專利名稱：一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強(qiáng)度高，性能可達(dá)低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規(guī)定的Q235鋼工件強(qiáng)度要求)的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，屬改性高分子板材制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前鐵路彈條I、II型扣件擋板座所使用原材料有金屬碳素鋼、尼龍6(聚酰胺6)和改性尼龍66 (改性聚酰胺66)三大類，金屬材料擋板座不耐銹蝕，銹蝕的工件很快失去應(yīng)有的性能；尼龍6擋板座和改性尼龍66由于其結(jié)構(gòu)特性(抗疲勞強(qiáng)度損失和耐低溫差等原因)在小半徑區(qū)間、寒冷地區(qū)、極干旱地區(qū)使用普遍發(fā)生脆裂，其使用壽命受到了極大地限制。 現(xiàn)有技術(shù)中也有一些熱塑性樹脂復(fù)合材料(酚醛類)，其主要采用熱塑性樹脂為粘接材料，將玻璃纖維薄涂后晾干，然后在模壓的方式。由于熱塑性樹脂為鏈狀分子結(jié)構(gòu)，許多分子鏈通過物理作用組合在一起，受其工藝限制，其中晾干工藝中殘余的低分子溶劑量無法保證完全溢出，使得后期成型固化時，分子鏈狀結(jié)構(gòu)排列不均勻，殘余溶劑無法完全逸出，導(dǎo)致單位面積的強(qiáng)度不均勻，其中有氣泡等無法保證材料強(qiáng)度質(zhì)量的一致性，使得這種復(fù)合材料無法在一些特殊的高要求產(chǎn)品如鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護(hù)等方面替代現(xiàn)有的金屬材料。目前采用的環(huán)氧樹脂手糊工藝的復(fù)合材料，由于工藝落后，樹脂含量無法精確控制，質(zhì)量無法保證，又加上其采用普通環(huán)氧樹脂和固化交聯(lián)劑，達(dá)不到替代金屬材料所需的強(qiáng)度要求。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計目的避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計一種耐腐蝕、耐候性好，強(qiáng)度高，性能可達(dá)低碳素鋼(如GB/T700-1988 Q235規(guī)定的Q235鋼工件強(qiáng)度要求)的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘。設(shè)計方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，由改性熱固環(huán)氧樹脂樹脂、超支化固化交聯(lián)劑、纖維增強(qiáng)材料和粉體增強(qiáng)材料添加劑組成。I、采用改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂、固化交聯(lián)劑為主要粘結(jié)材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，同時也避免了普通環(huán)氧樹脂固化后形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，分子鏈剛性雖強(qiáng)但達(dá)不到金屬強(qiáng)度、韌性不好、不耐沖擊缺陷，很好的利用了改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂和固化交聯(lián)劑通過化學(xué)鍵交聯(lián)，并且枝化為樹杈狀剛性網(wǎng)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)提供了高強(qiáng)度復(fù)合材料的抗張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率等機(jī)械性能。2、控制浸潤定量的纖維狀增強(qiáng)材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料，使得預(yù)浸料在消泡劑的作用下能有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料成型的固化，采取預(yù)固化、內(nèi)脫模和特氟龍脫模等技術(shù)手段，有效的控制了預(yù)浸料的稠度，使得最終的得到復(fù)合材料密度均勻，尺寸完美，具有優(yōu)良的機(jī)械性能。3、熱固性改性環(huán)氧樹脂是以雙酚A環(huán)氧樹脂配以聚醚改性甲基四氫苯酐再用環(huán)氧基封端的活性增韌劑，其制作方法先將聚醚在120° C下真空脫水I小時，再將聚醚和甲基四氫苯酐按3:1比例在催化劑的作用下在130-140° C下反應(yīng)3小時，降溫至120° C加入環(huán)氧樹脂反應(yīng)2小時，得到環(huán)氧基封端的內(nèi)增韌活性增韌劑。其增韌劑在本申請中所帶來的好的技術(shù)效果是環(huán)氧樹脂的脆性直接影響其進(jìn)一步使用，絕大多數(shù)配方都需要進(jìn)行增韌改性，以提高制品的耐沖擊性和緩解固化時的內(nèi)應(yīng)力，降低環(huán)氧固化物的脆性。本申請合成的活性環(huán)氧增韌劑，它的分子結(jié)構(gòu)中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環(huán)氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環(huán)氧基團(tuán)，能參與固化反應(yīng)，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強(qiáng)度，也大大提高了材料的壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。技術(shù)方案I :一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強(qiáng)材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。 技術(shù)方案2 :—種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘制備方法，將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強(qiáng)材料制成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料，再將預(yù)浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘。