CN110216831A - Tpee/聚醚tpu合金聚合垫板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，属于铁路配件技术领域。为了解决现有轨下及板下垫板寿命等问题，提供了一种TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，包括原料混合，将混合后的原料熔融共混造粒，将聚合物颗粒干燥处理，接着采用注塑机进行注射成型，再切除水口，最后完成检验测试以将合格的产品入库。本发明得到的产品具有较高的拉伸强度高、较低的压缩永久变形率低，且耐热性好、耐老化性好、耐寒性好、抗疲劳性好，使用寿命长。

Description

TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法
技术领域
本发明属于铁路配件技术领域，涉及一种轨下及板下垫板，特别涉及一种TPEE/TPU合金聚合垫板的制备方法。
背景技术
铁路轨道结构用轨下及板下垫板是轨道结构中的重要部件，安装在钢轨与混凝土轨枕之间，主要作用是缓冲车辆通过轨道时所产生的高速振动和冲击，保护路基和轨枕，并对信号系统进行电绝缘，另外轨下及板下垫板由于长期裸露于大气中，因此要求具有良好的耐自然老化及耐寒、耐热性能，需具有良好的减震、平稳、低噪音等性能。
轨下及板下垫板发展前期主要以橡胶垫板为主，价格低廉，而且有良好的减震性能，但由于橡胶垫板生产过程污染较大，产品老化性能较差，使用寿命短，橡胶垫板会出现过早疲劳破坏现像，直接影响铁路运营，后期铁路维护成本较高，且替换下来的橡胶垫板基本不能回收再利用，因此需要追求新的材料制成的垫板。
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一种具有橡胶的特性且无需交联可反复加工的热塑性材料，主要分为聚酯型和聚醚型，其具有极好的韧性、耐磨性、耐油性、低温柔韧性、弹性、热稳定性以及力学性能，可广泛应用于要求柔软、耐磨、耐油等的动力能源电缆、通讯电缆、汽车电缆、地理勘探电缆、船用电缆及其它弹簧线、影音及音频线中，但其缺点在于耐老化性差、加工性能不足、价格高昂。
热塑性聚酯弹性体（TPEE）是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物，其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定型相，聚酯硬段部分结晶成结晶微区，起物理交联点的作用。由于热塑性聚氨酯弹性体兼有橡胶的优良弹性和热塑性塑料的易加工性、抗冲击性、耐油性、耐化学溶剂侵蚀性等优点，在汽车电气系统、电线电缆、铁路和航空等领域的应用越来越广泛。
根据上述材料的特性，申请人开发出了一种热塑性聚酯弹性体（TPEE）垫板并将其生产工艺申请了专利[申请号：201410013398.2；授权公告号：CN103753754B]，其通过原料干燥处理、注射成型、切水口以及检验测试，能够得到TPEE垫板，其具有回弹力好，对蠕变、冲击和挠曲疲劳具有极高抗力，抗低温能力好等优点，但是申请人在长期测试以及使用过程中，发现TPEE垫板的韧性、拉伸强度、回弹性（降低了永久性变形）以及耐疲劳性能仍不够理想，使用噪音大，使用寿命不够长。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种能提高热塑性垫板韧性、拉伸强度、回弹性（降低了永久性变形）以及耐疲劳性能，降低列车通过时产生的噪音，能提高使用寿命的TPEE/TPU合金聚合垫板的制备方法
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，包括以下步骤：
A、原料混合：将TPEE和聚醚TPU原料按质量配比为6-8:4-2进行混合；
B、聚合物的制备：将混合后的原料熔融共混造粒；
C、干燥处理：将聚合物颗粒加入干燥机内，干燥处理至少两个小时，干燥温度为90℃-110℃；
D、注射成型：采用注塑机进行注射成型，将干燥后的聚合物颗粒加入注塑机的料筒内进行加热处理，料筒内从加料处到喷嘴处的温度分为五段，分别是：238℃、235℃、233℃、230℃、230℃，然后闭模、注射、保压、冷却、开模完成注射成型；
E、切除水口：将注射成型后的产品从模腔中取出，使用切水口机切除水口，以符合生产图纸及产品技术的要求；
F、检验测试：抽样检验制作的产品外观、尺寸及性能，将合格的产品入库。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤A中所述TPEE和聚醚TPU原料按质量配比为7:3。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤B中混合后的原料通过双螺杆挤出机熔融共混造粒。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤C中所述干燥处理时间为4小时，干燥温度为100℃。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤D中所述注射完成的时间为51秒，其中闭模时间为3秒、注射时间为5秒、保压时间为3秒、冷却时间为38秒、开模时间为2秒。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤D中所述冷却时的模温为20℃，且模具内涂有硅油脱模剂。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤D中所述注射时的注射压力分为三级：第一级为8MPa，第二级为6MPa，第三级为5.5MPa。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤D中所述保压时的保压压力分为两级：第一级为1.6MPa，第二级为1MPa。
在上述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法中，作为优选，步骤E中所述检验测试包括拉伸强度、拉断伸长率、200%定伸应力、处于70℃的温度环境持续工作24小时后的压缩永久变形率、工作电阻、100℃热空气老化96小时后的拉伸强度及拉断伸长率、于23℃的温度环境使用46号机油喷洒24小时后的质量变化率、低温脆性试验和经3×106次疲劳试验后静刚度变化率这九种测试。
