CN114907689B - 一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料及其制备方法，包括如下按重量份计的原料制成：2,3‑喹啉二甲酸/9,9‑双(4‑氨基苯基)芴缩聚物55‑65份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯5‑8份、玻璃纤维15‑20份、纳米硼纤维5‑8份、偶联剂2‑4份、五氧化二磷0.8‑1.5份、多聚磷酸0.3‑0.6份、三氯化铝0.8‑1.3份、2,3,4,5,6‑五氟苯甲酰氯0.5‑1.2份、2,6‑二(环氧乙烷‑2‑甲基)‑1,2,3,5,6,7‑六氢吡咯并[3,4‑f]异吲哚‑1,3,5,7‑四酮0.3‑0.8份。本发明公开的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料韧性高、耐磨性好、耐老化性佳、性能稳定性优异、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件材料制备技术领域，尤其涉及一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
背景技术
近年来，随着社会的进步及人们生活水平的提高，铁路建设尤其是地铁、高铁事业的如火如荼发展，使得轨道交通成为衡量现代化城市发展程度的一项重要指标，它给人们的交通出行带来诸多便利，由于其高速、便捷、舒适性好，成为人们外出交通的首选。同时，随着铁路机车的不断提速，相应的对铁路产品的性能要求也越来越高，尤其是常年低温的寒冻区对其要求极其严格。
紧固件材料作为轨道交通上的重要材料之一，被广泛用于制作套管、轨距块、挡板座，其性能的好坏直接影响到乘客乘车舒适性和安全性。现有的轨道交通紧固件均使用尼龙作为主原料，其能有效解决机车抖动、噪音大等问题，并能确保轴距稳定，减少维修次数，对保障铁路机车的平稳运行起到至关重要的作用。然而，尼龙材料普遍存在低温韧性差、耐磨性低、生产成本高，耐老化性有限，使用寿命短等技术问题。
为了解决上述问题，专利CN103772968B公开了一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用玻纤/尼龙6复合材料及其制备方法。该发明材料是一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用玻纤/尼龙6复合材料。制备该复合材料的技术工艺的创新性体现在：通过马来酸酐接枝聚烯烃弹性体和三元乙丙橡胶复配增韧玻璃纤维/尼龙6复合材料，以及利用空心玻璃微珠提高玻纤/尼龙6复合材料耐磨性，通过将玻璃纤维/尼龙6复合材料经双螺杆挤出机共混挤出，牵引、冷却、切粒后得到高韧性、高耐磨、耐高温的轨道交通紧固件用玻纤/尼龙6复合材料。在铁路交通产品配件领域，高韧性耐磨轨道交通紧固件用玻纤/尼龙6复合材料与传统尼龙6产品相比，可同时兼顾良好的高刚性和抗疲劳性，同时具有较高常温和低温韧性，以及耐磨性，适合在寒冻区域使用，另外玻璃纤维和空心玻璃微珠的添加可以降低生产成本和能耗，提高产品的附加值。然而，由于各原料之间的相容性问题，使得其性能稳定性不佳，使用寿命有待进一步延长，耐老化性能有待进一步改善。
可见，开发一种韧性高、耐磨性好、耐老化性佳、性能稳定性优异、使用寿命长的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进紧固件用复合材料领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种韧性高、耐磨性好、耐老化性佳、性能稳定性优异、使用寿命长的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料及其制备方法。
为达到以上目的，本发明提供一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物55-65份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯5-8份、玻璃纤维15-20份、纳米硼纤维5-8份、偶联剂2-4份、五氧化二磷0.8-1.5份、多聚磷酸0.3-0.6份、三氯化铝0.8-1.3份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯0.5-1.2份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.3-0.8份。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述玻璃纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(20-30):1。
优选的，所述纳米硼纤维的平均直径为300-500nm，长径比为(15-25):1。
优选的，所述含磺酸铵盐的超支化聚氨酯的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含磺酸铵盐的超支化聚氨酯是按专利CN102504162B中实施例1的方法制成。
优选的，所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下160-180℃反应3-5小时，再升温至245-250℃，在300-600Pa下进行缩聚反应18-20小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-7次后，置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
优选的，所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:(0.8-1.2):0.5:(0.1-0.2):(10-15)。
优选的，所述高沸点溶剂为环丁砜。
优选的，所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:(0.8-1.2):0.3混合形成的混合物。
优选的，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
优选的，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度225-230℃，二区温度235-245℃，三区温度235-245℃，四区温度235-245℃，五区温度245-255℃，六区温度245-255℃，压力12-18MPa，螺杆长径比38-42，主机转速220-280r/min。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明公开的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，采用常规设备即可实现，无需专用设备，也无需对现有生产线进行改造，资金投入少，工艺简单操作方便，耗能低，制备效率和成品合格率高，适于工业化生产。
（2）本发明公开的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，通过原料和配比的合理选取，使得各原料能更好地相互配合，共同作用，改善产品复合材料的韧性、耐磨性、耐老化性、性能稳定性和使用寿命；且通过各原料在产品分子结构中同时引入喹啉、苯芴、聚氨酯、苯酮、六氢吡咯、吲哚四酮结构，它们在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，使得上述性能更佳。
（3）本发明公开的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物分子链上的苯环与分别与2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯上的酰氯基、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯上的磺酸基发生化学反应，2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮上的环氧基能与含磺酸铵盐的超支化聚氨酯上的氨基反应，形成互穿网络结构，使得玻璃纤维、纳米硼纤维与基体更好地接触，形成致密结构，有效改善耐磨性、耐老化性和性能稳定性，延长复合材料使用寿命；通过引入超支化聚氨酯结构，不仅能提供交联位点，能改善各原料之间的相容性，还能改善材料韧性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明各实施例中所述含磺酸铵盐的超支化聚氨酯是按专利CN102504162B中实施例1的方法制成。
