長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕及其制備方法

專利名稱：長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌枕及其制備方法，更具體地說涉及一種長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯 合成材料軌枕及其制備方法。
背景技術(shù)：
鐵路是目前世界上最重要的運(yùn)輸工具之一，隨著鐵路向高速、重載和環(huán)保方向的發(fā)展， 對(duì)軌道的要求也越來越高，軌枕作為軌道的重要組成部分，其材料和結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)展和更新。 目前使用過的軌枕主要包括木枕、鋼軌枕和混凝土軌枕。木材軌枕作為傳統(tǒng)鐵路軌道所普遍 采用的軌枕雖然具有造價(jià)低、富有彈性、重量輕、絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，但也有無法克服的缺點(diǎn)， 主要表現(xiàn)在易風(fēng)化開裂,使用壽命短， 一般只有15年左右；更主要的是消耗大量的森林資 源，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。鋼軌枕曾在歐洲和南美洲一些國家應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長， 可達(dá)50 60年；軌枕間距較大從而減小用量；可使用大量廢鋼鐵冶煉制成，報(bào)廢后可回爐重 造，但其缺點(diǎn)是造價(jià)高體積笨重，噪音大，因而無法普遍推廣應(yīng)用。混凝土軌枕是目前普遍 采用的軌枕之一，具有壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，主要的缺點(diǎn)是硬度大、彈性差，消音減震 效果差，使用中容易出現(xiàn)裂縫；更重要的是后加工困難，因此安裝精度受到一定的限制。目前我國鐵路使用的軌枕主要是木枕和鋼筋混凝土軌枕兩大類，而國外從90年代開始、 由于高速鐵路以及直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)的發(fā)展，已著力研究新型材料軌枕，美國率先在大的轉(zhuǎn) 運(yùn)站和主干線安裝使用一塑料軌枕，其后、其它類型的復(fù)合材料軌枕在日本、韓國、俄羅斯 等也已經(jīng)開始小范圍使用，但一般的塑料軌枕并不能達(dá)到枕木本身強(qiáng)度和減震性能的要求， 必須經(jīng)過增強(qiáng)或改性的復(fù)合材料才能達(dá)到使用要求，玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料是一 種近期受到廣泛注意與使用的復(fù)合材料， 一般均使用短纖維進(jìn)行增強(qiáng)聚氨酯泡沫，如《高分 子材料科學(xué)與工程》2001， 17 (3)"短短切玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的壓縮性能"、 《工程塑料應(yīng)用》2003, 31 (7)"玻纖增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料研究進(jìn)展"等文章公開的均 是短纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，但其強(qiáng)度及其它性能不能滿足軌枕的要求，而用長纖維 增強(qiáng)時(shí)，雖然強(qiáng)度很高，但生產(chǎn)工藝如不能解決長纖維均勻布設(shè)時(shí)、則所形成的合成材料由 于長纖維的結(jié)團(tuán)和彎曲，造成材料性能不均一、局部應(yīng)力集中，難以應(yīng)用。因此如何解決生 產(chǎn)設(shè)備及工藝過程長纖維的均勻布設(shè)是能否研制一種替代木枕和鋼筋混凝土軌枕的長玻纖增 強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，提供了一種長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚 氨酯合成材料軌枕，該軌枕密度低，壽命長，易加工和安裝。本發(fā)明還提供了該長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕的制備方法。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-本發(fā)明蝗長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，是由以下重量配比的原料制成 聚氨酯原液組合料 100份長玻璃纖維 30 50份其中所述的聚氨酯原液組合料包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，I、 II兩組分用量重量配比為l: 1 1.25。本發(fā)明的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，所述的I組分多元醇包含有多元醇 成份和助劑，其中多元醇成份重量百分比如下-2官能團(tuán)羥值為40 800 m沐OH/g聚醚多元醇A 5% 15%3官能團(tuán)羥值為300 550mgKOH/g聚醚多元醇B 15% 70%6官能團(tuán)羥值為350~500mgKOH/g聚醚多元醇C 15% 40%8官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇D 5% 30%含有苯環(huán)的羥值為200~380mgKOH/g聚酯多元醇E 0% 40%以松香為基礎(chǔ)的羥值為200 400mgKOH/g聚酯多元醇F 0% 30% ;其中助劑包括組合催化劑和勻泡劑，組合催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.03% 2.5%，勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的1%~2.5%;所述的II組分異氰酸酯為粗4，4' 一二苯基甲烷二異氟酸酯或以粗4，4'一二苯基甲垸二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用2官能團(tuán)羥值為 40 1000 mgKOH/g聚醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。其中氨酯法改性異氰酸酯時(shí)， 優(yōu)選反應(yīng)溫度為40~80'C,反應(yīng)時(shí)間1 4小時(shí),改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24% 29%。