CN110563919B - 注浆填充型材料及其制备方法和应用 - Google Patents

注浆填充型材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种注浆填充型材料及其制备方法和应用，其中，注浆填充型材料包括混合的A组分和B组分，A组分包括以重量份计的下列原料：异氰酸酯50份～90份，第一增塑剂10份～50份；B组分包括以重量份计的下列原料：多元醇30份～60份，第二增塑剂40份～70份，抗老化剂0.01份～0.1份；多元醇的结构为对称结构。该注浆填充型材料选用分子结构规整对称的多元醇为B组分的主要原料，上述多元醇具有较高的反应活性，使得A组分和B组分能够在不添加催化剂的条件下快速反应；不添加催化剂也避免了加速异氰酸酯与环境中的水反应，降低了异氰酸酯对水的敏感性，简化了制备方法，拓展了注浆材料的应用范围。

Description

注浆填充型材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及无砟轨道维修养护技术领域，特别涉及一种注浆填充型材料及其制备方法和应用。
背景技术
无砟轨道在铺设时需要穿越复杂的地质环境，在运行过程中也要受到各种外界因素如地质因素、环境因素以及列车动载荷因素等的影响，因而很容易产生一些病害。无砟轨道结构的离缝是板式无砟轨道的常见病害之一。目前，常用的离缝维修方法是注浆填充修复，修复时利用注浆设备往离缝中注入树脂材料。目前常用的注浆填充材料包括聚氨酯类注浆材料和环氧树脂类注浆材料。环氧树脂类注浆材料存在黏度大、可注性差、固化放热量大、固化收缩率大等问题；常规的聚氨酯类注浆材料对原材料的含水量要求高，聚氨酯类注浆材料的制备过程中需要严格控制水含量，制备过程复杂，并且保存稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注浆填充型材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中注浆填充材料施工操作性差、环境适应性差、填充效果差的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种注浆填充型材料，包括混合的A组分和B组分，其中，A组分包括以重量份计的下列原料：异氰酸酯50份～90份，第一增塑剂10份～50份；B组分包括以重量份计的下列原料：多元醇30份～60份，第二增塑剂40份～70份，抗老化剂0.01份～0.1份；多元醇的结构为对称结构。
进一步地，所述多元醇为四官能度多元醇。
进一步地，所述四官能度多元醇为下式I所示化合物：
Figure BDA0002174639400000021
其中，R1和R2各自独立地选自H和烷基；n为1～6。
进一步地，所述第一增塑剂、所述第二增塑剂分别为选自由2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、邻苯二甲酸二丁酯所组成组中的至少一种。
进一步地，所述异氰酸酯为选自由多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯所组成组中的至少一种。
进一步地，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
进一步地，所述A组分与所述B组分以体积比0.9∶1～1.1∶1混合。
根据本发明的另一方面，还提供了上述注浆填充型材料的制备方法，包括以下步骤：将A组分的原料、B组分的原料分别按照重量份配比混合，分别得到所述A组分和所述B组分；将所述A组分与所述B组分混合，即可得到所述注浆填充型材料。
进一步地，所述A组分与所述B组分以体积比0.9∶1～1.1∶1混合。
根据本发明的另一方面，还提供了上述注浆填充型材料在轨道维修中的应用。
进一步地，所述注浆填充型材料应用于无砟轨道的离缝维修中。
本发明提供的注浆填充型材料，选用分子结构规整对称的多元醇为B组分的主要原料，上述多元醇具有较高的反应活性，使得A组分和B组分能够在不添加催化剂的条件下快速反应；在没有添加催化剂的情况下，也避免了加速异氰酸酯与环境中的水反应，降低了异氰酸酯对水的敏感性，从而降低了注浆材料对制备环境和使用环境中水的敏感性，简化了制备方法，拓展了注浆材料的应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明提供了一种注浆填充型材料，包括混合的A组分和B组分，其中，A组分包括以重量份计的下列原料：异氰酸酯50份～90份，第一增塑剂10份～50份；B组分包括以重量份计的下列原料：多元醇30份～60份，第二增塑剂40份～70份，抗老化剂0.01份～0.1份；多元醇的结构为对称结构。A组分和B组分的原料中都没有添加催化剂和/或发泡剂。A组分与B组分可以直接发生反应。
