CN110713651A - 一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法，所述铁路垫板用改性聚乙烯复合材料由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、碳纤维、细沙、C60、偶联剂、防晒剂、抗氧剂、相容剂、耐刮擦助剂、防翘曲剂和增韧剂组成。本发明提供的这种改性聚乙烯复合材料制成的铁路垫板具有极高的抗压强度、拉伸强度和耐磨强度，安全性能高。

Description

一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性聚乙烯材料，具体涉及一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
火车以其高速、低事故率的特点被青睐，铁轨是火车运行必不可少的基础建设，近年来铁轨的建设在不断扩建，便利更多地区的人民。其质量好坏直接影响火车的速度和安全，为使火车在行驶过程中更加稳定，一般在铁轨的下边设置垫板来实现减震效果。
现有的垫板常常采用钢板、橡胶、尼龙或复合材料等制成，其中以复合材料为最佳。由于铁轨运行工况较为苛刻，承重大、露天使用和使用周期长，所以要求垫板具有优异的性能。
本发明提出一种高抗压强度、高拉伸强度和高耐磨强度的改性聚乙烯复合材料，用于铁路用垫板的制备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高抗压强度、高拉伸强度和高耐磨强度的铁路垫板用改性聚乙烯复合材料；目的之二在于公开其制备方法，其制备方法简单，操作简便。
本发明提供的技术方案如下：
1、一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其配方如下：
由以下重量的分数的组分组成：50-80份的高密度聚乙烯、3-5份的低密度乙烯、20-30份的线性低密度聚乙烯、5-8份的碳纤维、15-20份的细沙、2-4份的C60、1-3份的偶联剂、0.8-1.5份的防晒剂、2-5份的抗氧剂、1-3份的相容剂、0.5-0.8份的耐刮擦助剂、0.3-0.5份的防翘曲剂和3-8份的增韧剂。
优选的，所述细沙的颗粒尺寸为300-500目。
优选的，所述偶联剂选自铬络合物偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。
优选的，所述防晒剂选自水杨酸异辛酯、苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种。
优选的，所述抗氧剂选自BHT、1010A和1076中的一种。
优选的，所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST和PP-g-MAH中的一种。
优选的，所述耐刮擦助剂由芥酸酰胺、纳米粘土和聚硅氧烷按照3:5:2的比例混合而成。
优选的，所述防翘曲剂选自碳酸铵、碳酸氢铵和亚硝酸铵中的一种。
优选的，所述增韧剂选自液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛和聚醋酸乙烯中的一种。
2、关于一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:按照配方给定的原料组分，对其进行分散预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为230-275℃。
本发明的有益效果：
本发明提供的这种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，相比现有的应用在铁路垫板的复合材料，具有更高的抗压强度、拉伸强度和耐磨强度，其中，各组分对该聚乙烯复合材料发挥的效果如下：
(1)组分中添加了300-500目的细沙和碳60，细沙和碳60具有极高的强度，可在个组分形成改性聚乙烯复合材料时，其均匀的分布在改性聚乙烯复合材料时，被料浆包覆形成一组织框架，因其极高的硬度起到支撑作用，使其具有极高的抗压强度；另一方面，内部包覆的聚乙烯材料以及各改性剂的混料，具有一定的弹性，使由公开的配方制成的改性聚乙烯材料制作的垫板自身具有一定的减震性能；
(2)添加的增韧剂和耐刮擦助剂，使得制成的改性聚乙烯复合材料具有极高的拉伸强度和耐磨强度，同时加入的其他助剂，如偶联剂、防晒剂、抗氧剂、相容剂和防翘曲剂，使最终制得的铁路垫板具有较长的使用寿命以及其他的优良的性能。
具体实施方式
下面，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，由以下重量的分数的组分组成：50kg的高密度聚乙烯、3kg的低密度聚乙烯、20kg的线性低密度聚乙烯、5kg的碳纤维、15kg的细沙、2kg的C60、1kg的铬络合物偶联剂、0.8kg的水杨酸异辛酯、2kg的抗氧剂BHT、1kg的相容剂PE-g-ST、0.5kg的耐刮擦助剂、0.3kg的碳酸铵和3kg的丁腈橡胶，其中，细沙的粒径尺寸为300目，耐刮擦助剂包括0.18kg的芥酸酰胺、0.25kg的纳米粘土和0.12kg的聚硅氧烷制成。
关于铁路垫板用复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照上述配方给定的原料组分，对其进行分散预混，将温度控制在250℃，以1700转/分钟的条件下进行搅拌分散30-40mi n，预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为230℃。
实施例2
一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，由以下重量的分数的组分组成：65kg的高密度聚乙烯、4kg的低密度聚乙烯、25kg的线性低密度聚乙烯、7kg的碳纤维、17kg的细沙、3kg的C60、2kg的铬络合物偶联剂、1.2kg的水杨酸异辛酯、3.5kg的抗氧剂BHT、2kg的相容剂PE-g-ST、0.7kg的耐刮擦助剂、0.4kg的碳酸铵和5kg的丁腈橡胶，其中，细沙的粒径尺寸为400目，耐刮擦助剂包括0.21kg的芥酸酰胺、0.35kg的纳米粘土和0.14kg的聚硅氧烷制成。
关于铁路垫板用复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照上述配方给定的原料组分，对其进行分散预混，将温度控制在250℃，以1700转/分钟的条件下进行搅拌分散30-40mi n，预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为250℃。