所述的2官能團(tuán)羥值為40 800 mgKOH/g聚醚多元醇A是以至少乙二醇、丙二醇或二 乙二醇中的一種為起始劑的聚醚多元醇；所述的3官能團(tuán)羥值為300 550mgKOH/g聚醚多 元醇B是以至少丙三醇或三羥甲基丙烷中的一種為起始劑的聚醚多元醇；所述的6官能團(tuán)羥 值為350~500mgKOH/g聚醚多元醇C是以至少山梨醇、甘露醇或甲基葡萄糖甙中的一種為 起始劑的聚醚多元醇；所述的8官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇D為以蔗糖為 起始劑的聚醚多元醇；所述的含有苯環(huán)的羥值為200 350mgKOH/g聚酯多元醇E為鄰苯二甲酸酐或?qū)Ρ蕉姿崤c多元醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇；其中所述的鄰苯二甲酸酐或?qū)Ρ?二甲酸與多元醇縮合反應(yīng)時(shí)所使用的多元醇為二乙二醇或丙三醇。所述的組合催化劑包括季胺鹽類催化劑和金屬鹽類催化劑，其中季胺鹽類催化劑用量為 I組分中多元醇成份用量的0.02% 1.5%，金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量 的0.01% 1%;所述的勻泡劑為有機(jī)硅勻泡劑；其中所述的季胺鹽類催化劑為叔胺與無機(jī)酸 或有機(jī)酸反應(yīng)后的催化劑；叔胺優(yōu)選三亞乙基二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺、雙(2 — 二甲氨 基乙基)醚、五甲基二亞乙基三胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基芐胺或二乙基哌嗪； 無機(jī)酸優(yōu)選鹽酸、磷酸、硫酸、亞硫酸、高氯酸、次氯酸、硼酸或鎢酸，有機(jī)酸優(yōu)選甲酸、 乙酸、草酸、油酸、亞油酸、乳酸、檸檬酸或月桂酸；所述的金屬鹽類催化劑為堿金屬、堿 土金屬或過渡金屬的羧酸鹽，堿金屬、堿土金屬或過渡金屬的羧酸鹽優(yōu)選辛酸亞錫、二月桂 酸二丁基錫、異辛酸鋅、異辛酸鉀或醋酸鉛。所述的2官能團(tuán)羥值為40 1000 mgKOH/g聚醚多元醇G是以至少乙二醇、丙二醇或二 乙二醇中的一種為起始劑的聚醚多元醇。所述的長玻璃纖維為貫穿整個(gè)軌枕的長纖維。本發(fā)明的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕的制備方法，包括以下步驟(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為20 25'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合5 20秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至40 50'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至70 9(TC，熟 化10 20分鐘，冷卻至20。C后脫模。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果該玻纖增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕密度低，重量輕，不易腐朽，壽命長，性能穩(wěn)定，電絕緣性好，同時(shí)具有木枕的彈性和鋼枕、混凝土軌枕的剛性；容易加工和安裝；維護(hù)方便，材料可回收利用；由于后加工性能好，安裝 精度可大幅度提高，另外兩側(cè)可帶有縱向長槽保證復(fù)合材料軌枕埋入道床有足夠的穩(wěn)定性， 因此完全滿足高速鐵路與直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)對(duì)軌道安裝的高精度要求；同時(shí)其綜合成本較低， 具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。該軌枕經(jīng)鐵道部認(rèn)可的檢測(cè)中心依據(jù)《日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(試行)(正始)合成軌枕》的技術(shù)要求檢測(cè)，其耐疲勞性能105次疲勞試驗(yàn)后外觀無明顯異常，達(dá)到日本合成 軌枕的性能，其彎曲斷裂應(yīng)力達(dá)到132.5MPa遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本合成軌枕的性能，其它性能也能達(dá)到日本合成軌枕的性能甚至優(yōu)于日本產(chǎn)品的性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l合成材料的配置多元醇A是以乙二醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇B是以丙三醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇C是以甘露醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；季胺鹽催化劑為三亞乙基二胺與磷酸反應(yīng)生成的季胺鹽;金屬鹽類催化劑為異辛酸鋅；I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù)多元醇A 8多元醇B 52多元醇C 30多元醇D 10季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.3% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.05% 有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的1.6% 得到組合料I組分多元醇的羥值425mgKOH/g，粘度(25°C) 1350mPa,s，水分含量0.55%。II組分異氟酸酯為以粗4，4'一二苯基甲烷二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用以乙二醇為起始劑的聚 醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。初始異氰酸酯NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)30.5%，粘度(25°C) 350mPa.s。反應(yīng)溫度為60'C，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)，改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%， 粘度(25'C)為250mPa.s。 反應(yīng)要求異氟酸酯指數(shù)1.10 制備軌枕各原料重量份數(shù)如下I組分多元醇 47.6份II組分異銀酸酯 52.4份長玻璃纖維 45份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為25'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合15秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中，模具預(yù)熱至45x:;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至80'C，熟化15 分鐘，冷卻至2(TC后脫模。