一種高速鐵路用彈性墊板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，包括以下步驟：(1)組合料A的制備：將聚醚多元醇A加熱融化，加入發(fā)泡劑、擴鏈和/或交聯(lián)劑、表面活性劑和催化劑，攪拌混合均勻；(2)預聚體的制備：聚醚多元醇B與1,5?萘二異氰酸酯反應(yīng)得到NCO封端的預聚體；(3)澆注和后熟化：將步驟(1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體混合后進行澆注和后熟化。本發(fā)明制備出的彈性墊板提高了強度、靜剛度及動靜比等關(guān)鍵性能的指標要求，使制得的彈性墊板具有更優(yōu)異的性能。
【專利說明】
一種高速鐵路用彈性墊板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鐵軌墊板技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高速鐵路用彈性墊板的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國高速鐵路迅猛發(fā)展，從2008年京津城際鐵路開通到如今城際列車成 為常態(tài)化的交通工具，列車的高速運行對軌道的減振性能提出了更高的要求。彈性減振墊 板作為軌道減振的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣及質(zhì)量穩(wěn)定性對列車運行的穩(wěn)定性和安全性、 乘客的舒適性等有著很大的影響。彈性墊板位于水泥枕木和鋼軌之間，主要作用是緩沖車 輛通過軌道時產(chǎn)生的高速沖擊震動，保護路基及枕木并降低噪音。良好的減震和緩沖性能 不僅表現(xiàn)在合適的靜剛度，更重要表現(xiàn)在較低的動靜剛度比上。對于低速狀態(tài)下的物體，在 高速狀態(tài)下會顯得僵硬，在相同設(shè)計速度的軌道上，車輛的運行速度也不盡相同，在這種情 況下，軌道墊板的動靜剛度比越接近1，所起到的減震和緩沖效果越好。目前國內(nèi)使用的橡 膠彈性墊板只適用于時速為200km/h以下的中低速鐵路，而高速鐵路用高性能聚氨酯彈性 墊板的制備技術(shù)仍被個別國際化大公司所壟斷，國內(nèi)生產(chǎn)的彈性減振墊板在技術(shù)上與國外 仍有一定差距，尤其是關(guān)鍵的壓縮變形性和低溫靜剛度變化率及減振降噪效果仍不是很理 想，這嚴重制約了我國高速鐵路的建設(shè)步伐。隨著《暫行技術(shù)條件》的修訂，彈性墊板的動靜 剛度比從1.5降至1.35,性能要求進一步提高，因此，如何降低動靜剛度比成為研究中需要 突破的關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高速鐵路用彈性墊板的制備方 法，本發(fā)明制備出的彈性墊板提高了強度、靜剛度及動靜比等關(guān)鍵性能的指標要求，使制得 的彈性墊板具有更優(yōu)異的性能。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] -種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，包括以下步驟：
[0006] (1)組合料A的制備:將聚醚多元醇A加熱融化，加入發(fā)泡劑、擴鏈和/或交聯(lián)劑、表 面活性劑和催化劑，攪拌混合均勻；
[0007] (2)預聚體的制備:聚醚多元醇B與1，5_萘二異氰酸酯反應(yīng)得到NC0封端的預聚體；
[0008] (3)澆注和后熟化:將步驟（1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體混合后進行 饒注和后熟化。
[0009] 進一步，所述聚醚多元醇A為聚四氫呋喃多元醇，分子量為1000-3000。
[0010] 進一步，所述聚四氫呋喃多元醇為聚四氫呋喃二醇，分子量為2000。
[0011] 進一步，所述聚醚多元醇B為聚四氫呋喃二醇。
[0012] 進一步，所述步驟(2)中，先將聚四氫呋喃二醇裝入反應(yīng)釜中進行真空脫水，脫水 溫度為110_120°C，當測得水分含量低于0.1%時終止反應(yīng);然后將脫水后的聚四氫呋喃二 醇和1，5-萘二異氰酸酯混合，溫度為120-130°C反應(yīng)20-30min，得到預聚體。
