CN107216645A - 一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，将物料进行连续挤注、模压生产，得到尼龙鞍座垫；所述物料包括：67～73%的PA6；8～10%的乙烯‑丙烯‑二烯三元共聚物；18～21%的红磷；1～2%的添加剂，所述添加剂为增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。本发明主要以尼龙6为基料，并采用乙烯‑丙烯‑二烯三元共聚物、红磷阻燃剂及添加剂等进行增韧、阻燃改性。本发明改性后的材料具有良好的柔韧性和抗冲击性，力学性能满足设计要求；达到难燃级别；耐老化、耐腐蚀，使用寿命达10年以上。改性后的尼龙材料具有良好的机械加工性能，可实现现场简易快捷加工、修形。本发明鞍座垫用材料可回收再利用，不会对环境产生污染。
Description
技术领域
本发明属于铁路罐车技术领域，尤其涉及一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，即一种可用于铁路罐车的尼龙鞍座垫的制备方法。
背景技术
铁路罐车是车体呈罐形的运输车辆，用来装运各种液体、液化气体和粉末状货物等。罐车是铁路货车的一种通用车辆，罐车车体主要由罐体装配和底架装配等组成。其中，罐体一般由封头、筒体、上鞍等零部件组焊而成，底架装配可包括中梁、枕梁等部分；罐体落于枕梁鞍座处的垫木上。
罐车垫木是铁路有中梁罐车鞍座结构中的零部件，主要由纵木座和中木座组成；垫木在鞍座、中梁与罐体间起支撑作用。不同车型的鞍座垫结构不一样；比如G60车型上，中木座可包括第一中木座(弧面曲度一致)和第二中木座(弧面曲度不一致)。罐车鞍座垫木目前采用木材(硬木)制作，木质鞍座垫具有质量轻、成本低廉、加工简易等优点。
但是，现有的铁路罐车鞍座垫木更换时间短，对森林资源破坏大，雨水浸后容易损坏，而木材塌陷损坏后，容易导致罐体塌陷，因此造成换率高。同时，现有鞍座垫木在运用过程中存在易燃，易变形、裂损和易腐朽、使用寿命短等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，本发明制得的鞍座垫具有良好的力学性能，适用于罐车实际受力工况，并且具有良好的阻燃性和尺寸稳定性，还耐老化、耐腐蚀，使用寿命长。
本发明提供一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，包括：
将物料进行连续挤注、模压生产，得到铁路罐车尼龙鞍座垫；所述物料包括以下质量分数的组分：
67％～73％的聚酰胺6；
8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；
18％～21％的红磷；
1％～2％的添加剂，所述添加剂选自增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。
优选地，所述连续挤注、模压生产具体包括：将物料进行螺杆挤出，注入模具后加压保压，出模得到尼龙鞍座垫。
优选地，所述螺杆挤出为双螺杆挤出，温度设置为220～80℃。
优选地，所述注入模具时，模具温度为60～160℃；加压在200吨以上，保压30分钟～35分钟。
优选地，所述螺杆挤出采用有轨道的挤注设备进行，连续供料给10台以上的压注设备同时加压保压。
优选地，所述聚酰胺6为注塑级聚酰胺。
优选地，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物在25℃下的密度为0.8～0.9g/mL。
优选地，所述增塑剂选自脂肪族二元酸酯类增塑剂、苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂、磷酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂中的一种或多种。
优选地，所述相容剂选自马来酸酐类相容剂、丙烯酸类相容剂、噁唑啉类相容剂、酰亚胺类相容剂和异氰酸酯类相容剂中的一种或多种。
优选地，在挤注生产之前，还包括将聚酰胺6于100～120℃烘干。
优选地，所述尼龙鞍座垫具有中空结构。
优选地，所述尼龙鞍座垫为单一基料一体成型制得。
与现有技术相比，本发明提供了一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，其将物料进行连续挤注、模压生产，得到尼龙鞍座垫，所述物料包括：67％～73％的聚酰胺6；8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；18％～21％的红磷；1％～2％的添加剂。本发明主要以尼龙6为基料，其具有较高的机械性能、优良的耐候性、耐腐蚀性和耐疲劳性等优点。并且，本发明采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物及添加剂等对尼龙6进行增韧改性，改性后的材料具有良好的柔韧性和抗冲击性，力学性能满足设计要求，可保证产品的可靠性。同时改性后的尼龙材料具有良好的机械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨机等通用工具实现现场简易快捷加工、修形。本发明还添加红磷阻燃剂，使鞍座垫用材料获得良好的阻燃性能。实验结果表明，本发明制得的尼龙鞍座垫的综合性能优于目前罐车鞍座垫使用的硬木材料性能。