实施例3
一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，由以下重量的分数的组分组成：80kg的高密度聚乙烯、5kg的低密度聚乙烯、30kg的线性低密度聚乙烯、8kg的碳纤维、20kg的细沙、4kg的C60、3kg的铬络合物偶联剂、1.5kg的水杨酸异辛酯、5kg的抗氧剂BHT、3kg的相容剂PE-g-ST、0.8kg的耐刮擦助剂、0.5kg的碳酸铵和8kg的丁腈橡胶，其中，细沙的粒径尺寸为500目，耐刮擦助剂包括0.24kg的芥酸酰胺、0.4kg的纳米粘土和0.16kg的聚硅氧烷制成。
关于铁路垫板用复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照上述配方给定的原料组分，对其进行分散预混，将温度控制在250℃，以1700转/分钟的条件下进行搅拌分散30-40mi n，预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为275℃。
实施例4
一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，由以下重量的分数的组分组成：50kg的高密度聚乙烯、3kg的低密度聚乙烯、20kg的线性低密度聚乙烯、5kg的碳纤维、15kg的细沙、2kg的C60、1kg的钛酸酯偶联剂、0.8kg的苯并三氮唑、2kg的抗氧剂1010A、1kg的相容剂PP-g-ST、0.5kg的耐刮擦助剂、0.3kg的碳酸氢铵和3kg的聚乙烯醇缩丁醛，其中，细沙的粒径尺寸为300目，耐刮擦助剂包括0.18kg的芥酸酰胺、0.25kg的纳米粘土和0.12kg的聚硅氧烷制成。
关于铁路垫板用复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照上述配方给定的原料组分，对其进行分散预混，将温度控制在250℃，以1700转/分钟的条件下进行搅拌分散30-40min，预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为230℃。
实施例5
一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，由以下重量的分数的组分组成：50kg的高密度聚乙烯、3kg的低密度聚乙烯、20kg的线性低密度聚乙烯、5kg的碳纤维、15kg的细沙、2kg的C60、1kg的硅烷偶联剂、0.8kg的、2,4-二羟基二苯甲酮、2kg的抗氧剂1076、1kg的相容剂ABS-g-MAH、0.5kg的耐刮擦助剂、0.3kg的亚硝酸铵和3kg的聚醋酸乙烯，其中，细沙的粒径尺寸我300目，耐刮擦助剂包括0.18kg的芥酸酰胺、0.25kg的纳米粘土和0.12kg的聚硅氧烷制成。
关于铁路垫板用复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1:按照上述配方给定的原料组分，对其进行分散预混，将温度控制在250℃，以1700转/分钟的条件下进行搅拌分散30-40min，预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为230℃。
对比例1
参照实施例1的组分，但是不添加细沙和C60，其配比和制备方法参照实施例1中的步骤，制得一种改性聚乙烯复合材料。
对比例2
参照实施例1的组分及配比，组分中不添加各种助剂，参照实施例1中的步骤，制得一种改性聚乙烯复合材料。
表1：各实施例的配料表；
表2：质量性能表。
Figure BDA0002220624010000071
Figure BDA0002220624010000081
表1
Figure BDA0002220624010000092
Figure BDA0002220624010000101
表2
表1对各实施例的配比做出更直观的表述，方便观察；并通过对表2的分析结果得知，本发明公开的这种跌路垫板用聚乙烯复合材料，具有更高的抗压强度、拉伸强度和耐磨强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于，其由以下重量分数的组分组成：50-80份的高密度聚乙烯、3-5份的低密度聚乙烯、20-30份的线性低密度聚乙烯、5-8份的碳纤维、15-20份的细沙、2-4份的C60、1-3份的偶联剂、0.8-1.5份的防晒剂、2-5份的抗氧剂、1-3份的相容剂、0.5-0.8份的耐刮擦助剂、0.3-0.5份的防翘曲剂和3-8份的增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述细沙的颗粒尺寸为300-500目。
3.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述偶联剂选自铬络合物偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述防晒剂选自水杨酸异辛酯、苯并三氮唑、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自BHT、1010A和1076中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST和PP-g-MAH中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述耐刮擦助剂由芥酸酰胺、纳米粘土和聚硅氧烷按照3:5:2的比例混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述防翘曲剂选自碳酸铵、碳酸氢铵和亚硝酸铵中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂选自液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛和聚醋酸乙烯中的一种。
10.根据权利要求1至9任一所述的一种铁路垫板用改性聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:按照配方给定的原料组分，对其进行分散预混；
S2：通过螺杆挤出机进行挤出造粒，得到铁路垫板用聚乙烯复合材料，其中，挤出机的各段温度设置为230-275℃。
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