實(shí)施例2 合成材料的配置多元醇A是以乙二醇和丙二醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇B是以三羥甲基丙垸為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇C是以甲基葡萄糖甙為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；季胺鹽催化劑為五甲基二亞乙基三胺與甲酸反應(yīng)生成的季胺鹽； 金屬鹽類催化劑為異辛酸鉀； I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 多元醇A 12 多元醇B 58 多元醇C 25 多元醇D 5 季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.8% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.2% 有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的2.0%得到組合料I組分多元醇的羥值400mgKOH/g，粘度(25°C) 850mPa.s，水分含量0.45%。II組分異氣酸酯為以粗4,4'一二苯基甲垸二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用以乙二醇和丙二醇為起 始劑的聚醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。初始異氰酸酯NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)30.5%，粘度 (25'C) 250 mPa.s。反應(yīng)溫度為5(TC，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分 數(shù)為26%，粘度(25°C)為200mPa,s。反應(yīng)要求異氟酸酯指數(shù)1.03制備軌枕各原料重量份數(shù)如下I組分多元醇 49.26份II組分異慨酸酯 50.74份玻璃長纖維 40份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為20'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合10秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中，模具預(yù)熱至40'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至9(TC，熟化IO 分鐘，冷卻至20。C后脫模，即得軌枕產(chǎn)品。實(shí)施例3 合成材料的配置多元醇A是以二乙二醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇B是以丙三醇和三羥甲基丙烷為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇C是以甲基葡萄糖甙為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；季胺鹽催化劑為雙(2 — 二甲氨基乙基)醚與乙酸反應(yīng)生成的季胺鹽; 金屬鹽類催化劑為醋酸鉛；I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 多元醇A 8多元醇B 22多元醇C 40多元醇D 30季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的1.3% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.5% 有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的1.8%得到組合料I組分多元醇的羥值450mgKOH/g，粘度(25'C) 2550mPa.s，水分含量0.35%。異銀酸酯為粗4,4'一二苯基甲烷二異氰酸酯，NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.5% ，粘度(25t: )150 mPa.s。 反應(yīng)要求異氰酸酯指數(shù)1.07。 制備軌枕各原料重量份數(shù)如下 I組分多元醇 48.3份9n組分異氣酸酯 5i.7份玻璃長纖維 50份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為23'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合20秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至50'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至7(TC，熟化20 分鐘，冷卻至20'C后脫模，即得軌枕產(chǎn)品。實(shí)施例4 合成材料的配置多元醇A是以丙二醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇B是以三羥甲基丙烷為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇C是以甘露醇和甲基葡萄糖甙為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；多元醇E為鄰苯二甲酸酐與二乙二醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇；季胺鹽催化劑為五甲基二亞乙基三胺與甲酸反應(yīng)生成的季胺鹽；金屬鹽類催化劑為醋酸鉛；I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 多元醇A 5多元醇B 40 多元醇C 30 多元醇D 5 多元醇E 20 季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.6% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.05% 有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的2.0%得到組合料I組分多元醇的羥值400mgKOH/g，粘度(25'C) 1250mPa.s，水分含量0.25%。異氣酸酯為粗4，4'一二苯基甲烷二異氰酸酯，異氰酸酯NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.5W，粘度(25'C) 200mPa.s。反應(yīng)要求異氰酸酯指數(shù)1.10。 