專利名稱：一種熱固性樹脂組合物及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱固性樹脂組合物，特別是一種用于CRTS III型板式無砟軌道路 基板間連接的熱固性樹脂組合物。此外，本發(fā)明還涉及上述熱固性樹脂組合物的制備和使 用方法。
背景技術(shù)：
近年來我國高速鐵路建設(shè)事業(yè)獲得了突飛猛進的發(fā)展，無論是已建成的通車里程 或是在建線路均處于世界前列。目前我國高速鐵路的建設(shè)模式主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是采用日本技術(shù)的CRTS I型軌道技術(shù)，其主要特征為在鋼筋混凝土路基或橋梁基座上將軌道板預(yù)先調(diào)高支撐，在 軌道板與基座間放置聚酯無紡織布灌注袋，并將袋中充填具有一定彈性的乳化浙青砂漿， 在兩塊軌道板之間的定位與熱脹冷縮則是通過設(shè)在軌道板之間的凸形擋臺予以解決，在混 凝土凸形擋臺與軌道板之間灌注具有較好彈性與耐久性的填充樹脂，固化后實現(xiàn)其對軌道 板的定位與減震作用。另一種是采用德國技術(shù)的博格板或雙塊式軌道，即CRTS II型板模式，該模式在混 凝土基座上先粘貼無紡織布滑動層，然后架設(shè)軌道板并進行調(diào)高，板與板之間用鋼筋連在 一起，調(diào)高后灌注高模量浙青砂漿混凝土，養(yǎng)護后對軌道板整體進行打磨，成為高精度的整 體板。上述兩種板型經(jīng)過我國鐵路建設(shè)與運營實踐發(fā)現(xiàn)各有其優(yōu)缺點。CRTS I型板模 式與CRTS II型板模式相比具有造價相對較低，易于維修的特點，但也存在灌注的乳化浙青 砂漿強度低易于老化破損，且裝袋灌注在砂漿袋與軌道板間特別是邊角密貼性差，可存在 間隙在列車運行時可產(chǎn)生上下拍打，長期運行后造成損傷掉塊，使維修工作量加大。CRTS II型板模式與CRTS I型板模式相比需要進行整體打磨，設(shè)備要求高，造價 相對也高，另一方面該板型一旦發(fā)生路基沉降、變形對其維修將難以進行。針對上述板型的不足，我國鐵路建設(shè)、設(shè)計、研究、施工單位結(jié)合我國國情，汲取兩 種板型各自的優(yōu)點，克服其不足，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)權(quán)的新型高速鐵路建設(shè)軌道 板型模式，經(jīng)過成灌城際鐵路的成功實踐，已定名為CRTS III型軌道板技術(shù)模式。該新技術(shù)模式在橋梁上采用板與板之間分離模式，在橋梁混凝土基座鋪設(shè)滑動 層，滑動層與軌道板間間灌注自密式混凝土，軌道板與軌板之間不進行連接保持自由狀態(tài)。 但在缺乏剛性連接的路基則需要進行連接，除了板間少量鋼筋連接外，板與板之間還需采 用合適的材料進行連接，以消除泥土路基的可能變形。目前合適的連接材料還有待開發(fā)，板 與板之間如采用水泥進行剛性連接，則這種整體板無法進行熱應(yīng)力補償，在溫度變化熱應(yīng) 力作用下可能使軌道板整體發(fā)生開裂。為解決上述連接問題，需要開發(fā)一種具有合適彈性模量與壓縮強度的板間連接材 料，該連接材料必須具有施工方便，對兩軌道板具有較強的粘接力，以避免軌道板與連接材 料在溫度下降時產(chǎn)生的收縮拉伸應(yīng)力使粘結(jié)層發(fā)生脫離；為了保證連接樹脂不發(fā)生開裂，該連接材料還應(yīng)具有合適的彈性與斷裂延伸率，其有限厚度內(nèi)允許的彈性拉伸形變量應(yīng)大 于在溫度變化時軌道板的收縮量，以保證連接材料不產(chǎn)生開裂或失去彈性。為了進行熱補 償，在該連接材料施工結(jié)束后還需對軌道板進行張拉，施加預(yù)加應(yīng)力，將連接材料進行適度 壓縮，其壓縮量應(yīng)在連接材料的彈性變形范圍，這樣在軌道板溫度下降產(chǎn)生收縮時壓縮變 形量正好釋放出來進行補償。為了保證軌道板張拉施工進度，該連接材料還應(yīng)具有強度上 升較快，壓縮與拉伸彈性模量合適的特征，即保證在軌道板張拉時既生產(chǎn)一定的形變量又 不至于變形過大，失去彈性。