常用的注浆填充型材料一般为聚氨酯类注浆材料或者环氧树脂类注浆材料，两类注浆材料都存在着一些问题；并且使用时一般需要各组分混合后发泡。本申请实施例提供的注浆填充型材料，初始黏度低、可注性好、填充效果好，适用于无砟轨道的离缝维修；制备时只需要将A组分与B组分混合反应，无需发泡。
本发明提供的注浆填充型材料，选用分子结构规整对称的多元醇为B组分的主要原料，上述多元醇具有较高的反应活性，使得A组分和B组分能够在不添加催化剂的条件下快速反应；在没有添加催化剂的情况下，也避免了加速异氰酸酯与环境中的水反应，降低了注浆材料对制备环境和使用环境中水的敏感性，简化了制备方法，拓展了注浆材料的应用范围。
本发明中，多元醇采用四官能度多元醇。将四官能度多元醇作为B组分的主要原料，使得A组分和B组分反应得到的固结体内部分子具有更高的交联度；此外由于四官能度多元醇的分子结构规整对称，使得反应得到的固结体呈现一定程度的非透明结晶性。基于上述两种效果的协同促进作用，使得A组分与B组分反应得到的固结体表现出更加优异的机械力学性能和尺寸稳定性，满足轨道离缝填充要求。
进一步地，四官能度多元醇为下式I所示化合物：
Figure BDA0002174639400000041
其中，R1和R2各自独立地选自H和烷基；n的范围为1～6，优选为1～2。四官能度多元醇可以为
Figure BDA0002174639400000042
(以下简称多元醇1)、
Figure BDA0002174639400000043
(以下简称多元醇2)和
Figure BDA0002174639400000044
(以下简称多元醇3)中的至少一种，但不限于此。
本发明中，异氰酸酯例如可为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(以下简称PMDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(以下简称MDI)、甲苯二异氰酸酯(以下简称TDI)和六亚甲基二异氰酸酯(以下简称HDI)中的至少一种，但不限于此。
本发明中，第一增塑剂、第二增塑剂例如可分别为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯(以下简称TXIB)、邻苯二甲酸二丁酯(以下简称DOP)中的至少一种，但不限于此。第一增塑剂、第二增塑剂能够使本发明的注浆填充型材料初始黏度降低，断裂伸长率增大即使之具有更大的韧性。
本发明中，抗老化剂包括抗氧化剂与抗紫外剂按照质量比3∶2组成的混合物。其中，抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(即抗氧剂1010)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(即抗氧剂168)中的一种或两种；抗紫外剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(即UV-326)、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑(即UV-327)、2-(2'-羟基-3',5'-二叔戊基苯基)-5-氯代苯并三唑(即UV-328)、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑(即UV-329)中的一种或几种。
本发明还提供了上述注浆填充型材料的制备方法，包括以下步骤：将A组分的原料、B组分的原料分别按照重量份配比混合，分别得到A组分和B组分；将A组分与B组分混合，即可得到注浆填充型材料。上述制备方法中，将A组分的各原料按照重量份配比加入到容器中，然后机械混合均匀得到A组分；将B组分的各原料按照重量份配比加入到另一容器中，然后机械混合均匀得到B组分；A组分与B组分混合后即可得到注浆填充型材料，即可用于轨道维修。上述制备方法简单易操作，能耗低；因为各原料中没有催化剂的存在，异氰酸酯不会与环境中的水发生反应，降低了异氰酸酯对水的敏感性，从而放宽了制备过程中对于环境的要求，而且不需要对原材料进行二次干燥除水，制备过程能耗低，降低了成本。上述制备方法制备得到的注浆填充型材料，初始黏度低、可注性好、填充效果好。
本发明的注浆填充型材料在用于轨道维修时，尤其是在用于无砟轨道的离缝修复时，直接利用注浆设备将注浆填充型材料注入离缝中即可，操作简单方便。
实施例1
分别称取PMDI 6kg，TXIB 3kg，混合均匀后，密封保存得到A组分。分别称取多元醇2(n＝1)4kg，TXIB 5kg，抗老化剂0.005kg，混合均匀后，密封保存得到B组分。将上述A组分与B组分按照体积比1∶1混合均匀，即得到注浆填充型材料。
