CN106009186A - 一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：PE 50‑95%，LLDPE 0‑18%，相容剂0‑5%，增韧剂3‑16%，耐刮擦剂0.1‑0.5%，防翘曲剂0.05‑0.15%，抗氧剂0.1‑0.3%，纳米碳酸钙0‑12%。本发明通过调整本发明所提供的配方得到改性聚乙烯复合材料可以在保证垫板性能的情况下，通过改性改善材料的收缩翘曲变形度，产品质量稳定，成品率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，高铁调整钢轨高度用的聚乙烯垫板包括0.5mm、1mm-5mm、10mm和20mm厚的聚乙烯调高垫板，5mm以下厚度的聚乙烯垫板可以采用高密度聚乙烯片材冲压而成，但厚度等于或超过5mm厚的聚乙烯垫板如果用片材冲压的话，很难保证产品的平面度，故选用开模注塑的加工工艺进行制备。但由于高密度聚乙烯的收缩变形很大，使得所生产出来的产品质量不稳定，成品率低。
有鉴于此，亟需发明一种新型的聚乙烯复合材料，用以满足注塑成型制备铁路调高垫板工艺的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，该复合材料作为注塑制备铁路调高垫板的原料可以明显改善收缩变形大的缺陷，并同时提供其制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面采用的技术方案如下：
一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：
PE 50-95%；
LLDPE 0-18%；
相容剂 0-5%；
增韧剂 3-16%；
耐刮擦剂 0.1-0.5%；
防翘曲剂 0.05-0.15%；
抗氧剂 0.1-0.3%；
纳米碳酸钙 0-12%。
在一些实施例中，适用于20mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 53.4%；
LLDPE 13.6%；
增韧剂 15.7%；
相容剂 5.2%；
耐刮擦剂 0.21%；
防翘曲剂 0.14%；
抗氧剂 0.25%；
纳米碳酸钙 11.5%。
在一些实施例中，适用于≥10mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 61%；
LLDPE 18%；
相容剂 3.5%；
增韧剂 9%；
耐刮擦剂 0.2%；
防翘曲剂 0.1%；
抗氧剂 0.2%；
纳米碳酸钙 8%。
在一些实施例中，适用于5-10mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 58%；
LLDPE 15%；
相容剂 4.6%；
增韧剂 10.5%；
耐刮擦剂 0.21%；
防翘曲剂 0.15%；
抗氧剂 0.25%；
纳米碳酸钙 10.5%；
黑色母 0.79%。
在一些实施例中，适用于小于5mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 57.3%；
LLDPE 10%；
相容剂 3%；
增韧剂 18%；
耐刮擦剂 0.25%；
防翘曲剂 0.15%；
抗氧剂 0.3%；
纳米碳酸钙 10%；
黑色母 1 %。
进一步地，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯化合物、酸酐类接枝聚乙烯、酸酐类接枝POE和醋酐类接枝EPDM其中的一种或多种。
进一步地，所述增韧剂选自与聚乙烯有较好相容性的乙烯醋酸乙烯聚合物（EVA）、POE、EPDM。
进一步地，所述耐刮擦剂选自聚乙烯腊、脂肪酸、脂肪酸酰胺和聚硅酮、芥酸酰胺其中的一种或多种。
进一步地，防翘曲剂选自碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵和亚硝酸钠中的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂选自二苯甲酮官能团化合物稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂或受阻胺稳定剂的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂 1010和/或抗氧剂168。
本发明另一方面提供一种上述改性聚乙烯复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：依据配方提前预混原材料
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为190-255℃，主机转速为150~250r·p·m。
进一步地，所述挤出机的基础工艺参数如下：
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明所采用的防翘曲剂有效的降低了材料在模具内的不同方向之间收缩率的差异率，在产品模具和注塑工艺一定的情况下，大大降低了垫板的翘曲变形量。耐刮擦剂的可以有效改善材料的摩擦系数，降低垫板的磨耗量，通过调整本发明所提供的配方得到改性聚乙烯复合材料可以在保证垫板性能的情况下，通过改性改善材料的收缩翘曲变形度。不同厚度的聚乙烯垫板加工工艺和所用原材料都不同，本发明通过对助剂进行合理复配，各助剂之间性能相互影响和作用，使本发明所提供的聚乙烯复合材料。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
实施例1 一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：
PE 58Kg
LLDPE 10Kg
马来酸酐接枝POE 5Kg
EVA 5.8Kg
POE 8.5Kg
芥酸酰胺 0.2Kg
碳酸氢钠 0.15Kg
抗氧剂1010 0.25Kg
纳米碳酸钙 12Kg
黑色母 0.1Kg。
其制备方法，具体包括如下步骤：
S1：依据配方提前预混原材料
将PE、LLDPE、EVA、POE等颗粒料按配方重量的±0.2kg依次投入到高搅机中，然后将配好芥酸酰胺、碳酸氢钠、抗氧剂1010、黑色母、纳米碳酸钙依次复称后投入到搅拌机中。投料顺序必须严格按照先投放颗粒料和粉体料，搅拌1分钟后放入粉末类助剂物料，再搅拌4分钟。
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其中，挤出机的基础工艺参数如下：
得到的改性聚乙烯复合材料性能满足如下表1：
表1
实施例2 铁路调高垫板的制备
高铁Ⅷ型扣件系统中配套使用的WJ8-10聚乙烯调高垫板注塑成型工艺具体如下：
原料：实施例1制备得到的改性聚乙烯复合材料
设备名称：塑料注射成型机；
型号：海天280
料筒加热温控为五段。 一段175℃-215℃、二段170℃-210℃、三段165℃-195℃、四段160℃-190℃、五段160℃-190℃
锁模压力：≥100T；
注塑压力：≥55bar、注塑速度：≥15mm/s、注塑时间：≥6s；
保压压力：≥45bar、保压速度：≥10mm/s、保压时间：≥40s；
冷却时间：≥30s；
模温机温度：40℃-80℃；
循环周期：150s-180s。
得到的板的WJ8-10聚乙烯调高垫板的物理性能进行检测结果如表2：
表2
实施例3 20mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料
一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 53.4Kg；
LLDPE 13.6Kg；
POE 15.7Kg；
马来酸接枝聚丙烯 5.2Kg；
聚乙烯蜡 0.21Kg；
