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
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及鐵軌墊板技術領域，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】
[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鍵部件，其性能的優(yōu)劣及質量穩(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 墊板的制備技術仍被個別國際化大公司所壟斷，國內生產(chǎn)的彈性減振墊板在技術上與國外 仍有一定差距，尤其是關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步伐。隨著《暫行技術條件》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 突破的關鍵技術難題。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，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;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，在應力作用下可應變結晶，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反應活性較高，萘環(huán)的剛性大，分子結構緊密，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力。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面對本發(fā)明的技術方案進 行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(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 含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員 可以理解的其他實施方式。
【主權項】
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;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20-30min，得到預聚體。6. 根據(jù)權利要求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