一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料及其制備方法，該嵌縫材料由下列質(zhì)量份數(shù)的原料組成：α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份，增塑劑10～35份，填料70～120份，觸變劑0.5～10份，交聯(lián)劑6～12份，擴鏈劑1～8份，附著力促進劑0.3～3份，催化劑0.1～2份，顏料0.005～0.5份，儲存穩(wěn)定劑0.5～5份，深層固化劑1～3份。該硅酮嵌縫材料經(jīng)本發(fā)明提出的制備方法制備而成。該硅酮嵌縫材料具有施工性能好、位移能力高、界面粘結(jié)性好、耐老化性優(yōu)越、儲存期長、深層固化性能好等特點，適用于高速鐵路無砟軌道混凝土伸縮縫以及機場跑道、水泥混凝土路面伸縮縫等，也可用于既有伸縮縫嵌縫材料的失效修復(fù)。
【專利說明】一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高速鐵路網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，無砟軌道結(jié)構(gòu)已成為我國高速鐵路建設(shè)所采用的主要軌道結(jié)構(gòu)型式。發(fā)展無砟軌道技術(shù)是我國鐵路快速提升技術(shù)裝備水平，實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展的重要舉措之一。在無砟軌道結(jié)構(gòu)中，為適應(yīng)不同溫度下混凝土結(jié)構(gòu)的變形，往往需要隔一段距離設(shè)置一條伸 縮縫。同時，在軌道結(jié)構(gòu)與線下基礎(chǔ)、線間防水層的接口處也預(yù)留伸縮縫，在協(xié)調(diào)混凝土伸縮變形的同時起到防水密封的作用。
[0003]我國目前高速鐵路無砟軌道伸縮縫所用的嵌縫材料以浙青類嵌縫材料為主，也有部分線路采用聚氨酯類嵌縫材料。浙青類嵌縫材料具有原料易得、成本低廉等優(yōu)點，但是存在較多的缺點:如施工工藝較復(fù)雜，需要加熱后才能使用；溫度適應(yīng)性較差，低溫易發(fā)脆，高溫易流淌擠出；耐老化性較差，使用壽命較短等。聚氨酯類嵌縫材料多數(shù)為雙組份包裝，需現(xiàn)場計量混合，容易因計量差錯或混合不均勻造成材料不固化或固化后性能無法滿足要求；溫度敏感性較高，低溫(< 5°C )條件下，固化速度慢，對嵌縫效果影響大。嵌縫材料的失效會導(dǎo)致無砟軌道結(jié)構(gòu)接縫處防水功能喪失，水從接縫處進入無砟軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部，會影響無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)耐久性以及無砟軌道的絕緣性能。硅酮嵌縫材料具有施工性好、耐久性優(yōu)異等優(yōu)點，但硅酮嵌縫材料對界面為多孔性的混凝土材料粘結(jié)性不好，儲存周期短；無砟軌道混凝土接縫一般較深，接縫內(nèi)部嵌縫材料深層固化性能較差，表面易“褶皺”?，F(xiàn)有硅酮嵌縫材料技術(shù)中可實現(xiàn)深層固化的材料儲存周期較短，一般為現(xiàn)配現(xiàn)用，儲存周期長的材料不具備深層固化性能，無法實現(xiàn)硅酮嵌縫材料深層固化和長儲存周期的雙重需要，并且目前尚無專門針對高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)的高性能硅酮嵌縫材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種施工性能好、位移能力高、儲存期長、界面粘結(jié)性好及耐老化性優(yōu)越的硅酮嵌縫材料，本發(fā)明的另一個目的是對已失效的浙青類和聚氨酯類嵌縫材料提供一種高性能修復(fù)更換嵌縫材料。
[0005]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種無砟軌道混凝土伸縮縫硅酮嵌縫材料及其制備方法，該材料由下列重量份數(shù)的原料組成:α，ω- 二羥基聚二甲基硅氧烷100份，增塑劑10~35份，填料70~120份，觸變劑0.5~10份，交聯(lián)劑6~12份，擴鏈劑I~8份，附著力促進劑0.3~3份，催化劑0.1~2份，顏料0.005~0.5份，儲存穩(wěn)定劑0.5~5份，深層固化劑I~3份。
[0006]所述儲存穩(wěn)定劑為具有吸附或清除游離水分和羥基功能的無機物或有機物，具體可為5Α分子篩、沸石、氯化鈣、氯化鎂、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。
[0007]所述深層固化劑為聚乙烯醇類吸水樹脂、聚丙烯酸類吸水樹脂、甲酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺中的一種或幾種。
[0008]所述α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷是由25°C下粘度為5~20Pa.s或50~IOOPa.s的107膠中的一種或兩種組合物。
