專(zhuān)利名稱(chēng)：：用丙烯酸酯粘合劑常溫粘接鋼軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是鋼軌接頭常溫粘接技術(shù)及其所用的粘合劑。粘合劑在鋼軌連接方面的應(yīng)用據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)有二個(gè)方面，一個(gè)方面是用于鋼軌絕緣接頭的連接，另一方面是用于非絕緣接頭的連接，它包括短鋼軌粘接或長(zhǎng)鋼軌和已焊好的無(wú)縫長(zhǎng)軌接頭的再粘接。六十年代粘接接頭已在美、英、法、日、蘇和西德應(yīng)用，我國(guó)是七十年代開(kāi)始采用，但大多使用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，少量用酚醛樹(shù)脂粘合劑。美國(guó)圣非鐵路在1963年就用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑粘接無(wú)縫長(zhǎng)軌接頭，在施工中要求將魚(yú)尾板和鋼軌接觸面清洗干凈，涂粘合劑后，用丙烷加熱裝置加熱到121-154℃使之固化(RailwayTrackandStructures1963Vo159.NO.12.19-22).US3139364(1964)也是用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑接長(zhǎng)軌接頭制造連續(xù)長(zhǎng)軌的專(zhuān)利。1982年奧地利專(zhuān)利(374.216)報(bào)導(dǎo)鋼軌粘接，螺栓緊固結(jié)構(gòu)中也是用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，其中加入微細(xì)鋼珠，加熱固化后仍能導(dǎo)電，形成了非絕緣接頭。由此可見(jiàn)采用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑粘接鋼軌接頭，必須帶有加熱到100℃以上的熱固化裝置，必然增加了操作的復(fù)雜性和施工成本，特別是對(duì)長(zhǎng)軌接頭的粘接更加難于實(shí)施。改性丙烯酸脂粘合劑又叫第二代丙烯酸酯膠，是世界所稱(chēng)的六大工程粘合劑之一。與環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑相比，粘接強(qiáng)度相當(dāng)，都能達(dá)到結(jié)構(gòu)膠的要求。但在抗沖擊、耐振動(dòng)性能上則優(yōu)于環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，而且二組份混合時(shí)不需嚴(yán)格稱(chēng)量，對(duì)粘接面潔凈程度無(wú)苛刻要求，更突出的優(yōu)點(diǎn)是能常溫快速固化，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)鋼軌粘結(jié)，野外施工十分有利。目前丙烯酸脂結(jié)構(gòu)膠多用于衡器、力具、汽車(chē)另件、電氣設(shè)備、探傷儀、探頭的粘接，尚未見(jiàn)到有粘接鋼軌接頭的報(bào)告。本發(fā)明的目的是用改性丙烯酸脂粘合劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑粘接鋼軌接頭，以簡(jiǎn)化粘接工藝，降低成本保證行車(chē)平穩(wěn)，延長(zhǎng)鋼軌和列車(chē)的壽命。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)韌性好，粘接強(qiáng)度高的改性丙烯酸脂粘合劑，作為粘接鋼軌用粘合劑。本發(fā)明使用的改性丙烯酸酯粘合劑由甲、乙二組份組成。甲、乙二組份的組成和用量如下本發(fā)明采用的反應(yīng)性丙烯酸酯單體有丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯，甲基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等。