此外，本发明鞍座垫用材料为热塑性材料，可以回收再利用，不会对环境产生污染。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生产尼龙鞍座垫的工艺流程示意图；
图2为本发明一些实施例提供的G60车型上的第一中木座实物照片；
图3为本发明一些实施例提供的G60车型上的第二中木座实物照片；
图4为本发明一些实施例提供的G60车型上的纵木座实物照片；
图5为本发明实施例提供的G60车型上的第一中木座的中空结构示意图；
图6为本发明实施例提供的G60车型上的第二中木座的中空结构示意图；
图7为本发明实施例提供的G60车型上的纵木座的中空结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种铁路罐车尼龙鞍座垫，由物料经挤注生产得到；所述物料包括以下质量分数的组分：
67％～73％的聚酰胺6；
8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；
18％～21％的红磷；
1％～2％的添加剂，所述添加剂选自增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。
本发明提供的鞍座垫适用于罐车实际受力工况，并且具有良好的阻燃性和尺寸稳定性，还耐老化、耐腐蚀，使用寿命长。此外，该鞍座垫可实现现场加工，不产生污染，可回收。
不同车型底下鞍座垫的结构、尺寸设计有所不同，本发明没有特殊限制；本发明所述鞍座垫可采用常规尺寸，主要应用于60吨类型的罐车。
本发明提供的尼龙鞍座垫的生产原材料主要为聚酰胺6(尼龙6，PA6)，其作为一种工程塑料，具有较高的机械性能、优良的耐候性、耐腐蚀性、耐疲劳性等优点。本发明以尼龙6为基料，具有适宜的强度，同时能满足耐候性、耐腐蚀性等要求，可保证鞍座垫的可靠性。在本发明中，生产鞍座垫的物料包括67wt％～73wt％的聚酰胺6，优选包括69wt％～72wt％的聚酰胺6。在本发明的实施例中，所述聚酰胺6为注塑级聚酰胺，如化学文摘号(Cas No.)为25308-54-4的尼龙材料。
为了获得适宜的柔性，避免鞍座垫过硬导致罐体应力超出许用指标，本发明上述物料包括8％～10％质量分数的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物，优选为8.5％～9.5％。本发明主要采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物为增韧剂改性尼龙6，使尼龙鞍座垫具有适合的压缩刚度。在本发明中，增韧改性后的材料具有良好的柔韧性和抗冲击性，力学性能满足设计要求，可保证产品的可靠性。同时改性后的尼龙材料具有良好的机械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨机等通用工具实现现场简易快捷加工、修形。在本发明的实施例中，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物在25℃下的密度可为0.8～0.9g/mL；本发明优选采用Cas号为25038-36-2的增韧剂产品。
为了获得良好的阻燃性能，杜绝鞍座垫木易燃造成的火灾安全隐患，以质量分数计，本发明所述物料包括18％～21％的红磷，优选包括19～20％的红磷。在本发明的实施例中，可以采用Cas号为7723-14-0的红磷阻燃剂产品。本发明添加红磷阻燃剂，其具有阻燃效果好、热稳定性好和不产生腐蚀性气体等特点，可使尼龙鞍座垫的阻燃性达到难燃等级，利于保证可靠性。
在本发明中，所述物料以质量分数计包括1％～2％的添加剂，所述添加剂选自增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。其中，所述增塑剂可选自脂肪族二元酸酯类增塑剂、苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂、磷酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂中的一种或多种，优选为苯二甲酸酯类增塑剂和磷酸酯类增塑剂中的一种或多种。所述苯二甲酸酯类增塑剂主要包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类；所述磷酸酯类增塑剂的主要品种有磷酸三甲苯酯和磷酸三苯酯。
在本发明的实施例中，所述相容剂优选选自马来酸酐类相容剂、丙烯酸类相容剂、噁唑啉类相容剂、酰亚胺类相容剂和异氰酸酯类相容剂中的一种或多种，更优选为马来酸酐类相容剂。所述马来酸酐类相容剂属于环状酸酐型(MAH)，以马来酸酐接枝到聚烯烃上的相容剂为主，其接枝率一般为0.8％～1％。所述流动剂也称为流动性改性剂，可选自环己烷二羧酸酯和多羟基二羧酸酰胺中的一种或多种。