制備軌枕各原料重量份數(shù)如下 I組分多元醇 47.6份II組分異氣酸酯 52.4份 玻璃長纖維 45份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為25'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合15秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至45'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至8(TC，熟化15 分鐘，冷卻至20'C后脫模，即得軌枕產(chǎn)品。實(shí)施例5 合成材料的配置多元醇A是以乙二醇、丙二醇和二乙二醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇B是以丙三醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇C是以甘露醇為起始劑的聚醚多元醇；多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；多元醇F為以松香為基礎(chǔ)的羥值為300mgKOH/g聚酯多元醇；季胺鹽催化劑為三亞乙基二胺與鹽酸反應(yīng)生成的季胺鹽； 金屬鹽類催化劑為異辛酸鉀；I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 多元醇A 5多元醇B 40多元醇C 25多元醇D 10多元醇F 20季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.6% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.05%有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的2.0%得到組合料I組分多元醇的羥值400mgKOH/g，粘度(25°C) 1550mPa.s，水分含量0.40%。II組分異氰酸酯為以粗4，4，一二苯基甲烷二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用以乙二醇為起始劑的聚 醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。初始異氰酸酯NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.5X，粘度(25°C) 200mPa.s。反應(yīng)溫度為70'C，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%， 粘度(25'C)為140 mPa.s。反應(yīng)要求異氰酸酯指數(shù)1.10。 制備軌枕各原料重量份數(shù)如下 I組分多元醇 47.6份II組分異銀酸酯 52.4份 玻璃長纖維 45份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下-(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為25'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合15秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至45'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至80'C,熟化15 分鐘，冷卻至20'C后脫模，即得軌枕產(chǎn)品。實(shí)施例6 合成材料的配置多元醇A是以乙二醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇B是以丙三醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇C是以甘露醇為起始劑的聚醚多元醇； 多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚醚多元醇；多元醇E為鄰苯二甲酸酐與二乙二醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇；多元醇F為以松香為基礎(chǔ)的羥值為300mgKOH/g聚酯多元醇；季胺鹽催化劑為三乙胺與磷酸反應(yīng)生成的季胺鹽； 金屬鹽類催化劑為二月桂酸二丁基錫； I組分多元醇成份配方 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 多元醇A 5多元醇B 40 多元醇C 30 多元醇D 5 多元醇E 15 多元醇F 5 季胺鹽催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的1.6% 金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0. 5% 有機(jī)硅勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的2.0%得到組合料I組分多元醇的羥值400mgKOH/g，粘度(25'C) 1000mPa.s，水分含量0.55%。II組分異氰酸酯為以粗4，4'一二苯基甲烷二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用以乙二醇為起始劑的聚 醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。初始異氰酸酯NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)28.5X，粘度(25'C) 200mPa.s。反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)，改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%， 粘度(25'C)為150mPa.3。反應(yīng)要求異氰酸酯指數(shù)1.05。制備軌枕各原料重量份數(shù)如下 I組分多元醇 48.8份II組分異氣酸酯 51.2份玻璃長纖維 47份合成材料軌枕的生產(chǎn)工藝流程如下(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為25'C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合15秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至45'C;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至80'C，熟化15 分鐘，冷卻至2(TC后脫模，即得軌枕產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例l一6所得到的軌枕其性能完全滿足高速鐵路及地下鐵道應(yīng)用的軌枕要 求，主要物理力學(xué)性能見下表-
曰本合 成軌枕實(shí)施 例l實(shí)施 例2實(shí)施 例3實(shí)施 例4實(shí)施 例5實(shí)施 例6
耐疲勞性能105次疲勞 試驗(yàn)后外 觀無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常105次疲 勞試驗(yàn) 后外觀 無明顯 異常
