一种用于高温地区的高分子浇注材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，尤其涉及用于嵌入式轨道系统的高分子复合材料。
【背景技术】
[0002] 嵌入式轨道系统作为一种新型的无砟轨道系统，改变了传统无砟轨道采用扣件离 散支撑和固定钢轨的方式。该轨道系统是将高分子复合材料浇注至承轨槽中，待固化后包 覆钢轨，可替代传统扣件起到连续支撑与固定钢轨的作用。由于嵌入式轨道的力学要求，应 用于嵌入式轨道系统中的高分子浇注料必须能够为整个轨道系统提供满足设计要求的横 向刚度、竖向刚度和纵向刚度。
[0003] 中国专利CN103351579A公开了一种用于嵌入式轨道系统的高分子复合材料，解决 了嵌入式轨道系统对三向刚度、减振降噪、施工工艺性能及绿色环保等技术问题。正常情况 下，固化后的高分子浇注料在室温附近较大范围内均具有较高的弹性，可正常工作。但是， 在一些高温地区，如我国宁夏、重庆等地区夏季的地面温度超过60°C，尤其是新疆吐鲁番、 哈密等地，地面温度高达80°C以上。面对这种高温环境，高分子浇注材料易发粘、且弹性模 量较小，从而也降低了整个轨道结构的三向刚度，可能难以满足系统设计要求;高温下材料 会加速老化，分子链发生断裂、降解，力学性能急剧下降，大大降低高分子浇注材料的使用 寿命，从而影响嵌入式轨道系统的长期运行。此外，高温环境下浇注料固化速度显著加快， 操作时间减少，影响施工节拍。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于:提供一种用于嵌入式轨道系统的耐高温型浇注料，以解决现 有高分子材料难以满足高温地区嵌入式轨道系统对三向刚度、减振降噪、物理性能及施工 工艺性能等技术问题，特别是满足80°C左右的尚热环境下的尚弹性、尚寿命，以及尚温条件 下更低的浇注料固化速度。
[0005] 本发明目的通过下述技术方案来实现：
[0006] -种用于高温地区的高分子浇注材料，特别应用于高温地区嵌入式轨道系统，包 括组分A和组分B，组分A、组分B的重量比为（135~180): 100，其中：
[0008]
[0009] 作为优选，组分A、组分B的重量比为（140~180): 100，其中：
[0011]所述用于高温地区的高分子浇注材料的制备方法，步骤依次包括：
[0012] (1)将低聚物多元醇加入反应釜中在100~120°C下真空脱水1.5~3小时，降温至 60~70 °C以后，将填充剂、异氰酸酯依次加入其中，逐步升温至80~90 °C，保温反应3~4小 时，再真空脱泡20~30分钟，冷却后制成A料。
[0013] ⑵将扩链剂、偶联剂、消泡剂、7义解稳定剂、防霉剂、抗氧剂、紫外光吸收剂按比例 配好，加入至高速搅拌机以40~lOOrpm的速度搅拌至均勾，然后用胶体研磨机研磨。研磨 后，将料加入反应釜，加热至105~115°C，真空搅拌2小时，冷却后制成B料。
[0014] (3)按比例称量好A料和B料，加入至浇注设备搅拌3~5分钟，待混合均匀后注入已 准备好的待浇注容器(例如嵌入式轨道的承轨槽）内。
[0015] 作为优选，所述低聚物多元醇为聚酯多元醇，具体是聚己内酯二醇(PCL)、聚己二 酸1，4_ 丁二醇酯(CMA-44)、聚碳酸酯二醇(P⑶)中的一种或几种。
[0016]作为优选，所述异氰酸酯为对苯二异氰酸酯（PPDI)、1，5萘二异氰酸酯(NDI)、3， 3 ' -二甲基联苯-4，4 ' -二异氰酸酯(T0DI)中的一种或几种。
[0017]作为优选，所述扩链剂为二胺类扩链剂，具体为4,4'_亚甲基双(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)中至少一种。
[0018]作为优选，所述填充剂为纳米级填料，具体是白炭黑、娃微粉、碳酸f丐、娃镁土中的 一种或几种，且粒径范围为50~100nm〇
[0019]作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂，具体是y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、 y-(2,3-环氧丙氧）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)中至少一种。
[0020] 作为优选，所述消泡剂为德国BYK化学公司生产的BYK-060、BYK-070中至少一种。 [0021]作为优选，所述水解稳定剂为碳化二亚胺类化合物，具体是单碳化二亚胺、多碳化 二亚胺中至少一种。
[0022] 作为优选，所述防霉剂为8-羟基喹啉、8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚钠中至少 一种。
[0023] 作为优选，所述抗氧剂为四（4-羟基-3，5_叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯（抗氧剂 1010)、N，N'_双[0-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂1024)中至少一种。
[0024] 作为优选，所述紫外光吸收剂为2,2'_二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2-(2'_ 羟基-3 '，5 ' -二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-328)、2-(2 ' -羟基-3 '，5 ' -二戊基苯基） 二苯甲酮(UV-531)中至少一种。