本发明采用上述物料进行挤注生产，制造得到尼龙鞍座垫。在物料中各组分的共同作用下，本发明实施例提供的铁路罐车尼龙鞍座垫具有以下特点：
(1)适用于罐车实际受力工况，既要有足够支撑罐体的强度，又要有一定的柔韧性，且不能超出罐体所能承受的应力范围；
(2)阻燃性达到难燃等级；
(3)耐老化、耐腐蚀，使用寿命达10年以上；
(4)良好的尺寸稳定性；
(5)可实现现场加工；
(6)不产生污染，可回收。
针对尼龙材料的工艺特性，本发明实施例还提供了一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，包括：
将物料进行螺杆挤出，连续注入模具后加压保压，出模得到尼龙鞍座垫；所述物料包括以下质量分数的组分：
67％～73％的聚酰胺6；
8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；
18％～21％的红磷；
1％～2％的添加剂，所述添加剂选自增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。
参见图1，图1为本发明实施例提供的生产尼龙鞍座垫的工艺流程示意图，具体可包括：原材料检验---烘干---挤注---模压---保压---出模---水处理---尺寸加工---性能检测。
本发明实施例首先检验原材料，然后将颗粒料烘干，便于物料生产加工。其中，所述烘干的温度可为100～120℃；时间一般为24小时。
本发明实施例将上述物料进行连续挤注、模压生产：采用螺杆挤出得到挤出的物料，连续注入模具后加压保压，成型出模，得到尼龙鞍座垫。
在本发明的实施例中，所述螺杆挤出为双螺杆挤出，温度设置为220～280℃，优选为240～260℃。本发明实施例将挤出的物料注入鞍座垫模具时，模具温度优选为60～160℃，更优选为60～100℃。本发明实施例施加的压力优选在200吨以上，可保压30分钟～35分钟。此外，所述成型出模可采用顶出的方式。
本发明优选采用连续挤注、模压生产，提高生产效率。在本发明的一些实施例中，一台挤注机可连续供料给10台以上的压注设备，通过设置有轨道的挤注设备实现连续化生产。
完成挤注后，本发明实施例可将挤注样件按照常规工艺进行水处理、机械加工，检测后即得鞍座垫成品。
在本发明的优选实施例中，所述尼龙鞍座垫具有中空结构。结合材料性能，在满足强度等性能要求下，本发明优选采用了中空结构，减少材料用量，以降低制造成本和鞍座垫重量。
在本发明的一些具体实施例中，所述尼龙鞍座垫的实物照片如图2～4所示；其中空结构如图5～7所示。
本发明以若干凹孔形成中空结构，凹孔纵截面底边平行于鞍座垫。其中，第一中木座具有第一方形凹孔和第二方形凹孔，两者形状相同且沿安装中心线对称分布；第一方形凹孔底部与中木座弧面的平均垂直距离，其与中木座最大高度的比例为30：107。第二中木座具有大凹孔和小凹孔，大凹孔与小凹孔之间的分布距离，其和第一方形凹孔与第二方向凹孔之间的分布距离相等；小凹孔底部与中木座弧面的平均垂直距离，其和第一方形凹孔底部与中木座弧面的平均垂直距离相等。
纵木座中部具有长凹孔，长凹孔两边对称分布有相同的两个短凹孔，这三个凹孔均为方形且高度相同；两个短凹孔之间的最大水平距离，其与纵木座长度的比例为713：773。
并且，本发明实施例所述尼龙鞍座垫为单一基料一体成型制得，制备方法简便易行，产品综合性能较好，解决了铁路罐车鞍座垫木易燃、易腐朽、易变形等问题。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法进行具体地描述。
以下实施例中，所用的聚酰胺6为CAS号为25308-54-4的尼龙材料，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物为Cas号为25038-36-2的增韧剂产品，红磷为Cas号为7723-14-0的产品。
实施例1
将70％的聚酰胺6、9％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、20％的红磷和1％的添加剂混合，得到物料。其中，所述添加剂包括0.5％邻苯二甲酸二辛酯、0.3％马来酸酐类相容剂(接枝率为0.8％)和0.2％环己烷二羧酸酯。
将所述物料于110℃烘干24小时，采用双螺杆挤出，温度设置为240～260℃；将挤出的物料注入鞍座垫模具，模具温度为80℃，再施加200吨的压力，保压30分钟，成型顶出模具。完成挤注后，将出模的挤注样件按照常规工艺进行水处理、机械加工，经成品检测后，得到尼龙鞍座垫样件。
其中，中木座实物照片如图2、3所示，纵木座实物照片如图4所示。尼龙鞍座垫的尺寸适用于60吨类型的罐车，主要尺寸和中空结果参见图5～7，图5为本发明实施例提供的G60车型上的第一中木座的中空结构示意图；图6为本发明实施例提供的G60车型上的第二中木座的中空结构示意图；图7为本发明实施例提供的G60车型上的纵木座的中空结构示意图。本发明采用具有中空结构的铁路罐车尼龙鞍座垫，成本较低。
