一種用于高溫地區(qū)的高分子澆注材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及用于嵌入式軌道系統(tǒng)的高分子復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 嵌入式軌道系統(tǒng)作為一種新型的無砟軌道系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)無砟軌道采用扣件離 散支撐和固定鋼軌的方式。該軌道系統(tǒng)是將高分子復(fù)合材料澆注至承軌槽中，待固化后包 覆鋼軌，可替代傳統(tǒng)扣件起到連續(xù)支撐與固定鋼軌的作用。由于嵌入式軌道的力學(xué)要求，應(yīng) 用于嵌入式軌道系統(tǒng)中的高分子澆注料必須能夠?yàn)檎麄€(gè)軌道系統(tǒng)提供滿足設(shè)計(jì)要求的橫 向剛度、豎向剛度和縱向剛度。
[0003] 中國專利CN103351579A公開了一種用于嵌入式軌道系統(tǒng)的高分子復(fù)合材料，解決 了嵌入式軌道系統(tǒng)對三向剛度、減振降噪、施工工藝性能及綠色環(huán)保等技術(shù)問題。正常情況 下，固化后的高分子澆注料在室溫附近較大范圍內(nèi)均具有較高的彈性，可正常工作。但是， 在一些高溫地區(qū)，如我國寧夏、重慶等地區(qū)夏季的地面溫度超過60°C，尤其是新疆吐魯番、 哈密等地，地面溫度高達(dá)80°C以上。面對這種高溫環(huán)境，高分子澆注材料易發(fā)粘、且彈性模 量較小，從而也降低了整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)的三向剛度，可能難以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求;高溫下材料 會加速老化，分子鏈發(fā)生斷裂、降解，力學(xué)性能急劇下降，大大降低高分子澆注材料的使用 壽命，從而影響嵌入式軌道系統(tǒng)的長期運(yùn)行。此外，高溫環(huán)境下澆注料固化速度顯著加快， 操作時(shí)間減少，影響施工節(jié)拍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于:提供一種用于嵌入式軌道系統(tǒng)的耐高溫型澆注料，以解決現(xiàn) 有高分子材料難以滿足高溫地區(qū)嵌入式軌道系統(tǒng)對三向剛度、減振降噪、物理性能及施工 工藝性能等技術(shù)問題，特別是滿足80°C左右的尚熱環(huán)境下的尚彈性、尚壽命，以及尚溫條件 下更低的澆注料固化速度。
[0005] 本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種用于高溫地區(qū)的高分子澆注材料，特別應(yīng)用于高溫地區(qū)嵌入式軌道系統(tǒng)，包 括組分A和組分B，組分A、組分B的重量比為（135~180): 100，其中：
[0008]
[0009] 作為優(yōu)選，組分A、組分B的重量比為（140~180): 100，其中：
[0011]所述用于高溫地區(qū)的高分子澆注材料的制備方法，步驟依次包括：
[0012] (1)將低聚物多元醇加入反應(yīng)釜中在100~120°C下真空脫水1.5~3小時(shí)，降溫至 60~70 °C以后，將填充劑、異氰酸酯依次加入其中，逐步升溫至80~90 °C，保溫反應(yīng)3~4小 時(shí)，再真空脫泡20~30分鐘，冷卻后制成A料。
[0013] ⑵將擴(kuò)鏈劑、偶聯(lián)劑、消泡劑、7義解穩(wěn)定劑、防霉劑、抗氧劑、紫外光吸收劑按比例 配好，加入至高速攪拌機(jī)以40~lOOrpm的速度攪拌至均勾，然后用膠體研磨機(jī)研磨。研磨 后，將料加入反應(yīng)釜，加熱至105~115°C，真空攪拌2小時(shí)，冷卻后制成B料。
[0014] (3)按比例稱量好A料和B料，加入至澆注設(shè)備攪拌3~5分鐘，待混合均勻后注入已 準(zhǔn)備好的待澆注容器(例如嵌入式軌道的承軌槽）內(nèi)。
[0015] 作為優(yōu)選，所述低聚物多元醇為聚酯多元醇，具體是聚己內(nèi)酯二醇(PCL)、聚己二 酸1，4_ 丁二醇酯(CMA-44)、聚碳酸酯二醇(P⑶)中的一種或幾種。
