撞碎，在挂网后也容易被相邻的两列坠坨相互撞击而破碎。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨及其制备方法，该坠坨具有耐冲击和高强度的性能优点，使用寿命长。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是：

一种铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨，所述的坠坨包括本体和浸树脂纤维布层；所述的浸树脂纤维布层包覆在本体的外侧，且浸树脂纤维布层与本体固定连接。

作为优选例，所述的本体为水泥、混凝土、铁砂或者铁质材料制成；所述的本体的外缘为圆形、方形或矩形，本体的厚度为30—80mm。

作为优选例，所述的浸树脂纤维布层包括树脂、固化剂、脱模剂和纤维布，固化剂、脱模剂和树脂混合后浸润粘附在纤维布中。

作为优选例，所述的纤维布为玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维中的一种或任意多种组合制成。

作为优选例，所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，脱模剂质量占树脂质量的1—10%；所述的树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或任意组合。

作为优选例，所述的浸树脂纤维布层还包括促进剂，所述的促进剂质量占树脂质量的0.5—10%。

作为优选例，所述的浸树脂纤维布层通过模压成型工艺连接在本体的外侧。

作为优选例，所述的模压成型工艺中，模具内部温度为120—190℃。

一种铁路用耐冲击高强度的坠坨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

制备浸树脂纤维布：将树脂、固化剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物，再将纤维布浸入树脂混合物内，充分浸润后利用挤胶辊将多余的树脂混合物从纤维布中挤压出去，得到浸树脂纤维布；

制备坠坨：将浸树脂纤维布放置在模具中，然后再将坠坨本体放置在模具中，模具内部温度为120—190℃；浸树脂纤维布位于本体外侧，采用模压成型工艺中，将浸树脂纤维布连接在本体外侧。

作为优选例，所述的制备浸树脂纤维布过程中，还包括促进剂，将树脂、固化剂、促进剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物；所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，脱模剂质量占树脂质量的1—10%，促进剂质量占树脂质量的0.5—10%；所述的纤维布为玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维中的一种或任意多种组合制成。

有益效果：与现有的坠坨相比，本发明实施例的坠坨通过在本体表面设置一层浸树脂纤维布层，使得坠坨具有耐冲击和高强度的性能优点，极大的延长了其使用寿命，且经济成本低廉。

附图说明

图1是本发明实施例中一种形状坠坨的俯视图；

图2是本发明实施例中坠坨的剖视图；

图3是本发明实施例中另一种形状坠坨的俯视图。

图中有：本体1、开口101、浸树脂纤维布层2。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1和图2所示，本发明实施例的一种铁路用耐冲击高强度的坠坨，所述的坠坨包括本体1和浸树脂纤维布层2，所述的浸树脂纤维布层2包覆在本体1的外侧，且浸树脂纤维布层2与本体1固定连接。

上述实施例的坠坨，由于在本体1外侧设置了浸树脂纤维布层2，使得坠砣具有高强度、抗冲击、不吸水、不锈蚀、耐酸碱盐侵蚀等性能优点。本领域技术人员都知晓，本体1上还设有开口101。浸树脂纤维布层2吸水率极低，与水不浸润，使得本体1也不易浸入水。同时，浸树脂纤维布层2包覆在本体1外侧，隔离了本体1和外界空气，不直接暴露在外界潮湿、弱酸碱性空气环境中，不会发生锈蚀。本实施例通过模压工艺制备而成，坠坨具有高抗压强度和高抗冲击强度。

上述实施例中，本体1为现有材质的坠砣，例如为水泥、混凝土、铁砂或者铁质材料制成。本体1的外缘为圆形、方形或矩形，本体1的厚度为30—80mm。如图3所示，该坠坨外缘为方形。而图1中，坠坨外缘为圆形。作为优选，本体1的厚度为40—60mm。例如为40 mm、46mm、52mm或者60mm。本实施例的创新在于在现有坠砣的外表面包覆一浸树脂纤维布层2，使得坠砣具有高强度和耐冲击的性能。

上述实施例中，所述的浸树脂纤维布层2包括树脂、固化剂、脱模剂和纤维布，固化剂、脱模剂和树脂混合后浸润粘附在纤维布中。

所述的纤维布为高性能纤维制成，例如为玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维中的一种或任意多种组合制成。作为优选，所述的浸树脂纤维布层2还包括促进剂。促进剂用于促进树脂和纤维布之间发生的固化反应。

