CN116789931A - 高铁用聚氨酯减震垫板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚氨酯制备技术领域，具体的涉及一种高铁用聚氨酯减震垫板及其制备方法。所述的聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：PTMG 1000 20‑40份；PTMG 200020‑40份；氧化石墨烯0.1‑1份；硅烷偶联剂1‑3份；多异氰酸酯30‑40份；扩链剂20‑30份；抗氧剂3‑5份；紫外线吸收剂3‑5份。本发明所述的高铁用聚氨酯减震垫板，通过加入氧化石墨烯，与聚氨酯预聚体形成聚氨酯嵌段共聚物，使所得产品不仅具有优异的力学强度而且还具有较长的使用年限，能够满足市场对高强度聚氨酯减震垫板的使用需求。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯制备技术领域，具体的涉及一种高铁用聚氨酯减震垫板及其制备方法。
背景技术
在当前社会生活中，高速铁路已成为我国交通运输体系的一个重要组成部分。速度快是高铁的一个首要特征，但速度提升需要庞大技术体系支撑其安全性。铁轨垫板在高铁中起到减轻冲击隔离作用。铁轨垫板在连接上下部件时通常使用固定螺栓进行固定，然而每当列车经过时，都会使得铁轨垫板受到负载的同时产生剧烈震动，长此以往，铁轨垫板就会发生偏移，有可能导致危险的产生，因此迫切需要一种具有减震效果的铁轨垫板来增加高铁的安全性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高铁用聚氨酯减震垫板。所述的高铁用聚氨酯减震垫板具有优异的力学强度以及较长的使用年限；本发明同时提供了其制备方法。
本发明所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
其中：
PTMG 1000为数均分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇，PTMG 2000为数均分子量为2000的聚四氢呋喃醚二醇。
PTMG为端伯羟基的线性聚醚二醇，由四氢呋喃开环聚合而成，将PTMG 1000与PTMG2000复配使用，使得产生的聚氨酯减震垫板具有更好的力学性能、耐低温性能以及耐水解性。
硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-174。
多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-100或1,5-萘二异氰酸酯NDI中的一种或两种，这两种多异氰酸酯均具有固化速度快，机械性能好的特点。
扩链剂为MOCA(3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷)或扩链剂E300中的一种。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂2020中的一种或两种。
所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9或紫外线吸收剂UV-531中的一种或两种。
本发明所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将计量好的氧化石墨烯和硅烷偶联剂在PTMG 1000与PTMG 2000的混合液中超声30-40min使其充分分散，然后将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、PTMG 1000以及PTMG 2000的混合物移至三口烧瓶中，升温至100-120℃抽真空脱水1.5-2.0h，降温至45-55℃，加入计量的多异氰酸酯，升温至80-90℃反应2.5-3h，最后加入抗氧剂和紫外线吸收剂，即可合成NCO含量为8-15％的预聚体；
(2)将扩链剂加入到升温至80-85℃步骤(1)制备得到的NCO含量为8-15％的预聚体中，快速搅拌均匀，然后倒入预热好的模具中，110-115℃固化1-1.5h后开模，在110-115℃烘箱中继续熟化24-26h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
其中：当选用MOCA作为扩链剂时，需要将其熔融后加入到预聚体中。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的高铁用聚氨酯减震垫板，通过加入氧化石墨烯，与聚氨酯预聚体形成聚氨酯嵌段共聚物，使所得产品不仅具有优异的力学强度而且还具有较长的使用年限，能够满足市场对高强度聚氨酯减震垫板的使用需求。
(2)本发明所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，简单易操作，制备条件较温和，利于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例和对比例所用原料型号以及生产厂家如下所示：
实施例1
本实施例1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
本实施例1所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将计量好的氧化石墨烯和硅烷偶联剂在PTMG 1000与PTMG 2000的混合液中超声30min使其充分分散，然后将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、PTMG 1000以及PTMG 2000的混合物移至三口烧瓶中，升温至120℃抽真空脱水2.0h，降温至55℃，加入计量的多异氰酸酯，升温至85℃反应3h，最后加入抗氧剂和紫外线吸收剂，即可合成NCO含量为15％的预聚体；
(2)将熔融后的扩链剂MOCA加入到升温至80℃步骤(1)制备得到的NCO含量为15％的预聚体中，快速搅拌均匀，然后倒入预热好的模具中，110℃下固化1h后开模，在110℃烘箱中继续熟化24h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
实施例2
本实施例2所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
本实施例2所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将计量好的氧化石墨烯和硅烷偶联剂在PTMG 1000与PTMG 2000的混合液中超声35min使其充分分散，然后将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、PTMG 1000以及PTMG 2000的混合物移至三口烧瓶中，升温至110℃抽真空脱水1.7h，降温至50℃，加入计量的多异氰酸酯，升温至90℃反应2.5h，最后加入抗氧剂和紫外线吸收剂，即可合成NCO含量为12％的预聚体；