由于該軌道板連接材料的特殊要求，現(xiàn)有材料無論是環(huán)氧樹 脂、聚氨酯樹脂還是不飽和樹脂或熱塑性彈性體材料均不能完全滿足上述性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對CRTS III型軌道板間連接材料的特殊要求，提 供一種熱固性樹脂組合物，作為鐵路板式無砟軌道路基板間連接材料，充分滿足了連接材 料對混凝土軌道板較強的粘結(jié)性、合適的彈性與壓縮強度與模量、耐老化、耐疲勞等綜合性 能要求，且具有良好的施工工藝性能，可滿足不同氣候條件，不同施工工況的要求。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種熱固性樹脂組合物，包括A、B 兩類物質(zhì)，所述B類物質(zhì)為固化劑，所述A物質(zhì)與B物質(zhì)的質(zhì)量比為100 1 100，所述A 類物質(zhì)由以下按重量份數(shù)計的組分組成熱固性樹脂100份，填料10-600份，顏料1 10 份，活性或非活性稀釋劑0 100份，紫外線吸收劑0 5份，抗氧劑0 5份，消泡劑0 2份，偶聯(lián)劑0 5份。所述的熱固性樹脂為縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂或環(huán)氧改性聚氨酯樹脂，或環(huán)氧樹脂 與不飽和脂肪酸反應(yīng)形成的乙烯基樹脂及其改性物。所述的乙烯基樹脂為分子量為300 1000的雙酚A、雙酚F環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族縮 水甘油醚與丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸或順丁烯二酐不飽和脂肪酸反應(yīng)產(chǎn)物，并以烯 類單體進行稀釋，所述聚氨酯樹脂為聚醚或聚酯多元醇與脂肪族，或聚醚或聚酯多元醇與 芳香族二異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。所述的環(huán)氧樹脂為分子量為340-800的雙酚A、雙酚F或脂環(huán)族縮水甘油醚，或上 述環(huán)氧樹脂與聚氨酯樹脂進行增韌改性，或上述環(huán)氧樹脂與柔韌性環(huán)氧樹脂的混合物，并 且上述環(huán)氧樹脂以活性稀釋劑進行稀釋的低粘度環(huán)氧樹脂。上述環(huán)氧改性聚氨酯樹脂為在環(huán)氧樹脂分子鏈上引入端羥基鏈段作為A組分，異 氰酸酯或其預(yù)聚物作為固化劑B組分，A、B組分使用時進行充分混合后反應(yīng)形成環(huán)氧改性 聚氨酯樹脂。A組分可通過以下制備方法制得在一種環(huán)氧樹脂或多種環(huán)氧樹脂混合物中 加入占環(huán)氧樹脂重量0. 1 100 %的端羥基化合物，再加入比占環(huán)氧樹脂重量0 5 %的催 化劑，在50 180°C下反應(yīng)0. 5 5小時，然后加入顏填料、活性稀釋劑與其他助劑，經(jīng)研磨 分散制得。其中端羥基化合物為分子量100 10000的端羥基聚醚多元醇、C2-18 二元或 多元醇、一(二、三)乙醇胺等。其中催化劑為路易斯酸，如三氟化硼、三氯化鋁、四氯化錫， 堿金屬氫氧化物如氫氧化鈉、氫氧化鉀等。上述熱固性樹脂組合物，其中顏料為碳黑或氧化鐵黑與鈦白粉。上述環(huán)氧樹脂組合物，其中填料為氧化硅、氧化鋁或氧化鈣，還可以加入短切玻璃 纖維或碳纖維。加入填料的作用除降低熱固性樹脂組合物的生產(chǎn)成本外還可起到降低樹脂固化過程的體積收縮的作用，纖維狀填料在組合物中還可作為骨架材料進行增強，防止樹 脂組合物在長期使用中出現(xiàn)開裂。填料主要化學(xué)成分為二氧化硅、三氧化二鋁或碳酸鈣、滑 石粉、云母粉、高嶺土的混合物粉末，加入量優(yōu)選50 100份，填料粒度為100 2000目， 優(yōu)選200 800目。 上述熱固性樹脂組合物，其中活性稀釋劑為帶環(huán)氧基團的脂肪族單或多縮水甘油 醚、脂環(huán)族單或多縮水甘油醚、芳香族單或多縮水甘油醚，環(huán)氧當(dāng)量為100 2000g/mol， 粘度為1 lOOOmpa. s25°C ；或者是可進行自由基聚合的苯乙烯、丙烯酸酯，粘度為1 IOOOmpa. s25°C?？梢赃x擇活性稀釋劑為粘度l-300mpa. s25°C的脂肪族單縮水或多縮水醚、 芳香族單縮水或多縮水醚、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等不飽和脂肪酸上述熱固性樹脂組合物，其中紫外線吸收劑為二苯甲酮類衍生物如UV531等，加 入量優(yōu)選0.5 1.5份。