專利名稱：一種聚氨酯樹脂組合物及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚氨酯樹脂組合物及其制備方法和用途，特別涉及高速鐵路客運專線無砟軌道使用的聚氨酯填充樹脂。
背景技術：
常規鐵路是在小塊石頭(砟)的基礎上，再鋪設枕木或水泥鋼軌，這種鐵路列車速度受到限制，不適于列車高速行駛。無砟軌道也稱新型軌道結構，列車在上面行駛速度更快、更平穩，乘客感到更舒適，同時可以減少維護、降低粉塵、美化環境，而且列車時速可以達到200公里以上，是當前和今后世界鐵路建設發展的趨勢和方向。高速鐵路客運專線使用的無砟軌道的結構形式較多，國內常用是枕式和板式。軌道板型式尺寸既要考慮軌道受力均勻，又要兼顧制造、裝載運輸及施工時的可操作性。凸形擋臺是板式軌道的限位裝置，直接承受線路的縱向力和橫向力。凸形擋臺周圍采用彈性好、 強度高的樹脂材料替代CA砂漿(一般采用水泥、乳化浙青、砂及各種摻和料混合而成，通稱 CA砂漿)。凸形擋臺與軌道板半圓缺口間填充樹脂的設計厚度為40mm。凸臺樹脂灌注狀態示意圖見說明書附
圖1和2。適于現場施工的低價樹脂填充材料主要有環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、液態高分子聚氨酯樹脂。環氧樹脂室溫固化慢，彈性可調整范圍小，強度好，硬而脆，彈性差。不飽和聚酯樹脂，室溫固化快，粘度低，硬而脆。聚氨酯樹脂固化速度較快，彈性調整容易且可調整范圍大，強度居中，可室溫施工室溫固化。CN101037536A采用聚氨酯組合物制備無砟軌道凸形擋臺的填充材料，其使用的多元醇組分主要為聚氧化丙烯二醇聚醚，制備的產品收縮率大，均在1. 2% 2. 8%。客運專線CRTS I型板式無砟軌道凸形擋臺填充聚氨酯樹脂(CPU)暫行技術條件 (科技基〔2008〕74號文件)，作者鐵道部，出版社中國鐵道出版社，出版日期200806， 書號151132776，文中附錄B(規范性附錄)給出了固化收縮量試驗方法。試驗步驟在 IOOOmm玻璃試管中注入900mm凸臺樹脂混合液，停放Mh，采用游標卡尺測量試管內樹脂的收縮量，準確至0.02mm。取3次試驗的算數平均值作為試驗結果。性能指標要求固化收縮 S^ IOmm0
發明內容
本發明要解決的第一個技術問題是提供一種聚氨酯樹脂組合物，該組合物固化后收縮率小。本發明要解決的第二個技術問題是提供一種該組合物的制備方法。本發明要解決的第三個技術問題是提供一種該組合物的用途。本發明針對現有聚氨酯樹脂收縮率大的不足，提供一種改進的聚氨酯組合物。本發明的技術方案為聚氨酯組合物中以端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯為主要原料，并通過在聚氨酯樹脂中加入廉價易得的增塑劑，使所得聚氨酯材料具有低的收縮率，同時具有較好的機械性能和工藝性能，又降低了成本。本發明的聚氨酯樹脂組合物包括A、B兩組份，按質量份計包括以下組成(I)A組份端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯100份，增塑劑10 60份，異氰酸酯15 30份。組份有機胺固化劑7 20份、光穩定劑0 5份、流平劑0 2份、消泡劑 0. 1 0. 5 份。A、B組份的質量比為100 6 10。端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯的分子量1500 4000較好。異氰酸酯為本領域常用的。如芳香族二異氰酸酯、芳香族多異氰酸酯或異氰酸酯的改性物中的一種或幾種的混合物。如甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯 (MDI)或多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI)等；異氰酸酯的改性物可為液化MDI，如碳化二亞胺改性的液化MDI。增塑劑可為芳香族或脂肪族的二元醇與脂肪酸生成的酯，如鄰苯二甲酸二丁酯、 鄰苯二甲酸二辛酯、丁二酸二辛酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯(D0Q等。有機胺固化劑是指芳香族二胺或其衍生物，包括3，5_ 二甲硫基甲苯二胺 (DMTDA) ,2,4- 二氨基_3，5- 二甲硫基氯苯(TX-2) ,2,4- 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯 (TX-3)、3，5-二乙基甲苯二胺(DETDA)等中的一種或幾種的混合物。光穩定劑可為苯酮類或苯并三唑類化合物。如2，4_ 二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2’ -羥基-3’，5’ - 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑等。流平劑可為丙烯酸酯或有機硅氧烷類聚合物，如BI-S706，加入量優選0. 1 0. 5 份。消泡劑可為硅烷類消泡劑，加入量優選0. 1 0. 5份。本發明聚氨酯樹脂組合物的制備方法包含以下步驟(I)A組份制備將計量的異氰酸酯、增塑劑加入反應器中，緩慢加入已脫水的端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯，在75 80°C下反應1. 5 池，取樣分析異氰酸根 (NCO)含量，降溫出料，密封備用。NCO質量分數為2. 8% 4.2%。組份制備將計量的胺類固化劑、消泡劑、光穩定劑、流平劑在50士3°C下混合Ih，出料密封保存。將本發明的聚氨酯樹脂組合物按A、B組份質量比100 6 10的比例混合，室溫固化，混合液性能及所得澆注材料性能分別見表1、表2。性能指標檢測方法見客運專線 CRTS I型板式無砟軌道凸形擋臺填充聚氨酯樹脂(CPU)暫行技術條件(科技基〔2008〕74 號)，作者鐵道部，出版社中國鐵道出版社，出版日期200806，書號151132776。表1聚氨酯樹脂混合液性能