多宮能活性單體可用丙烯酸的羥基酯，甲基丙烯酸的羥基酯，丙烯酸乙二醇雙酯，三羥甲基丙烷和季戊四醇的丙烯酸多酯及雙酚A酯類(lèi)化合物等。特別是采用帶苯環(huán)的多宮能活性單體如-羥乙基雙酚A丙烯酸雙酯，有利于提高巨合速度和粘接強(qiáng)度。彈性體可用聚丁二烯、氯丁橡膠、丁晴橡膠、氯磺化聚乙烯、ABS、SBS等，也可以是它們的混合物。特別是丁晴橡膠和ABS樹(shù)脂并用，用量比一般粘合劑大時(shí)，可明顯增加粘合劑的韌性。引發(fā)劑(氧化劑)可用過(guò)氧化苯甲酰，異丙苯過(guò)氧化氫，特丁基過(guò)氧化氫，過(guò)氧化甲乙酮等有機(jī)過(guò)氧化物。催化劑(還元?jiǎng)?可用胺類(lèi)化合物如三乙胺、二乙胺、二乙烯三胺、N、N、-二甲基苯胺(DMA)，N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基對(duì)甲基苯胺等。為了加快固化時(shí)間還要加入一種還元性活性劑作為助催化劑，它和胺類(lèi)化合物組成活性高的催化體系。這類(lèi)物質(zhì)有硫脲類(lèi)，如乙撐硫脲，四甲基硫脲和抗壞血酸(維生素C)等。過(guò)渡金屬鹽能參加氧化-還元反應(yīng)，起到促進(jìn)劑的作用這類(lèi)物質(zhì)有醋酸銅、醋酸鐵、醋酸鈷、醋酸錳、三氯化鐵、硫酸鎳等。特別是一種由胺化合物-硫脲-維生素C-醋酸鹽組成的復(fù)合還元體系，能夠與氧化劑高效匹配，保證了粘接強(qiáng)度達(dá)到了結(jié)構(gòu)膠的要求。本發(fā)明所用的穩(wěn)定劑有對(duì)苯二酚和苯醌類(lèi)化合物。用本發(fā)明的改性丙烯酸酯粘合劑粘接鋼軌接頭時(shí)，首先將魚(yú)尾夾板和鋼軌粘接面用砂紙或噴砂打磨以除去鐵銹和油垢，然后將甲、乙二組份按1∶1的比例混合均勻，涂于粘接面上，粘合定位后，加螺栓緊固，常溫放置一定時(shí)間(24小時(shí))使粘合劑完全固化，就可使用。為了實(shí)現(xiàn)鐵路接頭的“凍結(jié)”，鋼軌接頭阻力(PH)應(yīng)與鋼軌受熱脹冷縮引起的溫度應(yīng)力(Pt)平衡。Pt可由下面的近似公式計(jì)算Ft＝2.5F(to-tmin)其中Pt溫度應(yīng)力kgF鋼軌斷面積cm2tn鋪軌溫度℃tmin鐵路所在地最低溫度℃為了安全起見(jiàn)，令PH＝1.1×Pt(1.1為安全系數(shù))，實(shí)際上PH為粘接力與螺栓提供的摩擦力之和，只要保證粘接力(承載拉力)等于PH，就可以完全實(shí)現(xiàn)“凍結(jié)”接頭的要求，因?yàn)檫@里還沒(méi)有包含螺栓提供的摩擦力。粘接方式見(jiàn)附中1、鋼軌2、魚(yú)尾夾板3、粘合劑4、螺栓及螺帽實(shí)施例1在帶電動(dòng)攪拌的10立升三口并中，按表1甲組份的比例依次加入甲基丙烯酸甲酯，丁晴橡膠、ABS樹(shù)脂、丙烯酸羥丙酯。常溫下全部溶解后，再加入丙烯酸，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和異丙苯過(guò)氧化氫，溶解均勻，制得甲組份。乙組份按表1比例同甲組份一樣配制。二組份配好后，用標(biāo)準(zhǔn)45＃鋼片進(jìn)行粘接試驗(yàn)，固化一定時(shí)間后，用萬(wàn)能拉力機(jī)測(cè)其剪切強(qiáng)度為248kg/cm2。實(shí)施例2、3、4按表1的組份比例，配制方法同實(shí)施例1，測(cè)定結(jié)果列于表1中。表1中符號(hào)代表MMA-甲基丙烯酸甲酯β-HPA-丙烯酸羥丙酯AA-丙烯酸TMTA-三羥甲基丙烷三丙烯酸酯CHP-異丙基過(guò)氧化氫DMA-N，N-二甲基苯胺Vc-抗壞血酸從表1的結(jié)果看，本發(fā)明方法配制的粘合劑都達(dá)到了結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度。實(shí)施例5用6＃錳合金板，取長(zhǎng)250mm，厚60mm的板條作為試件，在粘接前用噴砂方法除銹和油垢，分別涂以本發(fā)明的丙烯酸酯粘合劑和環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，，使二試片搭接在一起。