本發(fā)明背景技術(shù)相比，一是本申請所得到的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，是一種完全的非金屬材料，摒棄了用金屬與非金屬等絕緣材料粘接的復(fù)合制作高強(qiáng)度的復(fù)合材料的技術(shù)方案，從根本上避免了金屬材料與非金屬絕緣材料之間存在的線膨脹系數(shù)，抗張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率帶來的不利影響；二是采用了高分子熱固性高強(qiáng)度樹脂、固化交聯(lián)劑為主要粘結(jié)材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，很好的利用了熱固性樹脂和超支化固化交聯(lián)劑通過化學(xué)鍵交聯(lián)在一起的剛性網(wǎng)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和樹形增塑結(jié)構(gòu)提供了復(fù)合材料的抗張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率等機(jī)械性能，同時控制了改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘預(yù)浸料的粘度為50000-100000Pa.S，使得預(yù)浸料在消泡遷移劑的作用下能完全有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料的成型固化，采取研磨著色和內(nèi)脫模等技術(shù)手段，有效的控制了預(yù)浸料的粘度，使得最終的得到復(fù)合材料顏色穩(wěn)定、密度均勻，質(zhì)量完美，具有優(yōu)良的機(jī)械性能；三是采用本申請的復(fù)合材料所制的產(chǎn)品強(qiáng)度高及模量高，成型尺寸精確穩(wěn)定，密度均一，絕緣等級高，摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)；四是本申請通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法可以制成所需的鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護(hù)等復(fù)合材料；五是本申請所得到的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘及其應(yīng)用，具有機(jī)械性能優(yōu)良，材料成型度高，使用范圍廣、壽命長，完全可以達(dá)到現(xiàn)有的Q235鋼相應(yīng)強(qiáng)度，可以應(yīng)用到各個行業(yè)中。
具體實施方式
實施例I :一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，其特征是含有
12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強(qiáng)材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。所述改性熱固性環(huán)氧樹脂含有14-16%( 14%或14. 8%或15%或15. 5%或16%)重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂和O. 15-0. 25%(0. 15%或O. 2%或O. 25%)重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成；所述14-16%重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂是由E-51環(huán)氧樹脂與E-44環(huán)氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20%(15% 或 16% 或 17% 或 18% 或 19% 或 20%)，2，2 — 二羥甲基丙酸 15-21% (15% 或 16% 或 17%或18%或19%或20%或21%)，二惡烷13-17% (13%或14%或15%或16%或17%)，琥珀酸酐
13-17%(13% 或 14% 或 15% 或 16% 或 17%)，2 —甲基咪唑 40-50% (40% 或 45% 或 50%)配比。所述超支化固化交聯(lián)劑是含有I. 0-2. 2% (I. 0%或I. 5%或2. 0%或2. 2%)重量份 的超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑與3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的甲基四氫苯酐配比而成；
所述纖維狀增強(qiáng)材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合；
所述粉體增強(qiáng)材料是指O. 25-0. 35%(0. 25%或O. 30%或O. 35%)重量份的炭黑、3. 0-3. 5%(3. 0%或3. 2%或3. 5%)重量份的空心微珠、3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的云母粉一種或兩種以上的組合。實施例2 :在實施例I的基礎(chǔ)上，含有15%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，73%重量份纖維狀增強(qiáng)材料，7%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。實施例3 :在實施例I或2的基礎(chǔ)上，一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘制備方法，將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強(qiáng)材料制成粘度為50000-100000Pa.S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料，再將預(yù)浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘。浸潤定量的纖維狀增強(qiáng)材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa.S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法制作替代TB-T564-1992規(guī)定的Q235鋼制螺旋道釘。例I :本實施例描述的壓鑄法制得的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，是將按規(guī)定比例配制改性熱固性環(huán)氧樹脂——改性環(huán)氧樹脂和粉狀增強(qiáng)材料添加劑——炭黑(根據(jù)需要調(diào)整顏料)、空心微珠、云母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻后按2:1比例加入超支化固化交聯(lián)劑，浸潤定量的玻璃纖維，在60-80°C軟化20-40分鐘后制得預(yù)浸料，將預(yù)浸料定量置于加熱后的模具中，排氣后加壓1500KN，控制溫度165-175°C，經(jīng)3-6分鐘固化成型后，即采用模壓工藝制成所述緊固件。