作为优选，所述的树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或任意组合。根据需求的力学性能指标，可以酌情考虑树脂体系。

固化剂可以为适用于不饱和树脂体系的固化剂、适用于乙烯基树脂体系的固化剂、适用于环氧树脂体系的固化剂、适用于聚氨酯树脂体系的固化剂。促进剂可以为适用于不饱和树脂体系的促进剂、适用于乙烯基树脂体系的促进剂、适用于环氧树脂体系的促进剂、适用于聚氨酯树脂体系的固化剂。脱模剂可以为内脱模剂。固化剂、促进剂和脱模剂的具体成分，本领域技术人员根据选择的树脂体系类型，可以进行适应性的常规选择。

作为优选，浸树脂纤维布层2中，所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，所述的脱模剂质量占树脂质量的1—10%。所述的促进剂质量占树脂质量的0.5—10%。该数值范围的制成树脂混合物，使得最终制备的浸树脂纤维布层2能够稳固的包覆在本体1的外表面，且确保坠坨具有良好的耐冲击和高强度的性能。

作为优选，所述的浸树脂纤维布层2通过模压成型工艺连接在本体1的外侧。在模压成型工艺中，将浸树脂纤维布2和本体1放置在模具内，模具内部温度为120—190℃。模具内部为高温环境。在树脂与纤维布在充分浸润后，在模压过程中的模具内受到高温作用，树脂与纤维布发生固化反应而生成纤维增强树脂基复合材料，即浸树脂纤维布层2。该材料具有高强度、抗冲击、不吸水、不锈蚀、耐酸碱盐侵蚀等性能优点。

上述实施例的坠坨的制备方法，包括以下步骤：

制备浸树脂纤维布：将树脂、固化剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物，再将纤维布浸入树脂混合物内，充分浸润后利用挤胶辊将多余的树脂混合物从纤维布中挤压出去，得到浸树脂纤维布；

制备坠坨：将浸树脂纤维布放置在模具中，然后再将坠坨本体1放置在模具中，模具内部温度为120—190℃；浸树脂纤维布位于本体1外侧，采用模压成型工艺中，将浸树脂纤维布连接在本体1外侧。

作为优选，所述的制备浸树脂纤维布过程中，还包括促进剂，将树脂、固化剂、促进剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物。促进剂用于促进树脂和纤维布之间发生的固化反应。优选的，所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，脱模剂质量占树脂质量的1—10%，促进剂质量占树脂质量的0.5—10%。所述的纤维布为玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维中的一种或任意多种组合制成。

在树脂与纤维布在充分浸润后，在模压过程中的模具内受到高温作用，树脂与纤维布发生固化反应而生成纤维增强树脂基复合材料，即浸树脂纤维布层2。该浸树脂纤维布层2具有高强度、抗冲击、不吸水、不锈蚀、耐酸碱盐侵蚀等性能优点。

下面通过试验来验证本实施例制备的坠坨具有耐冲击和高强度的性能。

实施例1

将树脂、固化剂、促进剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物，再将玄武岩纤维布浸入树脂混合物内，充分浸润后利用挤胶辊将多余的树脂从玄武岩纤维布中挤压出去，得到浸树脂玄武岩纤维布；其中，固化剂质量占树脂质量的13%，促进剂质量占树脂质量的10%，脱模剂质量占树脂质量的1.5%。所述的树脂为不饱和树脂。

制备坠坨：将浸树脂玄武岩纤维布放置在模具中，然后再将坠坨本体1放置在模具中，浸树脂玄武岩纤维布位于本体1外侧，采用模压成型工艺中，将浸树脂玄武岩纤维布连接在本体1外侧。其中，模压成型工艺中模具内温度为190℃。

通过调节本体1的密度，制成的坠砣的高度为60mm，外形为圆形。

实例2

与实例1的制备条件相同，所不同的是：没有添加促进剂；固化剂质量占树脂质量的30%，脱模剂质量占树脂质量的6%，模压成型工艺中模具内温度为170℃。纤维布为碳纤维布。树脂为乙烯基树脂。

