CN109232857A - 高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，该减震垫块由A组分和B组分反应而得，其中A组分由70～80份聚醚多元醇，0.2～0.3份发泡剂，0.25～0.45份匀泡剂，19～30份固化剂，0.4～0.6份催化剂组成；B组分由30～50份聚醚多元醇和50～70份二异氰酸酯反应制得。其中，A组分的粘度控制在1400mPa·S～1800mPa·S；B组分的粘度控制在2600mPa·S～3000mPa·S；组份A、组份B分别置于高压发泡机的A、B料罐中，然后浇注到模具中，模具在50℃下保温25～35min后脱模，后75～85℃保温熟化10～14h，即可得到减震垫块。通过高压发泡机发泡制得的产品具有更为细腻均匀的泡孔，从而具有比当前使用的减震垫块更为优异的性能。

Description

高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法
技术领域：
本产品属于高分子复合材料的技术领域，特指一种高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法。
背景技术：
当前我国的高速铁路事业正处于飞速发展当中。我国新建铁路基本都是使用的无砟轨道，这种轨道具有使用周期长，维修成本低，列车可高速平稳运行等优点。但是其刚度大，弹性低，减震消声性能差。因此，必须采用一种弹性较好的减震垫板来克服这种缺点。
聚氨酯材料原料众多，可根据需要选择不同的原料来设计成合适的结构，从而制备出符合使用要求的材料。聚氨酯微孔弹性体孔径分布均匀，具有密度小、抗冲击、吸能、吸音、强度高、缓冲性能好、耐磨、耐油、抗疲劳等优异的综合性能，是高速铁路减震垫块制备材料的最佳选择。
当前高铁用聚氨酯减震垫块主要采用低压发泡机生产，虽然能够达到使用要求，但是低压发泡机生产的产品仍然存在一定的不足，主要是由于低压发泡机的搅拌不均匀，导致生产的减震垫块中泡孔大小差别较大，导致综合性能不佳，而且在反复受力之后，也容易遭到破坏，使用寿命不长。而采用高压发泡机生产，则能使泡孔更均匀，明显提高综合性能和使用寿命。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够使用高压发泡机生产的综合性能更为优异的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法。
本发明实现其目的采用的技术方案是：一种高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其中：该方法中高铁垫块原料中各组份及其重量配比为：
A组分：
B组分：
多异氰酸酯 50～70份
聚醚多元醇 30～50份；
其中，A组分的粘度控制在1400mPa·S～1800mPa·S；B组分的粘度控制在2600mPa·S～3000mPa·S；
该制作方法包括以下步骤：
(1)制备B组分：将多异氰酸酯抽入到反应釜中，保温38℃-45℃，再按照预设的比例，边搅拌边将多元醇抽入，控制反应温度在65±5℃，1.5-2.5小时后放料并测试NCO％含量，即为B组分；
(2)按照预设的比例将A料中的各种多元醇及助剂逐步加入A料反应釜，搅拌均匀后出料；
(3)调整A料和B料的温度为40～45℃，待高压发泡机循环0.4h-0.6h后，按照100：60～100(根据具体的配方进行调整)的浇注比将A料和B料浇注到模具中；高压发泡机的工作压力控制在10～20MPa；
(4)将模具在45～55℃的烘箱中保温25min-35min后脱模，然后将垫块在75～85℃环境下熟化10h-14h。
具体而言，所述的聚醚多元醇为五种聚醚多元醇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，其中聚醚多元醇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的官能度为2，聚醚多元醇Ⅳ、Ⅴ的官能度为3，且五种聚醚多元醇的分子量均为1000～5000。
所述的发泡剂为蒸馏水。
所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡的等重量混合物。
所述固化剂为1，4丁二醇或者乙二醇或者一缩丙二醇或者它们的混合物。
所述匀泡剂为硅油。
本发明生产方法及其生产的减震垫块主要具有以下优点：
(1)本发明采用高压发泡机，为配合高压发泡采用低粘度原料配方，原料组分制备后通过高压喷射方式喷入模具混合，混合均匀性相比普通发泡更高，使得成型后的产品泡孔明显更微小更致密，各方面性能更为均匀，产品合格率高。
(2)本发明采用蒸馏水作为发泡剂，且不使用任何溶剂，低挥发，安全环保，不影响环境。
(3)成本低廉，工艺简单，本发明所采用的原料均为聚氨酯行业市场上常用的原料，价格低廉，工艺简单。
(4)本发明制得的产品综合性能远高于现有产品，尤其是在耐低温性能、耐疲劳性能等方面，大大提高了高速铁路运行的安全性、舒适性以及减震垫板的使用寿命。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
A料组成为：
B组份为：
二苯基甲烷二异氰酸酯 54.2份
混合聚醚多元醇 45.8份
聚氨酯微孔弹性体减震垫块的具体制备方法，包括以下步骤：
(1)合成半预聚体，将熔融并计量好的二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，控制温度在50～60℃，并加入计量好的混合聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅳ与官能度为2，平均分子质量为2000的聚醚多元醇Ⅴ的质量比为4：1)。
(2)将聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅰ65份；官能度为3，平均分子质量为3000的聚醚多元醇Ⅱ5份；官能度为3，平均分子质量为5000的聚醚多元醇Ⅲ为10份)、1，4丁二醇、蒸馏水、催化剂、硅油按比例混合好，加入到高压发泡机的A料罐中；将半预聚体加入到高压发泡机的B料罐。
(3)调整A料和B料的温度为45℃，待高压发泡机循环0.5h后，设置A料和B料的比例为100：90，浇注压力为15MPa，将A、B料混合后浇入到模具中。
(4)将模具在55℃的烘箱中保温25min后脱模，然后将垫块在75℃环境下熟化14h。
实施例2
A料组成为：
B组份为：
二苯基甲烷二异氰酸酯 65.9份
混合聚醚多元醇 34.1份
聚氨酯微孔弹性体减震垫块的具体制备方法，包括以下步骤：
(1)合成半预聚体，将熔融并计量好的二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，控制温度在50～60℃，并加入计量好的混合聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅳ与官能度为2，平均分子质量为2000的聚醚多元醇Ⅴ的质量比为2：1)。
(2)将聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅰ65份；官能度为3，平均分子质量为3000的聚醚多元醇Ⅱ5份；官能度为3，平均分子质量为5000的聚醚多元醇Ⅲ为10份)、1，4丁二醇、蒸馏水、催化剂、硅油按比例混合好，加入到高压发泡机的A料罐中；将半预聚体加入到高压发泡机的B料罐。
(3)调整A料和B料的温度为45℃，待高压发泡机循环0.5h后，设置A料和B料的比例为100：85，浇注压力为12MPa，将A、B料混合后浇入到模具中。
(4)将模具在55℃的烘箱中保温25min后脱模，然后将垫块在75℃环境下熟化14h。
实施例3
A料组成为：
B组份为：
二苯基甲烷二异氰酸酯 60份
混合聚醚多元醇 40份
聚氨酯微孔弹性体减震垫块的具体制备方法，包括以下步骤：
(1)合成半预聚体，将熔融并计量好的二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，控制温度在50～60℃，并加入计量好的混合聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅳ与官能度为2，平均分子质量为2000的聚醚多元醇Ⅴ的质量比为2：1)。
(2)将聚醚多元醇(其中官能度为2，平均分子质量为1000的聚醚多元醇Ⅰ65份；官能度为3，平均分子质量为3000的聚醚多元醇Ⅱ5份；官能度为3，平均分子质量为5000的聚醚多元醇Ⅲ为10份)、1，4丁二醇、蒸馏水、催化剂、硅油按比例混合好，加入到高压发泡机的A料罐中；将半预聚体加入到高压发泡机的B料罐。
(3)调整A料和B料的温度为45℃，待高压发泡机循环0.5h后，设置A料和B料的比例为100：95，浇注压力为20MPa，将A、B料混合后浇入到模具中。
(4)将模具在55℃的烘箱中保温25min后脱模，然后将垫块在75℃环境下熟化14h。
对比例1
样品按照吴义春等《WJ-8型高铁用聚氨酯弹性垫板的研究》论文中的20/80配方及所述方法制备，详见吴义春论文(《聚氨酯工业》，2011年第26卷第6期，P31～34)。
对比例2
样品按照罗玉媛《高速铁路WJ-8聚氨酯减震弹性垫板研制》论文中所叙述的配方及方法制备，详见罗玉媛论文(北京化工大学2012年硕士研究生毕业论文)。
对比例3
专利201510056695.X中的实施例1。
以上各实施例减震垫块性能如下表：
从上述测试结果表格可以看出，本发明通过对于聚醚多元醇的搭配使用，重点解决了现有减震垫板原料粘度较大，不适合高压发泡机生产的问题。通过对原料的合理搭配和使用，大大降低了原料的粘度，使用高压发泡机生产出来的高铁减震垫块，泡孔明显更致密，大大提高了综合性能，提高了减震垫块的使用寿命，为我国高铁的平稳、安全运行提供了保障。