[0013] 進一步，所述預聚體的NCO含量為3-10wt%。
[0014] 進一步，所述步驟（3)中，預聚體的NC0與組合料A中的0H的摩爾數(shù)比值為1.02-1.05〇
[0015] 進一步，步驟(3)中澆注的模壓溫度為80-90°C，時間為15-20min。
[0016] 進一步，步驟(3)中后熟化為105-110°C熟化16-20h。
[0017] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0018] 1、聚四氫呋喃醚多元醇分子規(guī)整度高，在應(yīng)力作用下可應(yīng)變結(jié)晶，使聚氨酯軟段 產(chǎn)生自增強作用，從而使制品的力學性能大大提高，同時，聚四氫呋喃醚多元醇末端不存在 不飽和基團，與異氰酸酯反應(yīng)可獲得良好的交聯(lián)密度，從而大大提高制品的耐老化，耐低溫 等物理性能；
[0019] 2、現(xiàn)在通常采用MDI基(二苯基甲烷二異氰酸酯)微孔彈性體，雖然制備工藝簡單， 但在操作溫度大于_25°C時阻尼值高，在動態(tài)載荷下內(nèi)生熱高，且受溫度影響大，從而機械 性能受到嚴重的影響，耐動態(tài)疲勞性能差，通過改變組分配比和制備工藝，MDI基彈性墊板 的疲勞永久變形不能滿足鐵道部的要求，而NDI基（1，5_萘二異氰酸酯)微孔彈性體的儲能 模量在〇~140°C時保持不變，動態(tài)載荷下內(nèi)生熱低，具有優(yōu)異的動態(tài)性能，阻尼性小，回彈 性高，特別適用于動態(tài)載荷和耐熱性場合，而高速鐵路的時速在300km/h以上，這就要求減 震元件有非常好的耐疲勞性能，強度要高，壓縮應(yīng)力傳遞要均勻，這一點MDI基(二苯基甲烷 二異氰酸酯)彈性體很難達到，由于NDI(1，5-萘二異氰酸酯）的熔點很高（127°C)，1，5位置 上的NC0反應(yīng)活性較高，萘環(huán)的剛性大，分子結(jié)構(gòu)緊密，所以NDI基（1，5_萘二異氰酸酯)微孔 彈性體則具有良好的耐疲勞性能、高強度和均勻的傳遞壓縮應(yīng)力。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明的技術(shù)方案進 行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動 的前提下所獲得的其它類同實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護的范圍。
[0021] 實施例一：
[0022] -種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)組合料A的制備:將100g聚醚多元醇A加熱至熔化，加入0.2g水，3g市售乙二醇， 3g泡沫穩(wěn)定劑，0.5g催化劑，攪拌均勻，真空脫泡，密封保存，制得組合料A;
[0024] (2)預聚體的制備:聚醚多元醇B與異氰酸酯反應(yīng)得到NC0封端的預聚體。具體步驟 為:先將100g聚醚多元醇B加入裝有加熱裝置、攪拌裝備、抽真空裝置、溫控裝備和冷卻裝置 的反應(yīng)釜中進行真空脫水3h，脫水溫度為120°C，定時測定聚醚多元醇B水分含量低于0.1% 時即為終點;然后在氮氣保護下將脫完水的聚醚多元醇B稱重后加入到三口燒瓶中，保持溫 度130°C攪拌，速度為100r/min;最后再加入NDI(1，5-萘二異氰酸酯），攪拌至其完全溶解， 維持溫度在130°C，定時測試NC0的含量達到5wt%時停止。
[0025] (3)澆注和后熟化:將步驟（1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體按預聚體中 的N⑶與組合料A中的0H的摩爾數(shù)比為1.05的配比進行混合澆注，模具溫度為80°C，保持90 。(:模壓20min，然后在110°C熟化20h。