实施例1
一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物55份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯5份、玻璃纤维15份、纳米硼纤维5份、偶联剂2份、五氧化二磷0.8份、多聚磷酸0.3份、三氯化铝0.8份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯0.5份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.3份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述玻璃纤维的平均直径为3μm，长径比为20:1；所述纳米硼纤维的平均直径为300nm，长径比为15:1。
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下160℃反应3小时，再升温至245℃，在300Pa下进行缩聚反应18小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤3次后，置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.8:0.5:0.1:10；所述高沸点溶剂为环丁砜；所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:0.8:0.3混合形成的混合物；所述惰性气体为氮气。
一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料；所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度225℃，二区温度235℃，三区温度235℃，四区温度235℃，五区温度245℃，六区温度245℃，压力12MPa，螺杆长径比38，主机转速220r/min。
实施例2
一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物57份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯6份、玻璃纤维16份、纳米硼纤维6份、偶联剂2.5份、五氧化二磷0.9份、多聚磷酸0.4份、三氯化铝0.9份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯0.7份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.4份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述玻璃纤维的平均直径为6μm，长径比为22:1；所述纳米硼纤维的平均直径为350nm，长径比为17:1。
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下165℃反应3.5小时，再升温至246℃，在350Pa下进行缩聚反应18.5小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤4次后，置于真空干燥箱87℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.9:0.5:0.12:11；所述高沸点溶剂为环丁砜。
所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:0.9:0.3混合形成的混合物；所述惰性气体为氮气。
一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度227℃，二区温度238℃，三区温度238℃，四区温度238℃，五区温度247℃，六区温度248℃，压力13MPa，螺杆长径比39，主机转速240r/min。
实施例3
一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物60份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯6.5份、玻璃纤维18份、纳米硼纤维6.5份、偶联剂3份、五氧化二磷1.2份、多聚磷酸0.45份、三氯化铝1份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯0.9份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.5份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述玻璃纤维的平均直径为6μm，长径比为25:1；所述纳米硼纤维的平均直径为400nm，长径比为20:1。
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下170℃反应4小时，再升温至248℃，在450Pa下进行缩聚反应19小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤5次后，置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1:0.5:0.15:13；所述高沸点溶剂为环丁砜。
所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:1:0.3混合形成的混合物；所述惰性气体为氖气。
一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度228℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，压力15MPa，螺杆长径比40，主机转速250r/min。
实施例4
一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物63份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯7.5份、玻璃纤维19份、纳米硼纤维7.5份、偶联剂3.5份、五氧化二磷1.4份、多聚磷酸0.55份、三氯化铝1.2份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯1.1份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.7份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:3:2混合形成的混合物；所述玻璃纤维的平均直径为7μm，长径比为28:1；所述纳米硼纤维的平均直径为450nm，长径比为23:1。
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下175℃反应4.5小时，再升温至249℃，在550Pa下进行缩聚反应19.5小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤6次后，置于真空干燥箱93℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.1:0.5:0.18:14；所述高沸点溶剂为环丁砜。
所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:1.1:0.3混合形成的混合物；所述惰性气体为氩气。
一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度229℃，二区温度243℃，三区温度243℃，四区温度243℃，五区温度252℃，六区温度252℃，压力17MPa，螺杆长径比41，主机转速270r/min。