碳酸铵 0.14Kg；
抗氧剂168 0.25Kg；
纳米碳酸钙 11.5Kg。
制备工艺同实施例1，按实施例2提供的方法进行注塑得到的铁路调高垫板性能合格。
实施例4 适用于≥10mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料
一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 61Kg；
LLDPE 18Kg；
酸酐类接枝聚乙烯 3.5Kg；
EPDM 9Kg；
脂肪酸 0.2Kg；
氯化铵 0.1Kg；
抗氧剂168 0.2Kg；
纳米碳酸钙 8Kg。
制备工艺同实施例1，按实施例2提供的方法进行注塑得到的铁路调高垫板性能合格。
实施例5 适用于5-10mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，
一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 58Kg；
LLDPE 15Kg；
酸酐类接枝POE 4.6Kg；
EVA 10.5Kg；
聚硅酮 0.21Kg；
亚磷酸钠 0.15Kg；
抗氧剂 168 0.25Kg；
纳米碳酸钙 10.5Kg；
黑色母 0.79Kg。
制备工艺同实施例1，按实施例2提供的方法进行注塑得到的铁路调高垫板性能合格。
实施例6 适用于小于5mm厚的铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，
一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，包括以下重量百分比组分：
PE 57.3Kg；
LLDPE 10Kg；
酸酐类接枝EPDM 3Kg；
POE 18Kg；
脂肪酸酰胺 0.25Kg；
碳酸铵 0.15Kg；
抗氧剂1010 0.3Kg；
纳米碳酸钙 10Kg；
黑色母 1 Kg。
制备工艺同实施例1，按实施例2提供的方法进行注塑得到的铁路调高垫板性能合格。
对比例1
配方除了不包含氢氧化钠外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
对比例2
配方除了不包含芥酸酰胺外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
对比例3
配方除了不包含纳米碳酸钙外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
对比例4
配方除了不包含氢氧化钠和纳米碳酸钙外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
对比例5
配方除了不包含氢氧化钠和芥酸酰胺外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
对比例6
配方除了不包含氢氧化钠、芥酸酰胺和纳米碳酸钙外，其他组分以及制备工艺同实施例1，得到改性聚乙烯复合材料。
效果例1
将实施例1、对比例1-6得到的改性聚乙烯复合材料按实施例2的方式注塑成铁路调高垫板，对所得到的铁路调高垫板的性能进行对比，结果如下：
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，其包括以下重量百分比的组分：
PE 50-95%；
LLDPE 0-18%；
相容剂 0-5%；
增韧剂 3-16%；
耐刮擦剂 0.1-0.5%；
防翘曲剂 0.05-0.15%；
抗氧剂 0.1-0.3%；
纳米碳酸钙 0-12%。
2.根据权利要求1所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，选自以下任一种组方组分：
组方组分A，具体包含以下重量百分比组分：
PE 53.4%；
LLDPE 13.6%；
增韧剂 15.7%；
相容剂 5.2%；
耐刮擦剂 0.21%；
防翘曲剂 0.14%；
抗氧剂 0.25%；
纳米碳酸钙 11.5%；
组方组分B，具体包含以下重量百分比组分：
PE 61%；
LLDPE 18%；
相容剂 3.5%；
增韧剂 9%；
耐刮擦剂 0.2%；
防翘曲剂 0.1%；
抗氧剂 0.2%；
纳米碳酸钙 8%；
组方组分C，具体包含以下重量百分比组分：
PE 58%；
LLDPE 15%；
相容剂 4.6%；
增韧剂 10.5%；
耐刮擦剂 0.21%；
防翘曲剂 0.15%；
抗氧剂 0.25%；
纳米碳酸钙 10.5%；
黑色母 0.79%；
组方组分D，具体包含以下重量百分比组分：
PE 57.3%；
LLDPE 10%；
相容剂 3%；
增韧剂 18%；
耐刮擦剂 0.25%；
防翘曲剂 0.15%；
抗氧剂 0.3%；
纳米碳酸钙 10%；
黑色母 1 %。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯化合物、酸酐类接枝聚乙烯、酸酐类接枝POE和醋酐类接枝EPDM其中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自与聚乙烯有较好相容性的乙烯醋酸乙烯聚合物（EVA）、POE、EPDM。
5.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述耐刮擦剂选自聚乙烯腊、脂肪酸、脂肪酸酰胺和聚硅酮、芥酸酰胺其中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，防翘曲剂选自碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵和亚硝酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自二苯甲酮官能团化合物稳定剂、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂或受阻胺稳定剂的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的一种铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂 1010和/或抗氧剂168。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的改性聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：依据配方提前预混原材料
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路调高垫板用改性聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为190-255℃，主机转速为150~250r·p·m。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的改性聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机的基础工艺参数如下：
。
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| CN110713651A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-21 | 江苏金洋机械有限公司 | 一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161012 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |