CN107778763A - 一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂及其制备方法，以及该润湿剂在制备钢轨修磨磨具中的应用。所述润湿剂具有以下组份：酚醛树脂、呋喃树脂和二乙二醇乙醚。本发明提供的润湿剂，具有耐高温、包裹效率高、粘接强度高等优点。该润湿剂不仅能用于新型耐用复合磨具材料的制造，也能用于180℃高温热压下的摩擦材料的生产，并能提高所制复合磨具的强度性能和耐磨性能。

Description

一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种润湿剂，特别涉及一种专用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂 及该润湿剂的制备方法和应用。
背景技术
钢轨表面维护的主要目的是将钢轨表面的疲劳层、与轮毂不相吻合的轮廓 进行修磨的一个过程。钢轨维护也经历了几个阶段，最初的钢轨从铺轨到使用 几乎不进行表面维护，我国过去的钢轨维护只是针对短路段、重缺陷进行的， 是用人工推动一个磨机来回打磨焊接处；而对于长路段的维护则是更换钢轨， 更换周期大约为30～50年进行一次，在此期间列车运行速度小于80公里/小时。
随着高速铁路的发展，要求必须对高速铁路钢轨、重载铁路钢轨和有线钢 轨表面进行维护性修磨，以保证高速列车的运行速度和安全性。为此，二十一 世纪初，我国从北美、欧洲引进了各种型号的钢轨打磨车，开始了机械化的钢 轨打磨车对钢轨表面维护。
有了钢轨表面维护设备，维护钢轨修磨的磨具孕育而生。新型耐用复合磨 具的制造，采用高温全热压工艺，热压工艺在180℃下保温、保压1小时，这 中间要求所有材料的挥发份不得大于3％，否则磨具将出现裂纹，或在使用过 程中出现破裂。润湿剂是制备磨具必不可少的材料之一，它加入的目的是将切 削钢轨主料(一种高韧性的刚玉)与其它有结合剂粉体材料包裹。
初期的磨具制造中采用传统的树脂液作润湿剂，这种润湿剂制造的磨具最 多只能用120℃中温热压工艺，若温度超过120℃，磨具必然出现裂纹。这是 因为：这温度超过120℃时，润湿剂挥发份太多，从而做出的磨具密度只能达 到2.7g/cm3以下，因此该磨具的打磨钢轨效率低、打磨公里数在30公里/片以 下，远远不能满足要求。总结来说，使用传统树脂作为润湿剂具有以下缺点：
1.在120℃时发生固化反应，同时放出大量挥发性气体，如水气、氨气；
2.不能满足高温热压工艺要求，在高温下使磨具发生裂纹、起泡等废品， 不能满足实际要求。
3.25℃时的树脂液粘度一般大于500mPa·S，难以满足分散性要求。
目前国内最先进的厂家则采用糠醛做润湿剂，这种材料远远好于树脂液， 它的优点在于能耐高温、较低挥发份、能在180℃高温下进行热压。但它的缺 点是低效率(只能润湿较少的粉体材料)、不参与粘接主料和粉体辅料。由于 这种单纯的润湿剂作用，使得它对于粉体料与主料的包裹没有起到增加粘接二 者强度的作用。虽然做出的磨具在密度上达到2.7g/cm3以上，但仍表现出磨具 耐用度较差、组织不均匀、容易烧伤工件的缺点，特别对于一些特殊组织结构 的磨具明显表现出润湿效率低、粘接强度不高的缺点，严重影响磨具产品对钢 轨修磨要求的广泛性。总结来说，使用糠醛作为润湿剂具有以下缺点：
1.糠醛与酒精具有相同的低粘度，25℃时为10mPa·S以下，由于在主料 表面难以形成膜，因此不能包裹足够的粉体材料，使磨具组织不均，甚至不能 生产某些特殊组织号磨具的产品；
2.不具有提高主料和粉体料之间粘接强度的作用，因而对磨具耐用度提高 不起任何有利的作用。
因此，我们需要一种新的润湿剂，同时满足耐高温、高效率、低挥发份的 要求，并且粘度适中，同时满足分散性和粘接强度高的要求，使其它粉体材料 能均匀包裹住主料。
发明内容
本发明旨在提供一种新的用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂，具有耐高温、 包裹效率高、粘接强度高等优点。该润湿剂不仅能用于新型耐用复合磨具材料 的制造，也能用于180℃高温热压下的摩擦材料的生产，并能提高所制复合磨 具的强度性能和耐磨性能；为了达到上述目的，本发明首先提供一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿 剂，所述润湿剂按重量百分比含有以下组份：酚醛树脂 30％～50％；呋喃树脂 45％～68％；以及二乙二醇乙醚2％～25％。
在本发明一实施例中，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂；在本发明一实施例中，所述呋喃树脂为带呋喃环的糠醛树脂；在本发明一实施例中，所述润湿剂按重量百分比含有以下组份：酚醛树脂30％～40％；呋喃树脂50％～60％；以及二乙二醇乙醚2％～15％。
在本发明一较优实施例中，提供一种润湿剂，所述润湿剂按重量百分比含有以下组份：热塑性酚醛树脂30％～40％；呋喃树脂50％～60％；以及二乙二醇乙醚2～15％；本发明还提供上述润湿剂的制备方法，所述方法为：在高剪切乳化机在高 剪切乳化机中先按比例投入呋喃树脂和二乙二醇乙醚，使呋喃树脂和二乙二醇 乙醚混合均匀，然后将符合比例的酚醛树脂分4次投入所述乳化剂中，以2900 转/分的转速反应24小时；本发明还提供一种上述润湿剂在制备钢轨修磨磨具中的应用，尤其是在制 备SPENO公司生产的RR16MS型专用道岔打磨车的磨具中的应用。
在本发明一实施例中，在制备钢轨修磨磨具时，所述润湿剂的添加量为 20ml每公斤主料；需要说明的是，本发明中提到的热塑性酚醛树脂、糠醛树脂和二乙二醇乙 醚均有市售。
本发明的润湿剂钢轨修磨磨具的润湿剂，有良好的分散性和润湿性，有利于混料的均匀性；同时还耐高温，在高温下的挥发份很低；还具有较高粘接强 度，利于提高磨具耐用度的同时又方便磨具生产。本发明的润湿剂有以下几个优点：
1.高效率的润湿性、分散性，混出料粉尘明显减少，改善工作环境；
2.提高主料与辅料的粘接能力，并能显著提高磨具弹性模量，从而提高磨 具耐用性能；
3.具有耐高温、挥发少、粘度适中等特点；
4.具有与辅料相适应的活性性质，在180℃高温下自身复合材料与辅料粉 体材料发生聚合反应，从而包裹主料，明显提高主料磨削中的把持能力，提高 切削率；
5.在一定条件下，高速剪切多组分不同材料，使其发生不完全的物理和化 学变化，高温时发生完全化学变化，产生特殊性能作用效果，也是该种专用复合型润湿剂特点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做详细的说明，实施例旨在解释而非限定本发明的技术方案;为了符合新型耐用复合磨具的制造工艺，发明人需要研究一种新的润湿 剂。由于目前还没有相关的报道，因此，发明人面临两个主要问题：材料的选 择和工艺的选择；首先，为了使润湿剂获得高强度粘接性能，需要引进一种热塑性的树脂， 这种热塑性树脂必须能进行一定程度的广义性的醚化反应才能改变其原有的 特性。所谓醚化反应也就是在树脂分子的主链上镶嵌上具有柔性基团的高分子 链，这些柔性基体包括：碳碳双键C＝C、碳氧键C-O、碳氮键C-N、碳硅键 C-Si和硅氧键Si-O等，具备这些键的物质有：酯类、酮类、醚类、醛类、胺 类。发明人在综合了各方面的特性和经济因素后，采用了热塑性酚醛树脂，该 种树脂运用广泛，价格适中，具有强度高、刚性好、耐热、耐磨等特性；但是，发明人同时实验发现：只有热塑性酚醛树脂的即有性能是不够的， 还必须引进带呋喃环的热固性树脂，同时要有能打开或具备打开它们分子基团 的氧基类材料，这样醚化反应才有条件完成。
同时，发明人发现，使用目前常规的高分子合成树脂方法制备的润湿剂并 不能满足耐180℃高温而又挥发份少的要求，这是由于：在高分子合成中，合 成的单体不能100％转化成高分子材料，同时液体高分子树脂必然有一定溶剂。 因而这些材料高温时一定会产生较多挥发份。
因此，发明人在克服上述种种技术困难之后，得到了以下的实施例。
实施例一
在本实施例中，提供一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂，所述润湿剂按 重量百分比含有以下组份：
酚醛树脂 30％；
呋喃树脂 68％；以及
二乙二醇乙醚 2％。
优选地，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂；所述呋喃树脂为带呋喃环的糠 醛树脂。
实施例二
在本实施例中，提供一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂，所述润湿剂按 重量百分比含有以下组份：
酚醛树脂 30％；
呋喃树脂 45％；以及
二乙二醇乙醚 25％。
优选地，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂；所述呋喃树脂为带呋喃环的糠 醛树脂。
实施例三
在本实施例中，提供一种润湿剂，所述润湿剂按重量百分比含有以下组份：
热塑性酚醛树脂 41％；
呋喃树脂 54％；以及
二乙二醇乙醚 15％。
实施例四
在本实施例中，提供上述实施例一至三的润湿剂的制备方法，所述方法为： 在高剪切乳化机中先按比例投入呋喃树脂和二乙二醇乙醚，使呋喃树脂和二乙 二醇乙醚混合均匀，然后将符合比例的酚醛树脂分4次投入所述乳化剂中，以 2900转/分的转速反应24小时。
实施例五
