CN110628108A - 一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕 - Google Patents

一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其组成包括：基础树脂100份，热膨胀系数改性剂35～55份，相容剂5～10份，阻燃剂30～60份，补强填料45～70份，抗紫外光助剂0～1份，抗氧剂0～2份，偶联剂1.0～2.5份，润滑剂0～3份，发泡剂0～4份。本发明提供一种克服热塑性树脂成型收缩大、热膨胀系数大等缺点的方法，制备的塑料轨枕热膨胀系数较低。本发明大量使用废旧塑料，在一定程度上解决了白色污染和能源问题，同时保护了环境；利用热膨胀改性剂，降低塑料合成枕木的热膨胀系数，改善塑料轨枕成型收缩，提高了塑料轨枕在苛刻温度环境条件下的应用范围。本发明的工艺条件不苛刻，步骤简单，易于实施。

Description

一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕
技术领域
本发明属于轨道交通复合材料的技术领域，具体涉及一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕。
背景技术
铁路线路采用的轨枕有木枕、混凝土轨枕、玻纤增强聚氨酯合成轨枕。当前，全球范围内森林资源匮乏，同时木枕易老化、寿命短、更替频繁；混凝土轨枕重量大、弹性差、质量大，抽换时施工效率低；聚氨酯合成轨枕造价高，应用受限。废旧塑料合成轨枕，采用可回收HDPE塑料，节能环保，同时塑料轨枕具有弹性好，耐腐蚀，耐老化的优点。
美国专利US.5789477公开了一种采用HDPE回收料和玻璃纤维为原材料，采用挤出成型的方式制备轨枕，该专利中采用长径比为24:1的单螺杆挤出机，通过挤出成型的方法制得10cm×10cm×244cm的轨枕。
美国专利US4997609A和US5055350A公开了采用模压法，利用沙子和再生塑料颗粒制造复合材料的方法。
中国专利CN008004450.3公开了一种使用聚苯乙烯和再生塑料聚烯烃制造高性能复合材料的铁路轨枕。利用由聚苯乙烯与聚烯烃组分的复合材料制成的铁路轨枕,该复合材料优选从再生塑性得到。所述复合材料表现出两相形态,其中两相的聚苯乙烯与聚烯烃相互缠绕并在整个材料内保持连续。
但是现有技术中的合成轨枕热膨胀系数较高，尤其是在苛刻的温度条件下受热易膨胀变形，影响轨枕的使用寿命。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低热膨胀系数型塑料轨枕及其成型工艺方法，以解决现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，其组成包括：基础树脂100份、热膨胀系数改性剂35～55份、相容剂5～10份、阻燃剂30～60份、补强填料45～70份、抗紫外光助剂0～1份、抗氧剂0～2份、偶联剂1.0～2.5份、润滑剂0～3份、发泡剂0～4份。
优选地，所述的基础树脂包括如下组分：高密度聚乙烯废旧回收料(HDPE)、聚氧化乙烯(POE)聚苯乙烯回收料(PS)，优选地三者重量比依次为(60～85):(10～25):(5～20)。
优选地，所述的热膨胀系数改性剂为空心玻璃微珠、负热膨胀系数材料、稀土氧化物、废橡胶粉、玻璃纤维、碳纤维、玻纤增强聚乙烯和玻纤增强聚丙烯的一种或几种的混合，优选地35～55份。
优选地，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝聚苯乙烯的一种或几种的混合，优选地5～10份。
优选地，所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、三氧化钼、红磷、硼酸锌和三聚氰胺的一种或几种的混合，优选地30～60份。
优选地，所述的补强填料为云母、碳酸钙、蒙脱土和滑石粉的一种或几种的混合，优选地45～70份。
优选地，所述的抗紫外光助剂为UV531、UV-234、UV-320和UV-770的一种或几种的混合，优选地0～1份。
优选地，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂300中的一种或几种的混合，优选地0～2份。
优选地，所述的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合，优选地0～2份。
优选地，所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、硬脂酸酰胺和硅酮母粒的一种或几种的混合，优选地0～3份。
优选地，所述的发泡剂为AC发泡剂，优选地0～4份。