[0025]前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本 发明可采用并要求保护的方案:如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人 员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护 的技术方案，在此不做穷举。
[0026]本发明的有益效果:本发明中的耐高温浇注材料可在地表温度为80 °C左右的高热 环境下保持材料的高弹性，其将钢轨包覆在承轨槽内可有效降低振动、减少噪声源，发挥优 秀的减振降噪作用。同时，通过材料配方设计可满足高温地区嵌入式轨道系统设计要求的 三向刚度。
[0027]本发明中的耐高温浇注材料为解决高温下加速老化、性能降低及使用寿命缩短等 问题，以聚酯多元醇、刚性基团含量高的二异氰酸酯以及二胺类扩链剂作为基材原料，其中 聚酯多元醇含有强极性的羰基，分子间作用力大于聚醚多元醇，故聚酯型聚氨酯更耐热老 化;二异氰酸酯因刚性基团含量高，热稳定性更好;二胺类扩链剂可形成脲基团，加强了聚 氨酯的氢键交联，有助于形成微相分离结构，提高耐热性能。此外，配方中还引入了纳米填 料，可有效提高材料物理机械性能和耐热性能，并加入适量抗氧剂、紫外线吸收剂，进一步 提高了浇注材料的耐老化性，从而确保了材料的使用寿命。
[0028]本发明耐高温浇注材料为解决因高温带来粘度升高过快而无法正常施工的问题， 本浇注料配方采用无催化剂体系，可在不改变材料最终性能的同时降低浇注材料的固化速 度，减缓粘度过快上升，为施工操作赢得了时间。
[0029]综上所述，本发明的浇注材料可在的高温环境下施工，完全固化后可在40~80°C 的地表温度环境下正常工作，提供满足要求的三向刚度、减震降噪、物理机械性能及老化性 能，可长期使用，安全可靠。
【具体实施方式】
[0030] 下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0031] 实施例1:
[0032] 组分A:PCL 100g、PPDI 38g、白炭黑40g(50nm);
[0033]组分B:M-CDEA 30g、KH-550 7g、BYK-060 1.8g、单碳化二亚胺4.5g、8-羟基喹啉 2.28、抗氧剂1010 1.98、群-24 2.68;
[0034] 两组分混合比例为组分A:组分B = 141:100(重量比）。
[0035] 具体生产步骤为：
[0036] (1)将PCL加入反应釜中在100~120°C下真空脱水1.5~3小时，降温至60~70°C以 后，将白炭黑、proi依次加入其中，逐步升温至80~90°C，保温反应3~4小时，再真空脱泡20 ~30分钟，冷却后制成A料。
[0037] (2)将10^六、101-550、8￥1(-〇60、单碳化二亚胺、8-羟基喹啉、抗氧剂1010、群-24按 比例配好，加入至高速搅拌机以40~1 OOrpm的速度搅拌至均勾，然后用胶体研磨机研磨。研 磨后，将料加入反应釜，加热至105~115°C，真空搅拌2小时，冷却后制成B料。
[0038] (3)按比例称量好A料和B料，加入至浇注设备搅拌3~5分钟，待混合均匀后注入已 准备好的承轨槽内。
[0039]耐高温浇注材料主要性能检测结果见下表：
[0041]
[0042] 实施例2:
[0043] 组分A:CMA-44 100g、NDI 49g、硅微粉30g(100nm);
[0044] 组分B:DETDA 36g、KH-560 5.1g、BYK-060 2.0g、单碳化二亚胺4.0g、8-羟基喹啉 酮2.6g、抗氧剂 1010 3.0g、UV-328 4.0g;
[0045] 两组分混合比例为组分A:组分B = 159:100(重量比）；
[0046] 具体生产步骤为：
[0047] (1)将CMA-44加入反应釜中在100~120°C下真空脱水1.5~3小时，降温至60~70 °C以后，将硅微粉、NDI依次加入其中，逐步升温至80~90°C，保温反应3~4小时，再真空脱 泡20~30分钟，冷却后制成A料。
[0048] (2)将0￡10六、1〇1-560、8￥1(-060、单碳化二亚胺、8-羟基喹啉酮、抗氧剂1010、群-328 按比例配好，加入至高速搅拌机以40~1 OOrpm的速度搅拌至均勾，然后用胶体研磨机研磨。 研磨后，将料加入反应釜，加热至105~115°C，真空搅拌2小时，冷却后制成B料。
[0049] (3)按比例称量好A料和B料，加入至浇注设备搅拌3~5分钟，待混合均匀后注入已 准备好的承轨槽内。
[0050] 耐高温浇注材料主要性能检测结果见下表：
[0052]
[0053] 实施例3:
[0054]组分A:PCD lOOgJODI 60g、碳酸钙48g(80nm);
[0055]组分B:DMTDA 40g、KH-792 8.3g、BYK-070 2.2g、多碳化二亚胺6.4g、五氯苯酚 3.(^、抗氧剂1024 3.28、群-5314.38;
[0056] 两组分混合比例为组分A:组分B = 178:100(重量比）；
[0057] 具体生产步骤为：
[0058] (1)将P⑶加入反应釜中在100~120°C下真空脱水1.5~3小时，降温至60~70 °C以 后，将碳酸钙、T0DI依次加入其中，逐步升温至80~90°C，保温反应3~4小时，再真空脱泡20 ~30分钟，冷却后制成A料。
[0059] (2)将01〇1^、1?1-792、8￥1(-070、多碳化二亚胺