其中按重量份數(shù)，所述纖維狀增強(qiáng)材料為為78份，改性環(huán)氧樹脂混合物為18份(含超支化固化交聯(lián)劑)，粒狀增強(qiáng)材料添加劑為4份。例2 :本實施例描述的高強(qiáng)度熱固性高分子基復(fù)合材料，是將按規(guī)定比例配制改性熱固性環(huán)氧樹脂一改性環(huán)氧樹脂和粒狀增強(qiáng)材料添加劑一炭黑、二氧化硅、云母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻后按比例加入超支化固化交聯(lián)劑，在100-120°C浸潤預(yù)固化后，將定量的纖維狀增強(qiáng)材料——玻璃纖維和碳纖維的組合經(jīng)過緯向加熱模具(控制溫度165-175°C，拉力80-120 KN)連續(xù)勻速拉擠(有效固化時間3_6分鐘)，保溫硬化后制得緯向尺寸一致的條狀物，按一定尺寸剪切后打磨圓潤成型，即制得采用拉擠工藝制成所述改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘。本實施例描述拉擠法制得的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，所述的改性環(huán)氧樹脂是改性環(huán)氧樹脂混合物20份(含超支化固化交聯(lián)劑)；所述纖維狀增強(qiáng)材料是玻璃纖維和碳纖維組合共75份；所述粒狀增強(qiáng)材料是炭黑、二氧化硅、云母粉的組合共5份。改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘和鐵標(biāo)材料要求測試結(jié)果比較 II IB 114915^003 ft't-Ι I
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O需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明的設(shè)計思路作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發(fā)明設(shè)計思路的簡單文字描述，而不是對本發(fā)明設(shè)計思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，其特征是含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強(qiáng)材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，其特征是含有15%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，73%重量份纖維狀增強(qiáng)材料，7%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，其特征是 所述改性熱固性環(huán)氧樹脂含有14-16%重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂和O. 15-0. 25%重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成； 所述超支化固化交聯(lián)劑是含有I. 0-2. 2%重量份的超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑與.3.0-4. 0%重量份的甲基四氫苯酐配比而成； 所述纖維狀增強(qiáng)材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合； 所述粉體增強(qiáng)材料是指O. 25-0. 35%重量份的炭黑、3. 0-3. 5%重量份的空心微珠、.3.0-4. 0%重量份的云母粉一種或兩種以上的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，其特征是所述雙酚A環(huán)氧樹脂是由E-51環(huán)氧樹脂與E-44環(huán)氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20% ;2，2 —二羥甲基丙酸15-21% ;二惡烷13-17% ;琥珀酸酐13-17% ；2 一甲基咪唑40-50%配比而成。
5.一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘制備方法，其特征是將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強(qiáng)材料制成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料，再將預(yù)浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘。
6.一種如權(quán)利要求5所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘?shù)膽?yīng)用，其特征是浸潤定量的纖維狀增強(qiáng)材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預(yù)浸料通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法制作替代TB-T564-1992規(guī)定的Q235鋼制螺旋道釘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強(qiáng)度高，性能可達(dá)低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規(guī)定的Q235鋼工件強(qiáng)度要求)的一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路專用螺旋道釘，含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強(qiáng)材料，5.5-8.5%重量份的粉體增強(qiáng)材料添加劑。優(yōu)點(diǎn)分子結(jié)構(gòu)中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環(huán)氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環(huán)氧基團(tuán)，能參與固化反應(yīng)，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強(qiáng)度，也大大提高了材料的壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。
文檔編號C08L63/02GK102952375SQ201210078860
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者高原 申請人:杭州大固新材料有限公司