在本实施例中，发明人对实施例一至三获得的润湿剂进行检测，主要是考察润湿剂的粘度、密度和在180℃下的挥发份；润湿剂的粘度主要通过检测；密度主要通过检测；180℃下的挥发份主要通过检测。
同时，发明人还发现：混合前，所述润湿剂的三种原料各自在自然条件下能放置二年时间；而该三种原料获得的润湿剂在放置二个月后就能发生自聚反应而变成果冻状，再经过放置会变得很坚硬。说明获得的润湿剂具有相当大的活性。
实施例六
在本实施例中，发明人将实施例一至三获得的润湿剂应用在钢轨修磨磨具的制备中，特别地应用在SPENO公司生产的RR16MS型专用道岔打磨车的磨具的制备中。SPENO公司生产的RR16MS型专用道岔打磨车行走速度4公里/ 小时，所配合使用的磨具有较高弹性模量，在打磨过程中不烧伤工件，具有每 消耗1毫米磨具打磨250米钢轨长度，耐用度较高。但是该配合使用的磨具只能依靠进口获得，不仅在技术上只能依靠国外企业，费用也极其昂贵。
发明人曾在研制SPENO公司的RR16MS型钢轨道岔打磨车配套使用的磨具过程中，使用糠醛润湿剂所做磨具经多次试验，磨出钢轨烧伤、粘铁、磨具 耐用度不稳定等情况；此后，发明人在制备SPENO公司的RR16MS型钢轨道岔打磨车配套使用 的磨具的过程中，按20ml/kg的添加量使用实施例一至三的润湿剂，由于实施例一至三的润湿剂具有适中的粘度，在混料中具备良好的分散性；润湿剂的高活性使得包裹粘接的粉体料多、混出料润湿性好、粉尘较少，有利于生产过程的控制。同时，在180℃的高温全热压过程中不会使磨具起层、发泡、裂纹等。制得的磨具在打磨中不烧伤钢轨，且通过测试发现：制得的磨具达到了每消耗 1毫米磨具打磨320米钢轨长度，完全超过进口磨具耐用度。磨削钢轨表面白 亮无烧伤。
本发明的润湿剂钢轨修磨磨具的润湿剂，有良好的分散性和润湿性，有利于混料的均匀性；同时还耐高温，在高温下的挥发份很低；还具有较高粘接强度，利于提高磨具耐用度的同时又方便磨具生产。本发明的润湿剂有以下几个优点：
1.高效率的润湿性、分散性，混出料粉尘明显减少，改善工作环境；
2.提高主料与辅料的粘接能力，并能显著提高磨具弹性模量，从而提高磨具耐用性能；
3.具有耐高温、挥发少、粘度适中等特点；
4.具有与辅料相适应的活性性质，在180℃高温下自身复合材料与辅料粉体材料发生聚合反应，从而包裹主料，明显提高主料磨削中的把持能力，提高 切削率；
5.在一定条件下，高速剪切多组分不同材料，使其发生不完全的物理和化 学变化，高温时发生完全化学变化，产生特殊性能作用效果，也是该种专用复 合型润湿剂特点。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的 范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含 于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种用于制备钢轨修磨磨具的润湿剂，其特征在于，所述润湿剂按重量百分 比含有以下组份：酚醛树脂30％～50％；呋喃树脂45％～68％；以及二乙二醇乙2％～25％。
2.如权利要求1所述的润湿剂，其特征在于，所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
3.如权利要求1所述的润湿剂，其特征在于，所述呋喃树脂为糠醛树脂。
4.如权利要求1所述的润湿剂，其特征在于，所述润湿剂按重量百分比含有以下组份：酚醛树脂30％～40％；呋喃树脂50％～60％；以及二乙二醇乙醚2％～15％。
5.一种如权利要求1～4中任一所述润湿剂的制备方法，其特征在于，所述方法为：在高剪切乳化机中先按比例投入呋喃树脂和二乙二醇乙醚，使呋喃树脂和二乙二醇乙醚混合均匀，然后将符合比例的酚醛树脂分4次投入所述乳化剂中，以2900转/分的转速反应24小时。
6.一种如权利要求1～4中任一所述润湿剂在制备钢轨修磨磨具中的应用。
7.如权利要求6的应用，其特征在于，所述钢轨修磨磨具是指SPENO公司生产的RR16MS型专用道岔打磨车。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，在制备钢轨修磨磨具时，所述润湿剂的添加量为20ml每公斤主料。
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Citations (2)

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CN101735769A (zh) * 2009-12-23 2010-06-16 西北工业大学 一种纸基摩擦材料及其制备方法
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