(2)将熔融后的扩链剂MOCA加入到升温至83℃步骤(1)制备得到的NCO含量为12％的预聚体中，快速搅拌均匀，然后倒入预热好的模具中，113℃下固化1.2h后开模，在113℃烘箱中继续熟化25h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
实施例3
本实施例3所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
本实施例3所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将计量好的氧化石墨烯和硅烷偶联剂在PTMG 1000与PTMG 2000的混合液中超声40min使其充分分散，然后将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、PTMG 1000以及PTMG 2000的混合物移至三口烧瓶中，升温至100℃抽真空脱水1.5h，降温至45℃，加入计量的多异氰酸酯，升温至80℃反应2.8h，最后加入抗氧剂和紫外线吸收剂，即可合成NCO含量为8％的预聚体；
(2)将扩链剂E300加入到升温至80℃步骤(1)制备得到的NCO含量为8％的预聚体中，快速搅拌均匀，然后倒入预热好的模具中，115℃下固化1.5h后开模，在115℃烘箱中继续熟化26h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
对比例1
本对比例1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
本对比例1所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将计量好的聚四氢呋喃二醇(PTMG 2000)倒至三口烧瓶中，升温至120℃抽真空脱水2.0h，降温至55℃，然后加入计量的多异氰酸酯MDI-100，升温至85℃反应3h，最后加入抗氧剂1010和紫外线吸收剂UV-9，即可合成NCO含量为12％的预聚体；
(2)将扩链剂E300加入到升温至80℃的步骤(1)制备得到的NCO含量为12％的预聚体中，快速搅拌均匀，然后倒入预热好的模具中，110℃下固化1h后开模，最后在110℃烘箱中继续熟化24h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
对比例2
本对比例2所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法与实施例1相同，唯一的不同点在于，原料组成不同。本对比例2所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
对比例3
本对比例3所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法与实施例1相同，唯一的不同点在于，原料组成不同。本对比例3所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
对比例4
本对比例4所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法与实施例1相同，唯一的不同点在于，原料组成不同。本对比例4所述的高铁用聚氨酯减震垫板，以重量份数计，由以下原料组成：
对实施例1-3以及对比例1-4制备得到的高铁用聚氨酯减震垫板进行性能测试，结果如下表1所示：
表1实施例1-3和对比例1-4的测试结果
| 项目 | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | 撕裂强度/KN/M | 硬度/邵D |
| 实施例1 | 69 | 220 | 48 | 76 |
| 实施例2 | 64 | 265 | 45 | 72 |
| 实施例3 | 62 | 297 | 41 | 67 |
| 对比例1 | 52 | 404 | 32 | 56 |
| 对比例2 | 55 | 363 | 34 | 61 |
| 对比例3 | 50 | 347 | 31 | 58 |
| 对比例4 | 48 | 423 | 30 | 57 |
Claims (8)
1.一种高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：以重量份数计，由以下原料组成：
2.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：PTMG 1000为数均分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇，PTMG 2000为数均分子量为2000的聚四氢呋喃醚二醇。
3.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-174。
4.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-100或1,5-萘二异氰酸酯NDI中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：扩链剂为MOCA(3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷)或扩链剂E300中的一种。
6.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂2020中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板，其特征在于：紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9或紫外线吸收剂UV-531中的一种或两种。
8.一种权利要求1所述的高铁用聚氨酯减震垫板的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)将计量好的氧化石墨烯和硅烷偶联剂在PTMG 1000与PTMG 2000的混合液中超声30-40min使其充分分散，然后将氧化石墨烯、硅烷偶联剂、PTMG 1000以及PTMG 2000的混合物移至三口烧瓶中，升温至100-120℃抽真空脱水1.5-2.0h，降温至45-55℃，加入计量的多异氰酸酯，升温至80-90℃反应2.5-3h，最后加入抗氧剂和紫外线吸收剂，即可合成NCO含量为8-15％的预聚体；
(2)将扩链剂加入到升温至80-85℃步骤(1)制备得到的NCO含量为8-15％的预聚体中，快速搅拌均匀，倒入预热好的模具中，110-115℃下固化1-1.5h后开模，在110-115℃烘箱中继续熟化24-26h即可制得高铁用聚氨酯减震垫板。
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