本发明将硬木与上述改性后的尼龙材料的性能进行对比检测，检测结果参见表1：
表1硬木与本发明实施例1中鞍座垫材料的性能对比
以上测试结果表明，本发明所述铁路罐车尼龙鞍座垫的性能满足设计要求。并且，实际装车试验结果也符合使用要求。
另外，本发明选用手持普通木工刨、通用角磨机，对尼龙鞍座垫进行加工，研究其可刨、可研磨等现场加工特性。经过现场操作试用，这两种工具操作轻便，可实现现场刨削、开槽、研磨，可满足罐体装配要求。同时，切削下来的碎屑为长条形片状物，不会飞散到空气中，对空气无污染，对人体无危害。
实施例2
将67％的聚酰胺6、10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、21％的红磷和2％的添加剂混合，得到物料。其中，所述添加剂包括0.6％磷酸三甲苯酯、0.2％马来酸酐类相容剂(接枝率为1％)和0.2％多羟基二羧酸酰胺。
将所述物料于110℃烘干24小时，采用双螺杆挤出，温度设置为240～260℃；将挤出的物料注入鞍座垫模具，模具温度为100℃，再施加200吨的压力，保压30分钟，成型顶出模具。完成挤注后，将出模的挤注样件按照常规工艺进行水处理、机械加工，经成品检测后，得到尼龙鞍座垫样件。
本发明将上述改性后的尼龙材料的性能进行检测，检测结果参见表2：
表2本发明实施例2中鞍座垫材料的性能
比较例1
替换为铝镁系阻燃剂，按照实施例2的方法，制备得到尼龙鞍座垫样件。
比较例2
替换为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)增韧剂(CAS：9003-55-8)，按照实施例2的方法，制备得到尼龙鞍座垫样件。
将比较例1和比较例2的鞍座垫与实施例2进行性能对比测试，结果如下：
表3比较例1、比较例2与本发明实施例2中鞍座垫材料的性能对比
由以上实施例可知，本发明主要以尼龙6为基料，并且采用乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、红磷阻燃剂及添加剂等对尼龙6进行增韧、阻燃改性。改性后的材料具有良好的柔韧性和抗冲击性，力学性能满足设计要求；氧指数大于28，达到难燃级别；耐老化、耐腐蚀，使用寿命达10年以上。同时改性后的尼龙材料具有良好的机械加工性能，可以利用手持木工刨、角磨机等通用工具实现现场简易快捷加工、修形。此外，本发明鞍座垫用材料为热塑性材料，可以回收再利用，不会对环境产生污染。
本发明采用连续挤注生产，一台挤注机通过轨道连续供10台以上压注设备，具有较高的生产效率。
Claims (8)
1.一种铁路罐车尼龙鞍座垫的制备方法，包括：
将物料进行连续挤注、模压生产，得到铁路罐车尼龙鞍座垫；所述物料包括以下质量分数的组分：
67％～73％的聚酰胺6；
8％～10％的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物；
18％～21％的红磷；
1％～2％的添加剂，所述添加剂选自增塑剂、相容剂和流动剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述连续挤注、模压生产具体包括：将物料进行螺杆挤出，注入模具后加压保压，出模得到尼龙鞍座垫。
3.根据权利要求2所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出为双螺杆挤出，温度设置为220～280℃。
4.根据权利要求2所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述注入模具时，模具温度为60～160℃；加压在200吨以上，保压30分钟～35分钟。
5.根据权利要求2所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出采用有轨道的挤注设备进行，连续供料给10台以上的压注设备同时加压保压。
6.根据权利要求1所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺6为注塑级聚酰胺；所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物在25℃下的密度为0.8～0.9g/mL；所述增塑剂选自脂肪族二元酸酯类增塑剂、苯二甲酸酯类增塑剂、多元醇酯类增塑剂、磷酸酯类增塑剂和环氧类增塑剂中的一种或多种；所述相容剂选自马来酸酐类相容剂、丙烯酸类相容剂、噁唑啉类相容剂、酰亚胺类相容剂和异氰酸酯类相容剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，所述尼龙鞍座垫具有中空结构。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的尼龙鞍座垫的制备方法，其特征在于，在挤注生产之前，还包括将聚酰胺6于100～120℃烘干。
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