[0016]作為優(yōu)選，所述異氰酸酯為對苯二異氰酸酯（PPDI)、1，5萘二異氰酸酯(NDI)、3， 3 ' -二甲基聯(lián)苯-4，4 ' -二異氰酸酯(T0DI)中的一種或幾種。
[0017]作為優(yōu)選，所述擴(kuò)鏈劑為二胺類擴(kuò)鏈劑，具體為4,4'_亞甲基雙(3-氯_2,6_二乙基 苯胺）(M-⑶EA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)中至少一種。
[0018]作為優(yōu)選，所述填充劑為納米級填料，具體是白炭黑、娃微粉、碳酸f丐、娃鎂土中的 一種或幾種，且粒徑范圍為50~100nm〇
[0019]作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，具體是y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、 y-(2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、N-⑴-氨乙基)-y-氨丙基三甲氧基硅烷 (KH-792)中至少一種。
[0020] 作為優(yōu)選，所述消泡劑為德國BYK化學(xué)公司生產(chǎn)的BYK-060、BYK-070中至少一種。 [0021]作為優(yōu)選，所述水解穩(wěn)定劑為碳化二亞胺類化合物，具體是單碳化二亞胺、多碳化 二亞胺中至少一種。
[0022] 作為優(yōu)選，所述防霉劑為8-羥基喹啉、8-羥基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚鈉中至少 一種。
[0023] 作為優(yōu)選，所述抗氧劑為四（4-羥基-3，5_叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯（抗氧劑 1010)、N，N'_雙[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼(抗氧劑1024)中至少一種。
[0024] 作為優(yōu)選，所述紫外光吸收劑為2,2'_二羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2-(2'_ 羥基-3 '，5 ' -二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-328)、2-(2 ' -羥基-3 '，5 ' -二戊基苯基） 二苯甲酮(UV-531)中至少一種。
[0025]前述本發(fā)明主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個(gè)方案，均為本 發(fā)明可采用并要求保護(hù)的方案:如本發(fā)明，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本發(fā)明所要保護(hù) 的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0026]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中的耐高溫澆注材料可在地表溫度為80 °C左右的高熱 環(huán)境下保持材料的高彈性，其將鋼軌包覆在承軌槽內(nèi)可有效降低振動(dòng)、減少噪聲源，發(fā)揮優(yōu) 秀的減振降噪作用。同時(shí)，通過材料配方設(shè)計(jì)可滿足高溫地區(qū)嵌入式軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的 三向剛度。
[0027]本發(fā)明中的耐高溫澆注材料為解決高溫下加速老化、性能降低及使用壽命縮短等 問題，以聚酯多元醇、剛性基團(tuán)含量高的二異氰酸酯以及二胺類擴(kuò)鏈劑作為基材原料，其中 聚酯多元醇含有強(qiáng)極性的羰基，分子間作用力大于聚醚多元醇，故聚酯型聚氨酯更耐熱老 化;二異氰酸酯因剛性基團(tuán)含量高，熱穩(wěn)定性更好;二胺類擴(kuò)鏈劑可形成脲基團(tuán)，加強(qiáng)了聚 氨酯的氫鍵交聯(lián)，有助于形成微相分離結(jié)構(gòu)，提高耐熱性能。此外，配方中還引入了納米填 料，可有效提高材料物理機(jī)械性能和耐熱性能，并加入適量抗氧劑、紫外線吸收劑，進(jìn)一步 提高了澆注材料的耐老化性，從而確保了材料的使用壽命。