[0009]所述增塑劑為25°C下粘度為0.5~2Pa.s的甲基硅油或MDT硅油中的一種或兩種。
[0010]所述填料為表面處理過的納米碳酸鈣，具體可為硬脂酸表面處理的活性納米碳酸鈣或六甲基二硅氮烷處理的納米碳酸鈣，比表面積為20~28m2/g。
[0011]所述觸變劑為氣相二氧化硅、超細礦粉、有機膨潤土中的一種或幾種。
[0012]所述交聯(lián)劑為酮肟基硅烷，具體可為甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的一種或幾種。
[0013]所述擴鏈劑為含有二官能基硅烷，具體可為二甲基二丁麗虧基硅烷、二乙烯基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二( ε -己內(nèi)酰氨基)硅烷、甲基乙烯基二(N-甲基乙酰氨基)硅烷中的的一種或幾種。
[0014]所述附著力促進劑為Υ_(2，3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N- ( β -氨乙基)-Y -氨丙基三甲氧基硅烷、3-異氰酸丙基二乙氧基硅烷、正娃酸乙酷中的一種或幾種。
[0015]所述催化劑為有機錫類催化劑，具體可為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二馬來酸二丁基錫、二辛酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二甲氧基二丁基錫中的一種或幾種。
[0016]所述顏料為無機顏料，具體可為比表面積150~280m2/g的爐法色素炭黑、氧化鐵黑、氧化鐵紅、鈦黃中的一種或幾種。
[0017]所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料制備方法，包括以下步驟:
[0018](I)將儲存穩(wěn)定劑與增塑劑按質(zhì)量份1:1混合攪勻，在110~140°C下攪拌3h，冷卻，密封保存?zhèn)溆?，得到自制儲存穩(wěn)定劑；
[0019](2)將α，ω- 二羥基聚二甲基硅氧烷、增塑劑、填料、觸變劑和顏料依次加入真空捏合機，以30rpm的轉(zhuǎn)速于110~140°C下真空脫水3h后得到基礎(chǔ)膠料；
[0020](3)將基礎(chǔ)膠料投入三輥研磨機上研磨至細度為30~50 μ m,冷卻至室溫；
[0021](4)將研磨過的基膠投入動力混合機中，以行星槳40~lOOrpm，分散槳100~500rpm的轉(zhuǎn)速下，常溫下抽真空攪拌8~12min，根據(jù)需要通冷凝水冷卻，確?；z溫度在50°C以下； [0022](5)依次加入交聯(lián)劑、擴鏈劑和深層固化劑，抽真空攪拌10~30min ；
[0023](6)加入附著力促進劑和催化劑，抽真空攪拌10~30min ；
[0024](7)加入自制儲存穩(wěn)定劑，抽真空攪拌8~IOmin出料，密封包裝得成品。
[0025]工作機理:
[0026]本發(fā)明是由基礎(chǔ)原料捏合后通過三輥研磨機研磨得到基膠，并向組分中添加儲存穩(wěn)定劑，吸附或清除游離水分和羥基以提高儲存穩(wěn)定性；添加了深層固化劑，保證了材料在混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫中的深層固化特性。單獨添加儲存穩(wěn)定劑，雖然有效的提高了硅酮嵌縫材料的儲存期，但儲存穩(wěn)定劑抑制交聯(lián)反應(yīng)的進行，不利于材料的深度交聯(lián)。單獨添加深層固化劑，雖然可以促進交聯(lián)反應(yīng)的快速進行，改善深層固化性能，但材料儲存周期短。本發(fā)明通過將儲存穩(wěn)定劑和深層固化劑合理有效的復(fù)配，優(yōu)選加料時間和加料方式上，有效地解決了二者在硅酮嵌縫材料互相矛盾，無法共存于同一體系的問題，實現(xiàn)了硅酮嵌縫材料既滿足無砟軌道混凝土伸縮縫深層固化的特性，又可長時間儲存的雙重需求。
[0027]有益效果:本發(fā)明提供的一種無砟軌道混凝土伸縮縫硅酮嵌縫材料及其制備方法，經(jīng)過大量試驗對比研究發(fā)現(xiàn)，相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)異的性能:
[0028](I)施工性能好，不拉絲不流掛，可實現(xiàn)深層固化，提高施工效率，并有效地減少因內(nèi)部固化慢而產(chǎn)生的表面“褶皺”現(xiàn)象；
[0029](2)位移能力好，位移能力達到50LM級，具備剪切、扭轉(zhuǎn)和橫向位移能力，斷裂伸長率達到800%以上；
[0030](3)與基體混凝土粘結(jié)強度高，拉伸一壓縮循環(huán)周期疲勞性好，嵌縫材料與混凝土粘結(jié)面能滿足溫度變化和列車荷載作用下對無砟軌道結(jié)構(gòu)不同方向的位移變化；
[0031](4)儲存穩(wěn)定性好，室溫下儲存期可達I年。
【具體實施方式】 [0032]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳述。這些實施實例僅限用于解釋說明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0033]實施例1