上熱固性樹脂組合物，其中抗氧劑為位阻酚或亞磷酸酯，加入量優(yōu)選1 2份。上述熱固性樹脂組合物，其中消泡劑為硅烷類消泡劑，加入量優(yōu)選0. 1 0. 5份。上述環(huán)氧樹脂組合物，其中偶聯(lián)劑為端胺基或環(huán)氧基硅烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑，加入 量優(yōu)選1 2份。上述熱固性樹脂組合物，所述的B類物質(zhì)固化劑為一種或幾種下述的混合物胺 類固化劑、改性胺類固化劑、有機過氧化物、脂肪族或芳香族二異氰酸酯或脂肪族、芳香族 二異氰酸酯與聚醚或聚酯多元醇反應(yīng)產(chǎn)物。其中與環(huán)氧樹脂相配套的固化劑為胺類固化 劑、改性胺類固化劑中的一種或幾種的混合物。胺類固化劑為脂環(huán)族胺類固化劑、脂肪族 胺類固化劑、芳香族胺類固化劑。脂環(huán)族胺類固化劑包括異弗爾酮二胺(IPDA)、環(huán)己二胺。 脂肪族胺類固化劑包括二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、多亞乙基多胺。芳香族胺類固化劑包 括間苯二胺、間苯二甲胺。上述胺類固化劑的改性方法包括與環(huán)氧化物加成、與不飽和雙 鍵的邁克爾加成、與飽和或不飽和一元或多元羧酸的酰胺化反應(yīng)以及與酚醛化合物的曼尼 基加成。其中固化劑優(yōu)選脂環(huán)族或脂肪族胺類固化劑及其改性物，其固化物具有較好的耐 候性。改性胺類固化劑活潑氫當(dāng)量為20 400g/mol，優(yōu)選50 200g/mol，粘度為10 IOOOOOmpa. s25°C，優(yōu)選 200 20000mpa. s25°C。上述熱固性樹脂組合物，其中與聚氨酯樹脂相配套的固化劑為異氰酸及其預(yù)聚 物，包括脂肪族、脂環(huán)族與芳香族二異氰酸酯，如甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、己 二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯等。上述熱固性樹脂組合物，其中與乙烯基樹脂相配套的 固化劑為有機過氧化物如過氧化物甲乙酮、環(huán)己酮、苯甲酰及其復(fù)合物等。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供上述熱樹脂組合物的制備方法上述熱固性樹脂組合物，在5 180°C下，在10 3000轉(zhuǎn)/分攪拌速度下，將A類 物質(zhì)所有組分攪拌混合研磨0. 1 10小時，包裝后作為A類；固化劑包裝后作為B類。實際生產(chǎn)中，可用搪瓷反應(yīng)攪拌釜、不銹鋼反應(yīng)攪拌釜、高速分散機或三輥研磨機 將A類物質(zhì)所有組分進行攪拌混合研磨，包裝后作為A類。優(yōu)選高速分散機混合，也可在反 應(yīng)攪拌釜或高速分散機先進行攪拌混合，然后在三輥研磨機進行分散則效果更好。本發(fā)明還要解決的一個技術(shù)問題是提供上述熱樹脂組合物作為CRTS III型鐵路板 式無砟軌道板間連接材料的使用方法
(1)軌道板精確調(diào)高與定位后將兩軌道板之間的預(yù)留間隙底部用硬質(zhì)泡沫塑料封 牢，并用專用模板將預(yù)留間隙的兩邊封牢，使灌注液體不能向軌道板下與兩邊滲漏，兩軌道 板之間鋼筋的聯(lián)結(jié)器與剪力板部分，用涂有脫模劑的模板隔開；(2)攪拌膠粘劑(如采用環(huán)氧樹脂型連接樹脂則不需要)充分混合后涂刷在兩軌 道板的兩端；(3)待涂刷的膠粘劑凝膠后開始攪拌連接樹脂，攪拌均勻后灌注在除連接器隔離 部分的兩板間間隙；(4)待灌注的連接樹脂基本固化(在室溫下固化10-12小時)，上好連接器，對軌 道板施加一定力進行張拉，使灌注的連接樹脂產(chǎn)生0.001-1%彈性壓縮變形；(5)軌道板兩邊立模灌注自密式混凝土，并進行養(yǎng)護形成強度；(6)攪拌連接樹脂，取出第一次在連接器間設(shè)置的阻擋模板，將連接樹脂灌注在軌 道板間的連接器與剪力板位置，將其封閉保護；(7)在灌注好的連接樹脂表面涂刷耐紫外線的保護涂料。