[0028]本發(fā)明耐高溫澆注材料為解決因高溫帶來粘度升高過快而無法正常施工的問題， 本澆注料配方采用無催化劑體系，可在不改變材料最終性能的同時(shí)降低澆注材料的固化速 度，減緩粘度過快上升，為施工操作贏得了時(shí)間。
[0029]綜上所述，本發(fā)明的澆注材料可在的高溫環(huán)境下施工，完全固化后可在40~80°C 的地表溫度環(huán)境下正常工作，提供滿足要求的三向剛度、減震降噪、物理機(jī)械性能及老化性 能，可長期使用，安全可靠。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下列非限制性實(shí)施例用于說明本發(fā)明。
[0031] 實(shí)施例1:
[0032] 組分A:PCL 100g、PPDI 38g、白炭黑40g(50nm);
[0033]組分B:M-CDEA 30g、KH-550 7g、BYK-060 1.8g、單碳化二亞胺4.5g、8-羥基喹啉 2.28、抗氧劑1010 1.98、群-24 2.68;
[0034] 兩組分混合比例為組分A:組分B = 141:100(重量比）。
[0035] 具體生產(chǎn)步驟為：
[0036] (1)將PCL加入反應(yīng)釜中在100~120°C下真空脫水1.5~3小時(shí)，降溫至60~70°C以 后，將白炭黑、proi依次加入其中，逐步升溫至80~90°C，保溫反應(yīng)3~4小時(shí)，再真空脫泡20 ~30分鐘，冷卻后制成A料。
[0037] (2)將10^六、101-550、8￥1(-〇60、單碳化二亞胺、8-羥基喹啉、抗氧劑1010、群-24按 比例配好，加入至高速攪拌機(jī)以40~1 OOrpm的速度攪拌至均勾，然后用膠體研磨機(jī)研磨。研 磨后，將料加入反應(yīng)釜，加熱至105~115°C，真空攪拌2小時(shí)，冷卻后制成B料。
[0038] (3)按比例稱量好A料和B料，加入至澆注設(shè)備攪拌3~5分鐘，待混合均勻后注入已 準(zhǔn)備好的承軌槽內(nèi)。
[0039]耐高溫澆注材料主要性能檢測結(jié)果見下表：
[0041]
[0042] 實(shí)施例2:
[0043] 組分A:CMA-44 100g、NDI 49g、硅微粉30g(100nm);
[0044] 組分B:DETDA 36g、KH-560 5.1g、BYK-060 2.0g、單碳化二亞胺4.0g、8-羥基喹啉 酮2.6g、抗氧劑 1010 3.0g、UV-328 4.0g;
[0045] 兩組分混合比例為組分A:組分B = 159:100(重量比）；
[0046] 具體生產(chǎn)步驟為：
[0047] (1)將CMA-44加入反應(yīng)釜中在100~120°C下真空脫水1.5~3小時(shí)，降溫至60~70 °C以后，將硅微粉、NDI依次加入其中，逐步升溫至80~90°C，保溫反應(yīng)3~4小時(shí)，再真空脫 泡20~30分鐘，冷卻后制成A料。
[0048] (2)將0￡10六、1〇1-560、8￥1(-060、單碳化二亞胺、8-羥基喹啉酮、抗氧劑1010、群-328 按比例配好，加入至高速攪拌機(jī)以40~1 OOrpm的速度攪拌至均勾，然后用膠體研磨機(jī)研磨。 研磨后，將料加入反應(yīng)釜，加熱至105~115°C，真空攪拌2小時(shí)，冷卻后制成B料。
[0049] (3)按比例稱量好A料和B料，加入至澆注設(shè)備攪拌3~5分鐘，待混合均勻后注入已 準(zhǔn)備好的承軌槽內(nèi)。
[0050] 耐高溫澆注材料主要性能檢測結(jié)果見下表：
[0052]
[0053] 實(shí)施例3:
[0054]組分A:PCD lOOgJODI 60g、碳酸鈣48g(80nm);
[0055]組分B:DMTDA 40g、KH-792 8.3g、BYK-070 2.2g、多碳化二亞胺6.4g、五氯苯酚 3.(^、抗氧劑1024 3.28、群-5314.38;
[0056] 兩組分混合比例為組分A:組分B = 178:100(重量比）；
[0057] 具體生產(chǎn)步驟為：
[0058] (1)將P⑶加入反應(yīng)釜中在100~120°C下真空脫水1.5~3小時(shí)，降溫至60~70 °C以 后，將碳酸鈣、T0DI依次加入其中，逐步升溫至80~90°C，保溫反應(yīng)3~4小時(shí)，再真空脫泡20 ~30分鐘，冷卻后制成A料。
[0059] (2)將01〇1^、1?1-792、8￥1(-070、多碳化二亞胺