制成的坠砣的高度为40mm，外形为圆形。

实例3

与实例1的制备条件相同，所不同的是：固化剂质量占树脂质量的2%，促进剂质量占树脂质量的0.5%，脱模剂质量占树脂质量的1%，模压成型工艺中模具内温度为145℃。纤维布为聚乙烯纤维布。树脂为环氧树脂。

制成的坠砣的高度为50mm，外形为方形。

实例4

与实例1的制备条件相同，所不同的是：固化剂质量占树脂质量的40%，促进剂质量占树脂质量的6%，脱模剂质量占树脂质量的10%，模压成型工艺中模具内温度为120℃。纤维布为玻璃纤维布。树脂为不饱和树脂和聚氨酯树脂按照质量比为1:1组合而成。

制成的坠砣的高度为80mm，外形为矩形。

将上述4个实例制成的坠砣，与现有的混凝土坠坨和普通复合坠坨，分别从2米的高度自由下落。观察其破损情况。混凝土坠坨和普通复合坠坨的外形、尺寸分别与实例1坠砣相同。混凝土坠坨和普通复合坠坨的高度与实例1坠砣的高度相同。

从下落结果看，混凝土坠坨摔破，碎成数个块体。普通复合坠坨也完全摔破，碎成数个块体。实例1至实例4的坠坨保持原样，且没有裂纹，边缘保持完整，没有任何破损。

从该实验中，可以看出，包覆了浸树脂纤维布的坠坨具有良好的耐冲击性能

用钢锤对上述4个实例制成的坠砣，与现有的混凝土坠坨和普通复合坠坨，施加300牛顿的敲击力。敲击点位于坠坨边缘和坠坨中心之间的中点处。混凝土坠坨和普通复合坠坨的边缘分别被敲击脱落。而实例1至实例4的坠坨保持原样，且没有明显裂纹，边缘保持完整，没有任何破损。从该实验中，可以看出，包覆了浸树脂纤维布的坠坨具有高强度性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种铁路用耐冲击高强度的高性能纤维复合坠坨，其特征在于，所述的坠坨包括本体（1）和浸树脂纤维布层（2）；所述的浸树脂纤维布层（2）包覆在本体（1）的外侧，且浸树脂纤维布层（2）与本体（1）固定连接。

2.按照权利要求1所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的本体（1）为水泥、混凝土、铁砂或者铁质材料制成；所述的本体（1）的外缘为圆形、方形或矩形，本体（1）的厚度为30—80mm。

3.按照权利要求1所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的浸树脂纤维布层（2）包括树脂、固化剂、脱模剂和纤维布，固化剂、脱模剂和树脂混合后浸润粘附在纤维布中。

4.按照权利要求3所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的纤维布为玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维中的一种或任意多种组合制成。

5.按照权利要求3所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，脱模剂质量占树脂质量的1—10%；所述的树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或任意组合。

6.按照权利要求3、4或5所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的浸树脂纤维布层（2）还包括促进剂，所述的促进剂质量占树脂质量的0.5—10%。

7.按照权利要求1至6中任何一项所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的浸树脂纤维布层（2）通过模压成型工艺连接在本体（1）的外侧。

8.按照权利要求7所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨，其特征在于，所述的模压成型工艺中，模具内部温度为120—190℃。

9.一种铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

制备浸树脂纤维布：将树脂、固化剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物，再将纤维布浸入树脂混合物内，充分浸润后利用挤胶辊将多余的树脂混合物从纤维布中挤压出去，得到浸树脂纤维布；

制备坠坨：将浸树脂纤维布放置在模具中，然后再将坠坨本体（1）放置在模具中，模具内部温度为120~190℃；浸树脂纤维布位于本体（1）外侧，采用模压成型工艺中，将浸树脂纤维布连接在本体（1）外侧。

10.按照权利要求9所述的铁路用耐冲击高强度的纤维复合坠坨的制备方法，其特征在于，所述的制备浸树脂纤维布过程中，还包括促进剂，将树脂、固化剂、促进剂和脱模剂混合，并搅拌均匀，形成树脂混合物；所述的固化剂质量占树脂质量的2—40%，脱模剂质量占树脂质量的1—10%，促进剂质量占树脂质量的0.5—10%；所述的纤维布为玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维中的一种或任意多种组合制成。