彎曲斷裂應(yīng)力 (MPa)104.1132.5133.8136.1131.8126.4138.5
縱向壓縮強(qiáng)度 (MPa)48.973.568.572.874.164.770.5
剪切強(qiáng)度(MPa)10.912.313.112.513.511.811.5
絕緣電阻(X 1013Q)1.311.361.351.411.321.341.39
吸水量(g/cm2)0.010.010.010.010.010.010.01
1權(quán)利要求
1、一種長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于由以下重量配比的原料制成聚氨酯原液組合料100份長玻璃纖維 30～50份其中所述的聚氨酯原液組合料包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，I、II兩組分用量重量配比為1∶1～1.25。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的I組分多元醇包含有多元醇成份和助劑，其中多元醇成份重量百分比如下2官能團(tuán)羥值為40 800 mgKOH/g聚醚多元醇A 5% 15%3官能團(tuán)羥值為300 550mgKOH/g聚醚多元醇B 15% 70%6官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇C 15% 40%8官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇D 5% 30%含有苯環(huán)的羥值為200 380mgKOH/g聚酯多元醇E 0% 40%以松香為基礎(chǔ)的羥值為200 400mgKOH/g聚酯多元醇F 0% 30% ;其中助劑包括組合催化劑和勻泡劑，組合催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.03% 2.5%，勻泡劑用量為I組分中多元醇成份用量的1% 2.5%;所述的II組分異氰酸酯為粗4,4' 一二苯基甲烷二異氰酸酯或以粗4,4'一二苯基甲烷二異氰酸酯為基礎(chǔ)采用2官能團(tuán)羥值為 40 1000 mgKOH/g聚醚多元醇G經(jīng)氨酯法改性的異氰酸酯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的2官 能團(tuán)羥值為40 800 mgKOH/g聚醚多元醇A是以至少乙二醇、丙二醇或二乙二醇中的一種 為起始劑的聚醚多元醇；所述的3官能團(tuán)羥值為300 550mgKOH/g聚醚多元醇B是以至少 丙三醇或三羥甲基丙烷中的一種為起始劑的聚醚多元醇；所述的6官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇C是以至少山梨醇、甘露醇或甲基葡萄糖甙中的一種為起始劑的聚 醚多元醇；所述的8官能團(tuán)羥值為350 500mgKOH/g聚醚多元醇D為以蔗糖為起始劑的聚 醚多元醇；所述的含有苯環(huán)的羥值為200 350mgKOH/g聚酯多元醇E為鄰苯二甲酸酐或?qū)?苯二甲酸與多元醇縮合反應(yīng)得到的聚酯多元醇。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的鄰苯 二甲酸酐或?qū)Ρ蕉姿崤c多元醇縮合反應(yīng)時(shí)所使用的多元醇為二乙二醇或丙三醇。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的組合 催化劑包括季胺鹽類催化劑和金屬鹽類催化劑，其中季胺鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.02% 1.5%，金屬鹽類催化劑用量為I組分中多元醇成份用量的0.01% 1%; 所述的勻泡劑為有機(jī)硅勻泡劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的季胺 鹽類催化劑為叔胺與無機(jī)酸或有機(jī)酸反應(yīng)后的催化劑；所述的金屬鹽類催化劑為堿金屬、堿 土金屬或過渡金屬的羧酸鹽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在所述的叔胺為 三亞乙基二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺、雙(2 — 二甲氨基乙基)醚、五甲基二亞乙基三胺、 二甲基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基芐胺或二乙基哌嗪；所述的無機(jī)酸為鹽酸、磷酸、硫酸、 亞硫酸、高氯酸、次氯酸、硼酸或鎢酸；所述的有機(jī)酸為甲酸、乙酸、草酸、油酸、亞油酸、 乳酸、檸檬酸或月桂酸；所述的堿金屬、堿土金屬或過渡金屬的羧酸鹽為辛酸亞錫、二月桂 酸二丁基錫、異辛酸鋅、異辛酸鉀或醋酸鉛。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的2官 能團(tuán)羥值為40 1000mgKOH/g聚醚多元醇G是以至少乙二醇、丙二醇或二乙二醇中的一種 為起始劑的聚醚多元醇所述的氨酯法改性異氰酸酯時(shí)，反應(yīng)溫度為40 8(TC，反應(yīng)時(shí)間l 4小時(shí)，改性后的異氰酸酯其NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24% 29%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，其特征在于所述的長玻 璃纖維為貫穿整個(gè)軌枕的長纖維。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述長玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕的制備方法，其特征在于 包括以下步驟-(1) 將玻璃長纖維表面進(jìn)行浸潤處理；(2) 在溫度為20 25。C條件下，將聚氨酯原液組合料高速攪拌混合5 20秒，得到混合料；(3) 在可連續(xù)進(jìn)出料的模腔內(nèi)腔噴涂脫模劑，再將浸潤好的玻璃長纖維纏繞在模具中， 模具預(yù)熱至40 5(TC;(4) 將步驟(2)中得到的混合料經(jīng)壓力裝置噴射落入模具內(nèi)腔，加溫至70 9(TC，熟 化10 20分鐘，冷卻至20'C后脫模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕及其制備方法，該軌枕密度低，壽命長，易加工和安裝，制備方法也比較簡單。本發(fā)明的長玻璃纖維增強(qiáng)的硬質(zhì)聚氨酯合成材料軌枕，是由以下重量配比的原料制成聚氨酯原液組合料100份、長玻璃纖維30～50份，其中所述的聚氨酯原液組合料包括I組分多元醇和II組分異氰酸酯，I、II兩組分用量重量配比為1∶1～1.25。
文檔編號(hào)B29C70/04GK101323701SQ200810024979
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者李書龍, 羅振揚(yáng) 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)