实施例2
分别称取PMDI 5kg，MDI 1kg，HDI 1kg，TXIB 3kg，混合均匀后，密封保存得到A组分。分别称取多元醇1(n＝1)2kg，多元醇2(n＝1)3kg，TXIB 6kg，抗老化剂0.006kg，混合均匀后，密封保存得到B组分。将上述A组分与B组分按照体积比1∶1混合均匀，即得到注浆填充型材料。
实施例3
分别称取PMDI 5kg，TXIB 5kg，混合均匀后，密封保存得到A组分。分别称取多元醇3(n＝1)6kg，TXIB 5kg，抗老化剂0.002kg，混合均匀后，密封保存得到B组分。将上述A组分与B组分按照体积比1∶1混合均匀，即得到注浆填充型材料。
实施例4
分别称取PMDI 6kg，TXIB 2kg，DOP 1kg混合均匀后，密封保存得到A组分。分别称取多元醇1(n＝1)2kg，多元醇2(n＝2)1kg，多元醇3(n＝3)2kg，TXIB 4kg，DOP 2kg，抗老化剂0.01kg，混合均匀后，密封保存得到B组分。将上述A组分与B组分按照体积比1∶1混合均匀，即得到注浆填充型材料。
实施例5
分别称取PMDI 5kg，MDI 2kg，TDI 2kg，TXIB 1kg混合均匀后，密封保存得到A组分。分别称取多元醇1(n＝1)2kg，多元醇2(n＝1)1kg，多元醇3(n＝1)3kg，TXIB 2kg，DOP2kg，抗老化剂0.01kg，混合均匀后，密封保存得到B组分。将上述A组分与B组分按照体积比1∶1混合均匀，即得到注浆填充型材料。
实施例1～5中制备得到的注浆填充型材料的性能测试结果见表1。
表1 实施例1～5注浆填充型材料性能测试结果
Figure BDA0002174639400000061
Figure BDA0002174639400000071
上述实施例1～5中的性能检测结果说明，本发明的注浆填充型材料相比传统注浆材料具有更低的初始黏度，能够对轨道结构中较小离缝的实现填充，具有更好的填充效果。通过选用结构对称的多元醇使反应产物保持较高的内部交联度，同时呈现一定的结晶非透明性，提高材料综合力学性能和尺寸稳定性，满足更高的受力环境要求，能够承受列车高速运行时对无砟轨道的冲击作用，使无砟轨道不发生破坏和形变。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种注浆填充型材料，其特征在于：包括混合的A组分和B组分，
所述A组分包括以重量份计的下列原料：
异氰酸酯 50份~90份
第一增塑剂 10份~50份
所述B组分包括以重量份计的下列原料：
多元醇 30份~60份
第二增塑剂 40份~70份
抗老化剂 0.01份~0.1份
所述多元醇的结构为对称结构；
所述多元醇为四官能度多元醇；
所述四官能度多元醇为下式I所示化合物：
Figure 333859DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1和R2各自独立地选自H和烷基；n为1~6。
2.根据权利要求1所述的注浆填充型材料，其特征在于，所述第一增塑剂、所述第二增塑剂分别为选自由2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、邻苯二甲酸二丁酯所组成组中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的注浆填充型材料，其特征在于，所述异氰酸酯为选自由多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯所组成组中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的注浆填充型材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的注浆填充型材料，其特征在于，所述A组分与所述B组分以体积比0.9∶1~1.1∶1混合。
6.权利要求1~5任意一项所述的注浆填充型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将A组分的原料、B组分的原料分别按照重量份配比混合，分别得到所述A组分和所述B组分；
将所述A组分与所述B组分混合，即可得到所述注浆填充型材料。
7.权利要求1~5任意一项所述的注浆填充型材料在轨道维修中的应用。
8.根据权利要求7所述的注浆填充型材料的应用，其特征在于，所述注浆填充型材料应用于无砟轨道的离缝维修中。
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