權利要求
1.一種聚氨酯樹脂組合物，物包括A、B兩組份，按質量份計包括以下組成(1)A組份端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯100份，增塑劑10 60份，異氰酸酯15 30份；(2)B組份有機胺固化劑7 20份、光穩定劑0 5份、流平劑0 2份、消泡劑0. 1 0. 5 份；A、B組份的質量比為100 6 10。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯樹脂組合物，其特征是端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯的分子量為1500 4000。
3.根據權利要求2所述的聚氨酯樹脂組合物，其特征是異氰酸酯為芳香族二異氰酸酯、芳香族多異氰酸酯或異氰酸酯的液化改性物中的一種或幾種的混合物；增塑劑為芳香族或脂肪族的二元醇與脂肪酸生成的酯；有機胺固化劑是指芳香族二胺或其衍生物；光穩定劑為苯酮類或苯并三唑類化合物；流平劑為丙烯酸酯或有機硅氧烷類聚合物；消泡劑為硅烷類消泡劑。
4.根據權利要求3所述的聚氨酯樹脂組合物，其特征是指甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯或多亞甲基多苯基異氰酸酯；異氰酸酯的液化改性物為液化MDI ；增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、丁二酸二辛酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯；有機胺固化劑是3，5_ 二甲硫基甲苯二胺、2，4_ 二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、2，4_ 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5_ 二乙基甲苯二胺中的一種或幾種的混合物；光穩定劑為2，4- 二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或 2-(2，-羥基-3，，5，- 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑；流平劑加入量為0. 1 0. 5份；消泡劑加入量為0.1 0.5份。
5.根據權利要求4所述的聚氨酯樹脂組合物，其特征是A、B組份混合液具有以下性能粘度彡IOPa. s ；可工作時間彡20min ；表干時間彡24h ；承載時間彡48h ；固化收縮量 ^ IOmm0
6.根據權利要求5所述的聚氨酯樹脂組合物，其特征是所得澆注材料具有以下性能 外觀表面平整，無明顯雜質、氣泡、褶皺、裂紋；表觀密度^ 1. 05X 103kg/cm3 ； 硬度(邵C) 50度； 彈性系數10±^iN/mm; 剪切強度^ 2. OMPa ； 粘結強度^ 0. 50MPa ；疲勞性能永久變形< 1. 2mm，彈性系數變化率在士20%以內，外觀無異常； 耐腐蝕性及耐熱老化性外觀無異常，彈性系數變化率在士20%以內； 脆性溫度^ "500C ； 壓縮耐寒系數彡0.50。
7.—種權利要求1 6之一所述的聚氨酯樹脂組合物的制備方法，包含以下步驟 (I)A組份制備將計量的異氰酸酯、增塑劑加入反應器中，加入已脫水的端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯，在75 80°C下反應1. 5 池，取樣分析異氰酸根質量分數， 降溫出料，密封備用，NCO含量為2. 8% 4.2% ；組份制備將計量的胺類固化劑、消泡劑、光穩定劑、流平劑在50士3°C下混合lh， 出料密封保存。
8. —種權利要求1 6之一所述的聚氨酯樹脂組合物在高速鐵路無砟軌道上的應用。
全文摘要
本發明公開了一種聚氨酯樹脂組合物及其制備方法和用途，聚氨酯樹脂組合物包括A、B兩組份，按質量份計包括以下組成A組份端羥基聚丁二烯或氫化端羥基聚丁二烯100份，增塑劑10～60份，異氰酸酯15～30份；B組份有機胺固化劑7～20份、光穩定劑0～5份、流平劑0～2份、消泡劑0.1～0.5份；A、B組份的質量比為100∶6～10。所得聚氨酯材料具有低的收縮率，同時具有較好的機械性能和工藝性能，可用于高速鐵路無砟軌道凸形擋臺與軌道板半圓缺口間填充。
文檔編號C08G18/32GK102250310SQ20111015737
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者周文英, 張利軍, 陳戰有, 韋永繼 申請人:黎明化工研究院