实施例5
一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物65份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯8份、玻璃纤维20份、纳米硼纤维8份、偶联剂4份、五氧化二磷1.5份、多聚磷酸0.6份、三氯化铝1.3份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯1.2份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.8份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述玻璃纤维的平均直径为9μm，长径比为30:1；所述纳米硼纤维的平均直径为500nm，长径比为25:1。
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下180℃反应5小时，再升温至250℃，在600Pa下进行缩聚反应20小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤7次后，置于真空干燥箱95℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物。
所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.2:0.5:0.2:15；所述高沸点溶剂为环丁砜。
所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:1.2:0.3混合形成的混合物；所述惰性气体为氮气。
一种所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度230℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度255℃，六区温度255℃，压力18MPa，螺杆长径比42，主机转速280r/min。
对比例1
本发明提供一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其配方和制备方法与实施例1相似，不同的是没有添加2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯。
对比例2
本发明提供一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其配方和制备方法与实施例1相似，不同的是没有添加2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮。
为了进一步说明本发明各实施例制成的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的有益技术效果，将各例制成的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：拉伸强度参考GB/T1040.1-2006进行测试；摩擦系数按GB/T3960-2016进行测试；缺口冲击强度按ISO179-1993进行测试；耐老化性是将各例产品置于85℃的热空气中96小时后拉伸强度的保留率来衡量，其数值越大，耐老化性能越好。
表1
| 项目 | 拉伸强度 | 摩擦系数 | 缺口冲击强度 | 耐老化性 |
| 单位 | MPa | — | kJ/m2 | % |
| 实施例1 | 107.8 | 0.27 | 32.6 | 98.9 |
| 实施例2 | 110.3 | 0.25 | 33.2 | 99.2 |
| 实施例3 | 113.5 | 0.24 | 34.0 | 99.3 |
| 实施例4 | 115.4 | 0.24 | 34.5 | 99.5 |
| 实施例5 | 116.5 | 0.22 | 34.8 | 99.8 |
| 对比例1 | 104.2 | 0.33 | 32.0 | 95.6 |
| 对比例2 | 100.7 | 0.35 | 30.8 | 96.8 |
从表1可见，本发明实施例公开的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，与对比例产品相比，具有更加优异的机械力学性能、耐摩擦性能、韧性和耐老化性能，这是各原料协同作用的结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，包括如下按重量份计的原料制成：2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物55-65份、含磺酸铵盐的超支化聚氨酯5-8份、玻璃纤维15-20份、纳米硼纤维5-8份、偶联剂2-4份、五氧化二磷0.8-1.5份、多聚磷酸0.3-0.6份、三氯化铝0.8-1.3份、2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯0.5-1.2份、2,6-二(环氧乙烷-2-甲基)-1,2,3,5,6,7-六氢吡咯并[3,4-f]异吲哚-1,3,5,7-四酮0.3-0.8份；
所述2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂混合均匀后形成溶液，接着将溶液加入反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，常压下160-180℃反应3-5小时，再升温至245-250℃，在300-600Pa下进行缩聚反应18-20小时后，冷却至室温，调至常压，在水中沉出，再将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-7次后，置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到2,3-喹啉二甲酸/9,9-双(4-氨基苯基)芴缩聚物；所述9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,3-喹啉二甲酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、催化剂、四丁基溴化铵、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:(0.8-1.2):0.5:(0.1-0.2):(10-15)。
2.根据权利要求1所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(20-30):1；所述纳米硼纤维的平均直径为300-500nm，长径比为(15-25):1。
4.根据权利要求1所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，所述高沸点溶剂为环丁砜。
5.根据权利要求1所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，所述催化剂为亚磷酸、磷酸三苯酯、2-呋喃硼酸按质量比1:(0.8-1.2):0.3混合形成的混合物。
6.根据权利要求1所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中经过熔融共混挤出、牵引，冷却制成高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料。
8.根据权利要求7所述的高韧性耐磨轨道交通紧固件用复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度设置为：一区温度225-230℃，二区温度235-245℃，三区温度235-245℃，四区温度235-245℃，五区温度245-255℃，六区温度245-255℃，压力12-18MPa，螺杆长径比38-42，主机转速220-280r/min。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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