本發(fā)明提供了一種用于CRTS III型鐵路板式無砟軌道軌道板間連接的熱固性樹脂 組合物，該組合物對水泥構(gòu)件具有良好粘結(jié)力、良好耐紫外線輻照、耐濕熱老化、耐化學(xué)腐 蝕，且具有一定彈性和機械強度，是目前較優(yōu)的鐵路CRTS III型板式無砟軌道板間的連接材 料，且該組合物的制備方法操作簡單，易于產(chǎn)業(yè)化。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳述。實施例1在高速分散混料罐中，投入雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-51) 100kg，縮水甘油醚型柔韌 性環(huán)氧樹脂(常熟佳發(fā)化學(xué)有限公司JEf-0221)20kg，己二醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂(常 熟佳發(fā)化學(xué)有限公司JX-025) 15kg，碳黑0. 1kg，滑石粉100kg，消泡劑A_530(德國畢克化 學(xué))0. 1kg，偶聯(lián)劑KH-5601kg，在轉(zhuǎn)速1000 1600轉(zhuǎn)/分，25 40°C下混合1小時，出料 包裝作為A組分，黏度2 IOOOmpa. s，25°C。在反應(yīng)釜中加入異佛爾酮二胺(IPDA) 340g,攪拌升溫至60 80°C，滴加脂環(huán)族縮 水甘油醚環(huán)氧樹脂(常熟佳發(fā)化學(xué)有限公司JEw-0110)85kg，丁基縮水甘油醚(BGE) 160kg, 維持反應(yīng)3 5小時，加入抗氧劑IOlOlOg, -0. IMPa下脫泡出料作為B類，黏度1500mpa. s j 2 5 C- ο軌道板精確調(diào)高與定位后將兩軌道板之間的預(yù)留間隙底部用硬質(zhì)泡沫塑料封牢， 并用專用模板將預(yù)留間隙的兩邊封牢，使灌注液體不能向軌道板下與兩邊滲漏，兩軌道板 之間鋼筋的聯(lián)結(jié)器與剪力板部分，用涂有脫模劑的模板隔開。封模結(jié)束后開始攪拌上述板 間連接樹脂，取上述A組分20kg，在攪拌桶用手持電動攪拌器攪拌分散后倒入配套的B組分 5kg，繼續(xù)攪拌2-10分鐘后倒入到連接板縫，A、B混合后粘度為14000mpa. s25°C，可使用期 25°C為1小時，凝膠時間為2小時，初固化時間為8小時。灌注完成12小時后上好連接器 螺栓，對軌道板進行張拉，施加壓力3-5Mpa，連接樹脂預(yù)壓縮量0. 5-lmm。軌道板張拉完成 后在軌道板兩側(cè)面用鋼板封模，灌注自密式混凝土，待灌注的混凝土干燥后再用上述樹脂 灌注連接器部分，并用耐紫外線性能優(yōu)良的表面保護涂料進行覆蓋。固化后的板間連接樹脂表面光潔，與軌道板兩邊連接良好無裂縫。取上述連接樹脂混合料澆注相應(yīng)拉伸、壓縮測 試樣模具，在不同固化時間測試澆注體強度性能指標如表1。表1、實例1連接樹脂性能
權(quán)利要求
一種熱固性樹脂組合物，包括A、B兩類物質(zhì)，所述B類物質(zhì)為固化劑，其特征在于所述A物質(zhì)與B物質(zhì)的質(zhì)量比為100∶1～100，所述A類物質(zhì)由以下按重量份數(shù)計的組分組成熱固性樹脂100份，填料10 600份，顏料1～10份，活性或非活性稀釋劑0～100份，紫外線吸收劑0～5份，抗氧劑0～5份，消泡劑0～2份，偶聯(lián)劑0～5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述的熱固性樹脂為縮水 甘油醚型環(huán)氧樹脂或環(huán)氧改性聚氨酯樹脂，或環(huán)氧樹脂與不飽和脂肪酸反應(yīng)形成的乙烯基 樹脂及其改性物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂為分子量 為340-800的雙酚A、雙酚F或脂環(huán)族縮水甘油醚，或上述環(huán)氧樹脂與聚氨酯樹脂進行增韌 改性，或上述環(huán)氧樹脂與柔韌性環(huán)氧樹脂的混合物，并且上述環(huán)氧樹脂以活性稀釋劑進行 稀釋的低粘度環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述的乙烯基樹脂為分子 量為300 