优选地，所述的低热膨胀系数塑料轨枕的合成工艺，首先按照比例称取物料，将物料倒入高速混合机内进行搅拌混合，搅拌转速为1000～1500r/min，搅拌时间5～10min；将混合好的物料输送至密炼机内塑化熔融，塑化温度为120～200℃，塑化时间10～30min，然后将密炼机内已塑化好的物料输送到贮料装置内，温度为160～240℃，然后将贮料装置内的物料输送到定型模具内部，使用平板硫化机模压成型，模板温度为120～150℃，压力为30～50MPa，成型时间为30～90min，随后降低模板温度，定型温度为40～80℃，定型压力为30～50MPa，定型时间为4～8h，最后将制品送入到水冷系统降温定型。
有益效果
本发明大量使用废旧塑料，在一定程度上解决了白色污染和能源问题，同时保护了环境；利用热膨胀改性剂，降低塑料合成枕木的热膨胀系数，改善塑料轨枕成型收缩，提高了塑料轨枕在苛刻温度环境条件下的应用范围。本发明的工艺条件不苛刻，步骤简单，易于实施。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明提供了一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其组成包括：基础树脂100份、热膨胀系数改性剂35～55份、相容剂5～10份、阻燃剂30～60份、补强填料45～70份、抗紫外光助剂0～1份、抗氧剂0～2份、偶联剂1.0～2.5份、润滑剂0～3份、发泡剂0～4份。
其中，所述的基础树脂包括如下组分：高密度聚乙烯废旧回收料(HDPE)、聚氧化乙烯(POE)和聚苯乙烯回收料(PS)，优选地三者重量比依次为(60～85):(10～25):(5～20)。大量使用废旧塑料，在一定程度上降低了解决了白色污染同时保护了环境。
所述热膨胀系数改性剂为空心玻璃微珠、负热膨胀系数材料、稀土氧化物、废橡胶粉、玻璃纤维、碳纤维、玻纤增强聚乙烯和玻纤增强聚丙烯的一种或几种的混合。优选地，热膨胀系数改性剂为35～55份。在合成轨枕的配方中添加热膨胀系数改性剂能有效改善塑料合成轨枕的热膨胀系数，降低塑料轨枕在苛刻环境下的导致的变形或热应力破坏，改善轨枕成型收缩，提高了塑料轨枕在苛刻温度环境条件下的应用范围。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝聚苯乙烯的一种或几种的混合。优选地，相容剂为5～10份。在合成轨枕的配方中加入相容剂增加了各种聚合物以及填料的相容性，减少合成轨枕的成型时间，提高生产效率。
所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、三氧化钼、红磷、硼酸锌和三聚氰胺的一种或几种的混合。优选地，阻燃剂为30～60份。
所述的补强填料为云母、碳酸钙、蒙脱土和滑石粉的一种或几种的混合，优选地45～70份。在轨枕的配方中加入补强填料能有效增强轨枕的机械强度。
所述的抗紫外光助剂为UV531、UV-234、UV-320和UV-770的一种或几种的混合，优选地0～1份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂300中的一种或几种的混合，优选地0～2份。
所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合，优选地0～2份。
所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、硬脂酸酰胺和硅酮母粒的一种或几种的混合，优选地0～3份。
所述的发泡剂为AC发泡剂，优选地0～4份。
作为本发明的实施例，还提供了一种按照上述配方制备合成轨枕的工艺，首先按照比例称取物料，将物料倒入高速混合机内进行搅拌混合，搅拌转速为1000～1500r/min，搅拌时间5～10min；将混合好的物料输送至密炼机内塑化熔融，塑化温度为120～200℃，塑化时间10～30min，然后将密炼机内已塑化好的物料输送到贮料装置内，温度为160～240℃，然后将贮料装置内的物料输送到定型模具内部，使用平板硫化机模压成型，模板温度为120～150℃，压力为30～50MPa，成型时间为30～90min，随后降低模板温度，定型温度为40～80℃，定型压力为30～50MPa，定型时间为4～8h，最后将制品送入到水冷系统降温定型。
实施例1
一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其重量份：高密度聚乙烯回收料85份，聚氧化乙烯10份，聚苯乙烯5份，热膨胀系数改性剂40份，相容剂5份，阻燃剂48份，补强填料50份，抗紫外光助剂0.2份，抗氧剂0.5份，偶联剂2.1份，润滑剂1.2份，发泡剂1.1份。
实施例2
一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其重量份：高密度聚乙烯回收料72份，聚氧化乙烯12份，聚苯乙烯16份，热膨胀系数改性剂35份，相容剂10份，阻燃剂40份，补强填料55份，抗紫外光助剂0.8份，抗氧剂1.0份，偶联剂0.8份，润滑剂0.6份，发泡剂1.6份。
实施例3