[0034]材料組成:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:該材料組成按質(zhì)量份計為:α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份增塑劑IO~35份填料70~120份觸變劑0.5~IO份交聯(lián)劑6~12份擴鏈劑1~8份附著力促進劑0.3~3份催化劑0.1~2份顏料0.005~0.5份儲存穩(wěn)定劑0.5~5份深層固化劑1~3份 其中，所述儲存穩(wěn)定劑為具有吸附或清除游離水分和羥基功能的無機物或有機物，具體可為5Α分子篩、沸石、氯化鈣、氯化鎂、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一種或幾種；所述深層固化劑為聚乙烯醇類吸水樹脂、聚丙烯酸類吸水樹脂、甲酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷是由25°C下粘度為5~20Pa.s或50~IOOPa *s的107膠中的一種或兩種組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述增塑劑為25°C下粘度為0.5~2Pa.s的甲基硅油或MDT硅油中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述填料為經(jīng)表面處理過的納米碳酸鈣，具體可為經(jīng)硬脂酸表面處理的活性納米碳酸鈣或經(jīng)六甲基二硅氮烷處理的活性納米碳酸鈣，比表面積為20~28m2/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述觸變劑為氣相二氧化硅、超細礦粉、有機膨潤土中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述交聯(lián)劑為酮肟基硅烷，具體可為甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述擴鏈劑為含有二官能基硅烷，具體可為二甲基二丁酮肟基硅烷、二乙烯基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁麗月虧基硅烷、甲基乙烯基二 (ε_己內(nèi)酸氣基)硅烷、甲基乙烯基二(N-甲基乙酰氨基)硅烷中的的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述附著力促進劑為Y - (2，3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β -氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N- (β -氨乙基)-Y -氨丙基二甲氧基硅烷、3-異氰酸丙基二乙氧基硅烷、正娃酸乙酯中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述催化劑為有機錫類催化劑，具體可為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二馬來酸二丁基錫、二辛酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二甲氧基二丁基錫中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料，其特征在于:所述顏料為無機顏料，具體可為比表面積150~280m2/g的爐法色素炭黑、氧化鐵黑、氧化鐵紅、鈦黃中的一種或幾種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無砟軌道混凝土伸縮縫的硅酮嵌縫材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將儲存穩(wěn)定劑與增塑劑按質(zhì)量份1:1混合攪勻，在110~140°C下攪拌3h，冷卻，密封保存?zhèn)溆玫玫阶灾苾Υ娣€(wěn)定劑； (2)將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、增塑劑、填料、觸變劑和顏料依次加入真空捏合機，以30rpm的轉(zhuǎn)速于110~140°C下真空脫水3h后得到基礎(chǔ)膠料； (3)將基礎(chǔ)膠料投入三輥研磨機上研磨至細度為30~50μ m，冷卻至室溫； (4)將研磨過的基膠投入動力混合機中，以行星槳40~IOOrpm,分散槳100~500rpm的轉(zhuǎn)速下，常溫下抽真空攪拌8~12min，根據(jù)需要通冷凝水冷卻，確?；z溫度在50°C以下； (5)依次加入交聯(lián)劑、擴鏈劑和深層固化劑，抽真空攪拌10~30min； (6)加入附著力促進劑和催化劑，抽真空攪拌10~30min； (7)加入自制儲存穩(wěn)定劑，抽真空攪拌8~IOmin出料，密封包裝得成品。
【文檔編號】C09K3/10GK104004492SQ201410251173
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】李化建, 易忠來, 溫浩, 靳昊, 譚鹽賓, 謝永江 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所