与现有技术相比，本TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法大大降低轨下及板下垫板的压缩永久变形率，明显提高了轨下及板下垫板的耐疲劳性能，大大提高了轨下及板下垫板的拉伸性能，大大提高了轨下及板下垫板的使用寿命。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，发明人突破了原先的设计思路，克服了耐老化性差、加工性能不足、价格高昂的TPU不能用于制造轨下及板下垫板的技术偏见，选取的原料为TPEE（热塑性聚酯弹性体）和聚醚TPU（热塑性聚氨酯弹性体），TPEE和聚醚TPU原料可按质量配比为6-8:4-2进行混合，本实施例中优选采用TPEE和聚醚TPU原料按质量配比为7:3的混合原料，将混合后的原料通过双螺杆挤出机熔融共混造粒，接着将聚合物颗粒放入干燥机内，干燥处理时间为4小时，干燥温度为100℃，采用的是立式自动补料干燥机，具备自动加料和自动翻转功能。
等干燥处理结束后，采用注塑机进行注射成型，注塑机的螺杆转速为165 r/min，将干燥后的聚合物颗粒加入注塑机的料筒内进行加热处理，料筒内从加料处到喷嘴处的温度分为五段，分别是：238℃、235℃、233℃、230℃、230℃，然后闭模、注射、保压、冷却、开模完成注射成型，其中闭模时间为3秒，注射时间为5秒，注射时的注射压力分为三级：第一级为8MPa，第二级为6MPa，第三级为5.5MPa，保压时间为3秒，保压时的保压压力分为两级：第一级为1.6MPa，第二级为1MPa，冷却时间为38秒，冷却时的模温为20℃，且模具内涂有硅油脱模剂，开模时间为2秒，注射成型完成的总时间为51秒。
之后将注射成型后的产品从模腔中取出，使用切水口机切除水口，以符合生产图纸及产品技术的要求，最后进行检验测试，检验测试包括拉伸强度、拉断伸长率、200%定伸应力、处于70℃的温度环境持续工作24小时后的压缩永久变形率、工作电阻、100℃热空气老化96小时后的拉伸强度及拉断伸长率、于23℃的温度环境使用46号机油喷洒24小时后的质量变化率、低温脆性试验和经3×106次疲劳试验后静刚度变化率这九种测试，抽样检验制作的产品外观、尺寸及性能，将合格的产品入库。
抽样检验的具体测试结果和检验方法（现有的检验方法）如下表1所示。
表1：
通过本发明制得的TPEE/TPU合金聚合垫板用为轨下及板下垫板，较申请人原先的热塑性聚酯弹性体（TPEE）垫板性能得到大幅度提升，拉断伸长率提升1.356倍，经3×106次疲劳试验后静刚度变化率低至15%，工作电阻提升2.09倍，处于70℃的温度环境持续工作24小时后的压缩永久变形率低至8%，100℃热空气老化96小时后的拉伸强度提升1.25倍，100℃热空气老化96小时后的拉断伸长率提升1.49倍，耐老化性好，于23℃的温度环境使用46号机油喷洒24小时后的质量变化率低至0.8%，获得了优异的耐油性，低温脆性试验则无破坏，具有优异的耐寒性。本发明制得的TPEE/TPU合金聚合垫板用为轨下及板下垫板，能满足列车在重载条件下高速运行时能长时间不被压溃，降低列车通过时产生的噪音，使用寿命长，有利于轨道线路稳定和行车安全，有利于减少维修养护费用。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，包括以下步骤：
A、原料混合：将TPEE和聚醚TPU原料按质量配比为6-8:4-2进行混合；
B、聚合物的制备：将混合后的原料熔融共混造粒；
C、干燥处理：将聚合物颗粒加入干燥机内，干燥处理至少两个小时，干燥温度为90℃-110℃；
D、注射成型：采用注塑机进行注射成型，将干燥后的聚合物颗粒加入注塑机的料筒内进行加热处理，料筒内从加料处到喷嘴处的温度分为五段，分别是：238℃、235℃、233℃、230℃、230℃，然后闭模、注射、保压、冷却、开模完成注射成型；
E、切除水口：将注射成型后的产品从模腔中取出，使用切水口机切除水口，以符合生产图纸及产品技术的要求；
F、检验测试：抽样检验制作的产品外观、尺寸及性能，将合格的产品入库。
2.根据权利要求1所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤A中所述TPEE和聚醚TPU原料按质量配比为7:3。
3.根据权利要求1所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤B中混合后的原料通过双螺杆挤出机熔融共混造粒。
4.根据权利要求1所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤C中所述干燥处理时间为4小时，干燥温度为100℃。
5.根据权利要求1-4任意一条所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤D中所述注射完成的时间为51秒，其中闭模时间为3秒、注射时间为5秒、保压时间为3秒、冷却时间为38秒、开模时间为2秒。
6.根据权利要求5所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤D中所述冷却时的模温为20℃，且模具内涂有硅油脱模剂。
7.根据权利要求5所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤D中所述注射时的注射压力分为三级：第一级为8MPa，第二级为6MPa，第三级为5.5MPa。
8.根据权利要求5所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤D中所述保压时的保压压力分为两级：第一级为1.6MPa，第二级为1MPa。
9.根据权利要求1所述的TPEE/聚醚TPU合金聚合垫板的制备方法，步骤E中所述检验测试包括拉伸强度、拉断伸长率、200%定伸应力、处于70℃的温度环境持续工作24小时后的压缩永久变形率、工作电阻、100℃热空气老化96小时后的拉伸强度及拉断伸长率、于23℃的温度环境使用46号机油喷洒24小时后的质量变化率、低温脆性试验和经3×106次疲劳试验后静刚度变化率这九种测试。
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