[0026] 所述聚醚多元醇A為聚四氫呋喃多元醇，分子量為1000-3000,優(yōu)選地所述聚四氫 呋喃多元醇為聚四氫呋喃二醇，分子量為3000。擴鏈劑選自乙二醇，二乙二醇，1，4_丁二醇， 1，3_ 丁二醇，1，6_己二醇，一縮二丙二醇中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為乙二醇。交聯(lián) 劑選自丙三醇、三羥甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為三 羥甲基丙烷。聚醚多元醇B為聚四氫呋喃二醇，分子量優(yōu)選為1000。催化劑選自胺類、錫類或 鉍類催化劑中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為錫類(二月桂酸二異丁基錫）。其他助劑包 括發(fā)泡劑、泡孔穩(wěn)定劑中的一種或多種，其中發(fā)泡劑選擇水，泡孔穩(wěn)定劑可選擇非離子型表 面活性劑或脂肪酸鈉鹽等乳化劑，本實施例中優(yōu)選為市售非離子型表面活性劑如DC-193。 [0027] 實施例二：
[0028] -種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，包括以下步驟：
[0029] (1)組合料A的制備:將100g聚醚多元醇A加熱至熔化，加入0.2g水，3g市售1，3-丁 二醇，lg市售三羥甲基丙烷，3g泡沫穩(wěn)定劑，0.5g催化劑，攪拌均勻，真空脫泡，密封保存，制 得組合料A;
[0030] (2)預聚體的制備:聚醚多元醇B與異氰酸酯反應(yīng)得到NC0封端的預聚體。具體步驟 為:先將100g聚醚多元醇B加入裝有加熱裝置、攪拌裝備、抽真空裝置、溫控裝備和冷卻裝置 的反應(yīng)釜中進行真空脫水2-3h，脫水溫度為110°C，定時測定聚醚多元醇B水分含量低于 0.1 %時即為終點；然后在氮氣保護下將脫完水的聚醚多元醇B稱重后加入到三口燒瓶中， 保持溫度120°C攪拌，速度為100r/min;最后再加入NDI (1，5-萘二異氰酸酯），攪拌至其完全 溶解，維持溫度在120°C，定時測試NC0的含量達到3wt%時停止。
[0031] (3)澆注和后熟化:將步驟（1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體按預聚體中 的N⑶與組合料A中的0H的摩爾數(shù)比為1.02的配比進行混合澆注，模具溫度為80°C，保持80 °C模壓15min，然后在105°C熟化20h。
[0032] 所述聚醚多元醇A為聚四氫呋喃多元醇，分子量為1000,聚醚多元醇B為聚四氫呋 喃二醇，分子量優(yōu)選為2000。擴鏈劑選自乙二醇，二乙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，1，6-己二醇，一縮二丙二醇中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為1，4_丁二醇。交聯(lián)劑選自丙三 醇、三羥甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為三羥甲基丙烷。 催化劑選自胺類、錫類或鉍類催化劑中的一種或多種，本實施例優(yōu)選為鉍類。其他助劑包括 發(fā)泡劑、泡孔穩(wěn)定劑中的一種或多種，其中發(fā)泡劑選擇水，泡孔穩(wěn)定劑可選擇非離子型表面 活性劑或脂肪酸鈉鹽等乳化劑，本實施例中優(yōu)選為市售非離子型表面活性劑DC-193。
[0033] 實施例三：
[0034] -種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，包括以下步驟：
[0035] (1)組合料A的制備:將100g聚醚多元醇A加熱至熔化，加入0.2g水，3g市售1，4丁二 醇，3g泡沫穩(wěn)定劑，0.5g催化劑，攪拌均勻，真空脫泡，密封保存，制得組合料A;
[0036] (2)預聚體的制備:聚醚多元醇B與異氰酸酯反應(yīng)得到NC0封端的預聚體。具體步驟 為:先將100g聚醚多元醇B加入裝有加熱裝置、攪拌裝備、抽真空裝置、溫控裝備和冷卻裝置 的反應(yīng)釜中進行真空脫水2.5h，脫水溫度為115°C，定時測定聚醚多元醇B水分含量低于 0.1 %時即為終點；然后在氮氣保護下將脫完水的聚醚多元醇B稱重后加入到三口燒瓶中， 保持溫度125°C攪拌，速度為100r/min;最后再加入NDI (1，5-萘二異氰酸酯），攪拌至其完全 溶解，維持溫度在125°C，定時測試NC0的含量達到3.8wt %時停止。
[0037] (3)澆注和后熟化:將步驟（1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體按預聚體中 的NC0與組合料A中的0H的摩爾數(shù)比為1.04的配比進行混合澆注，模具溫度為80°C，保持85 °C模壓18min，然后在108 °C熟化18h。