1000的雙酚A、雙酚F環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族縮水甘油醚與丙烯酸、甲基丙烯酸、順 丁烯二酸或順丁烯二酐不飽和脂肪酸反應(yīng)產(chǎn)物，并以烯類單體進行稀釋，所述聚氨酯樹脂 為聚醚或聚酯多元醇與脂肪族，或聚醚或聚酯多元醇與芳香族二異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述活性稀釋劑為帶環(huán)氧 基團，環(huán)氧當(dāng)量為100 2000g/mol，粘度為1 lOOOmpa. s25°C脂肪族單或多縮水甘油醚、 脂環(huán)族單或多縮水甘油醚、芳香族單或多縮水甘油醚；或者是粘度為1 lOOOmpa. s25°C可 進行自由基聚合的苯乙烯、丙烯酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述的顏料為碳黑或氧化 鐵黑與鈦白粉，填料為10-2000目主要化學(xué)成分為二氧化硅、三氧化二鋁或碳酸鈣、滑石 粉、云母粉、高嶺土的混合物粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性樹脂組合物，其特征在于所述的B類物質(zhì)固化劑為 一種或幾種下述的混合物胺類固化劑、改性胺類固化劑、有機過氧化物、脂肪族或芳香族 二異氰酸酯或脂肪族、芳香族二異氰酸酯與聚醚或聚酯多元醇反應(yīng)產(chǎn)物。
8.一種制備權(quán)利要求1-7任一項所述的熱固性樹脂組合物的方法，其特征在于在 5 180°C，10 3000轉(zhuǎn)/分攪拌速度下，將A類物質(zhì)所有組分攪拌，真空狀態(tài)下混合0. 1 10小時，包裝后作為A類；固化劑包裝后作為B類。
9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述的熱固性樹脂組合物作為鐵路板式無砟軌道板間彈 性填充連接材料的使用方法，其特征在于包括以下步驟(1)軌道板精確調(diào)高與定位后將兩軌道板之間的預(yù)留間隙底部用硬質(zhì)泡沫塑料封牢， 并用專用模板將預(yù)留間隙的兩邊封牢，使灌注液體不能向軌道板下與兩邊滲漏，兩軌道板 之間鋼筋的聯(lián)結(jié)器與剪力板部分，用涂有脫模劑的模板隔開；(2)攪拌膠粘劑，充分混合后涂刷在兩軌道板的兩端；如采用環(huán)氧樹脂型連接樹脂則 不需要攪拌膠粘劑；(3)待涂刷的膠粘劑凝膠后開始攪拌連接樹脂，攪拌均勻后灌注在除連接器隔離部分 的兩板間間隙；(4)將待灌注的連接樹脂固化10-12小時，待其基本固化，上好連接器，對軌道板施加 一定力進行張拉，使灌注的連接樹脂產(chǎn)生0. 001-1%的彈性壓縮變形；(5)軌道板兩邊立模灌注自密式混凝土，并進行養(yǎng)護形成強度；(6)攪拌連接樹脂，取出第一次在連接器間設(shè)置的阻擋模板，將連接樹脂灌注在軌道板 間的連接器與剪力板位置，將其封閉保護；(7)在灌注好的連接樹脂表面涂刷耐紫外線的保護涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱固性樹脂組合物及其制備和使用方法，該組合物包括A、B兩類物質(zhì)，所述B類物質(zhì)為固化劑，A物質(zhì)與B物質(zhì)的質(zhì)量比為100∶1～100，A類物質(zhì)由以下按重量份數(shù)計的組分組成熱固性樹脂100份，填料10-600份，顏料1～10份，活性或非活性稀釋劑0～100份，紫外線吸收劑0～5份，抗氧劑0～5份，消泡劑0～2份，偶聯(lián)劑0～5份；在5～180℃，10～3000轉(zhuǎn)/分攪拌速度下，將A類物質(zhì)所有組分攪拌，真空狀態(tài)下混合0.1～10小時，包裝后作為A類；固化劑包裝后作為B類，所得組合物作為鐵路板式無砟軌道板間彈性填充連接材料，具有良好粘結(jié)力、良好耐紫外線輻照、耐濕熱老化、耐化學(xué)腐蝕，且具有一定彈性和機械強度。
文檔編號C08L75/04GK101985514SQ20101053119
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者梁平輝, 蘇浩, 鄧衛(wèi)東 申請人:常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司