Claims (8)

1.一种高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：该方法中高铁垫块原料中各组份及其重量配比为：
A组分：
B组分：
多异氰酸酯 50～70份
聚醚多元醇 30～50份；
其中，A组分的粘度控制在1400mPa·S～1800mPa·S；B组分的粘度控制在2600mPa·S～3000mPa·S；
该制作方法包括以下步骤：
(1)制备B组分：将多异氰酸酯抽入到反应釜中，保温38℃-45℃，再按照预设的比例，边搅拌边将多元醇抽入，控制反应温度在65±5℃，1.5-2.5小时后放料并测试NCO％含量，即为B组分；
(2)按照预设的比例将A料中的各种多元醇及助剂逐步加入A料反应釜，搅拌均匀后出料；
(3)调整A料和B料的温度为40～45℃，待高压发泡机循环0.4h-0.6h后，按照100：60～100(根据具体的配方进行调整)的浇注比将A料和B料浇注到模具中；高压发泡机的工作压力控制在10～20MPa；
(4)将模具在45～55℃的烘箱中保温25min-35min后脱模，然后将垫块在75～85℃环境下熟化10h-14h。
2.根据权利要求1所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：A组分的聚醚多元醇为聚醚多元醇Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ的混合物。
3.根据权利要求2所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的官能度为2，聚醚多元醇Ⅳ、Ⅴ的官能度为3，且五种聚醚多元醇的分子量均为1000～5000。
4.根据权利要求2所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯三醇、聚四氢呋喃醚二醇。
5.根据权利要求1所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述的发泡剂为蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡的等重量混合物。
7.根据权利要求1所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述固化剂选自1，4丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇。
8.根据权利要求1所述的高压微孔发泡聚氨酯材料高铁垫块的生产方法，其特征在于：所述匀泡剂为硅油。
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