[0038] 所述聚醚多元醇A為聚四氫呋喃多元醇，分子量為2000,聚醚多元醇B為聚四氫呋 喃二醇，分子量優(yōu)選為2000,聚醚多元醇A和聚醚多元醇B均優(yōu)選為分子量為2000的聚四氫 呋喃是因為分子量越大，極性越弱，分子運動受氫鍵影響越小，因而永久變形更低，彈性更 好，但相應(yīng)地強度也會有所降低，分子量2000的聚四氫呋喃二醇作軟段能夠獲得最優(yōu)的綜 合性能。鏈劑選自乙二醇，二乙二醇，1，4_丁二醇，1，3_丁二醇，1，6_己二醇，一縮二丙二醇 中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為1，4_丁二醇。交聯(lián)劑選自丙三醇、三羥甲基丙烷、二乙 醇胺、三乙醇胺中的一種或多種，本實施例中優(yōu)選為三羥甲基丙烷。催化劑選自胺類、錫類 或鉍類催化劑中的一種或多種，本實施例優(yōu)選為胺類(三乙烯二胺）。其他助劑包括發(fā)泡劑、 泡孔穩(wěn)定劑中的一種或多種，其中發(fā)泡劑選擇水，泡孔穩(wěn)定劑可選擇非離子型表面活性劑 或脂肪酸鈉鹽等乳化劑，本實施例中優(yōu)選為市售非離子型表面活性劑DC-193。
[0039] 對實施例一、二和三采用本發(fā)明所述的制備方法得到的樣品進行測試，具體結(jié)果 如下表1:
[0040] 表 1
[0043]由表1可以看出，本發(fā)明制備的彈性墊板的拉伸強度和拉斷伸長率方面都明顯高 于鐵道部的指標，并且動靜剛度比明顯低于鐵道部指標，說明本發(fā)明的彈性墊板具有良好 的緩沖和減震效果，同時，壓縮永久變形和疲勞永久變形均不高于10%，說明本發(fā)明的彈性 塾板具有良好的回彈性能和耐久性。
[0044]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1. 一種高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 組合料A的制備:將聚醚多元醇A加熱融化，加入發(fā)泡劑、擴鏈和/或交聯(lián)劑、表面活 性劑和催化劑，攪拌混合均勻； (2) 預聚體的制備:聚醚多元醇B與1，5_萘二異氰酸酯反應(yīng)得到NCO封端的預聚體； (3) 澆注和后熟化:將步驟(1)制得的組合料A和步驟(2)制得的預聚體混合后進行澆注 和后熟化。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述聚醚多元 醇A為聚四氫呋喃多元醇，分子量為1000-3000。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述聚四氫呋 喃多元醇為聚四氫呋喃二醇，分子量為2000。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述聚醚多元 醇B為聚四氫呋喃二醇。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述步驟(2) 中，先將聚四氫呋喃二醇裝入反應(yīng)釜中進行真空脫水，脫水溫度為110-120°C，當測得水分 含量低于0.1%時終止反應(yīng);然后將脫水后的聚四氫呋喃二醇和1，5_萘二異氰酸酯混合，溫 度為120-130°C反應(yīng)20-30min，得到預聚體。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述預聚體的 NCO 含量為 3-10wt%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 中，預聚體的NCO與組合料A中的OH的摩爾數(shù)比值為1.02-1.05。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，步驟(3)中澆 注的模壓溫度為80-90 °C，時間為15-20min。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路用彈性墊板的制備方法，其特征在于，步驟(3)中后 熟化為 105-110°C 熟化 16-20h。
【文檔編號】C08G18/32GK106046312SQ201610369069
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】楊玉華, 殷延山, 劉培禮, 李國英
【申請人】青島中和聚氨酯材料有限公司