涂環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑的試件在烘箱中175℃固化2小時(shí)，涂丙烯酸酯粘合劑的試件，常溫25分鐘定位固化24小時(shí)，認(rèn)為完全固化。然后用萬(wàn)能拉力機(jī)測(cè)試其剪切強(qiáng)度，每種膠同時(shí)至少粘接三件取平均值。結(jié)果見(jiàn)表2表2不同膠粘結(jié)強(qiáng)度比較</tables>由表2可見(jiàn)丙烯酸酯粘合劑與環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑粘接強(qiáng)度基本相當(dāng)，但可以不用加熱固化。實(shí)施例6取75kg/m鋼軌一段，鋼軌和夾板長(zhǎng)度一樣為500mm，用砂輪將粘接面打磨除去鐵銹和油垢，將實(shí)施例4的粘合劑按1∶1(重量比)混合均勻，分別涂于鋼軌和夾板的粘接面上，粘接定位后，(25分鐘)用螺栓緊固，常溫下加扭矩50kg-m，然后放置常溫固化。完全固化后用萬(wàn)能拉力機(jī)測(cè)試剪切強(qiáng)度，測(cè)試前可松開(kāi)螺帽，去除螺栓壓力，也可不去除螺栓壓力。結(jié)果見(jiàn)表3表3、粘接75kg/m鋼軌結(jié)果</tables>從表3可見(jiàn)接頭粘接力為相應(yīng)的PH的二倍完全達(dá)到“凍結(jié)”接頭的要求。實(shí)施例7取75kg/m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)鋼軌，將魚(yú)尾板和鋼軌粘接面用砂紙打磨處理，再用丙酮除油后，用實(shí)施例4的粘合劑粘接(方法同實(shí)施例6)成500M長(zhǎng)軌，常溫放置48小時(shí)后，換到京廣線上。經(jīng)三年運(yùn)行，每天客車(chē)60多次，運(yùn)載量達(dá)到2億多噸，接頭處，鋼軌縫隙無(wú)變化。權(quán)利要求1.用反應(yīng)型粘合劑粘接鋼軌接頭的方法，其特征在于所用的粘合劑為改性丙烯酸酯類(lèi)雙組份粘合劑。粘接鋼軌接頭時(shí)，只需將甲、乙二組份按1∶1(重量比)混合均勻，涂于予先除銹、除油垢的粘接面上、粘合定位后，加螺栓緊固，然后常溫固化。2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說(shuō)的改性丙烯酸酯粘合劑雙組份的組成和用量如下3.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于改性丙烯酸酯粘合劑甲組份中采用了-羥乙基雙酚A雙丙烯酸酯作為活性單體，并用了較大量的ABS和丁晴橡膠作為彈性體。4.按權(quán)利要求2、3的方法，其特征在于改性丙烯酸酯粘合劑乙組份中采用了N，N，二甲基苯胺-維生素C-醋酸鹽-脲復(fù)合還元體系。5.用權(quán)利要求2、3或貨所說(shuō)的改性丙烯酸酯雙組份粘合劑可粘接50kg/m.60kg/m.75kg/m鋼軌接頭和25m標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)鋼軌接頭。粘接前予先將粘接面經(jīng)打砂除銹、除油垢，然后將甲、乙二組份按1∶1(重量比)混合均勻，涂于粘接面上，粘合定位后，加螺栓緊固，置常溫固化。全文摘要本發(fā)明是關(guān)于鋼軌接頭的常溫粘接技術(shù)及其所用的粘接劑。采用丙烯酸酯粘合劑粘接鋼軌接頭，為了要達(dá)到鋼軌“凍結(jié)”接頭的要求，在粘合劑組分中加入較大量的彈性體、特定的活性單體和復(fù)合還元體系，以提高其韌性和剪切強(qiáng)度。與已有技術(shù)用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑粘接鋼軌接頭比較，省去了加熱固化工序，降低了施工難度和施工成本。文檔編號(hào)C09J133/08GK1048877SQ90104718公開(kāi)日1991年1月30日申請(qǐng)日期1990年7月25日優(yōu)先權(quán)日1990年7月25日發(fā)明者肖繼強(qiáng),張偉,何靜,馬立忠,陳岳源,魏志芳,洪嘯吟申請(qǐng)人:北京市化工研究院