一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其重量份：高密度聚乙烯回收料60份，聚氧化乙烯25份，聚苯乙烯15份，热膨胀系数改性剂50份，相容剂8份，阻燃剂35份，补强填料60份，抗紫外光助剂0.5份，抗氧剂1.2份，偶联剂1.3份，润滑剂1.5份，发泡剂2.8份。
对比例1
一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其重量份：高密度聚乙烯回收料65份，聚氧化乙烯20份，聚苯乙烯15份，相容剂9份，阻燃剂51份，补强填料70份，抗紫外光助剂0.2份，抗氧剂1.8份，偶联剂2.5份，润滑剂2.5份，发泡剂2.0份。
实验例
根据实施例1或2或3或对比例1，一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕的成型工艺，首先按照比例称取物料，将物料倒入高速混合机内进行搅拌混合，搅拌转速为1000～1500r/min，搅拌时间5～10min；将混合好的物料输送至密炼机内塑化熔融，塑化温度为120～200℃，塑化时间10～30min，然后将密炼机内已塑化好的物料输送到贮料装置内，温度为160～240℃，然后将贮料装置内的物料输送到定型模具内部，使用平板硫化机模压成型，模板温度为120～150℃，压力为30～50MPa，成型时间为30～90min，随后降低模板温度，定型温度为40～80℃，定型压力为30～50MPa，定型时间为4～8h，最后将制品送入到水冷系统降温定型。
测定上述实施例及对比例中合成轨枕的热膨胀系数，测定结果如表1所示。
表1为实施例中热膨胀系数检测结果(-30-80℃)
由表1的数据可知，采用本发明所述配方制备的合成轨枕与不添加热膨胀系数改性剂的轨枕相比，有效降低了轨枕的热膨胀系数，且当配方中加入热膨胀系数的含量为50份时，对合成轨枕的热膨胀系数降低最多。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”“一些实施例”“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中，在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本领域的技术人员应该明白，虽然发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明的实施例。任何本发明实施例所属领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改及变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，其组成包括：基础树脂100份、热膨胀系数改性剂35～55份、相容剂5～10份、阻燃剂30～60份、补强填料45～70份、抗紫外光助剂0～1份、抗氧剂0～2份、偶联剂1.0～2.5份、润滑剂0～3份、发泡剂0～4份。
2.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的基础树脂包括如下组分：高密度聚乙烯废旧回收料(HDPE)、聚氧化乙烯(POE)和聚苯乙烯回收料(PS)，三者重量比依次为(60～85):(10～25):(5～20)。
3.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的热膨胀系数改性剂为空心玻璃微珠、负热膨胀系数材料、稀土氧化物、废橡胶粉、玻璃纤维、碳纤维、玻纤增强聚乙烯和玻纤增强聚丙烯的一种或几种的混合。
4.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝聚苯乙烯的一种或几种的混合。
5.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、三氧化钼、红磷、硼酸锌和三聚氰胺的一种或几种的混合。
6.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的补强填料为云母、碳酸钙、蒙脱土和滑石粉的一种或几种的混合。
7.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的抗紫外光助剂为UV531、UV-234、UV-320和UV-770的一种或几种的混合。
8.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂300中的一种或几种的混合。
9.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合。
10.如权利要求1所述的一种低热膨胀系数型废旧塑料合成轨枕，其特征在于，所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、硬脂酸酰胺和硅酮母粒的一种或几种的混合。
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