一种铁道货运敞车车立柱及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁道货运敞车车立柱及其制备方法。车立柱由质量比为100∶(3～15)∶(0.1～10)∶(0.1～5)的复合材料、增韧剂、填充剂和增容剂制备而成；其中，按重量份计，复合材料由60～80份的尼龙树脂、20～40份的增强纤维、0.1～5份的偶联剂、0.5～3份成核剂、0.2～3份的热稳定剂、0.3～1.5份的抗氧剂和0.5～1.5份润滑剂制备而成。新材料车立柱经过强度计算，ANSYS软件分析，并考虑到各向同性要求及使用方便，采用正方田形(倒圆角)：横截面尺寸45×45mm，壁厚6mm，外倒圆角10mm。本发明专利技术具有足够的冲击强度、抗弯强度，耐候性好、爆破应力平衡、刚性和柔韧性平衡等综合性能指标良好，并且可回收循环使用等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料生产领域，尤其涉及一种铁道货运敞车车立柱及其制备方 法。
技术介绍
铁道货运敞车在运送圆木等货物过程中，会使用到车立柱，现在使用较多的是圆 木型车立柱。其具有就地取材，简单易行的优点。但是圆木尺寸大小不一，组成的车立柱不 规范，不具互换性和重复使用性，一次性使用后废弃造成浪费很大，且安全性没有保障。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，满足新材料车立柱的应用要求，本专利技术提出一种铁道 货运敞车车立柱及其制备方法，目的在于用高分子材料替代木材作铁道货运敞车车立柱。 本专利技术设计的车立柱具有足够的冲击强度、抗弯强度，耐候性好、爆破应力平衡、刚性和柔 韧性平衡等综合性能指标，并且提供了可回收循环使用的车立柱新材料。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： -种铁道货运敞车车立柱，包括车立柱本体，所述车立柱本体用料包括：质量比为 100 : (3?15) : (0. 1?10) : (0. 1?5)的复合材料、增韧剂、填充剂和增容剂； 其中，按重量份计，复合材料由60?80份的尼龙树脂、20?40份的增强纤维、 0. 1?5份的偶联剂、0. 5?3份的成核剂、0. 2?3份的热稳定剂、0. 3?1. 5份的抗氧剂 和0. 5?1. 5份的润滑剂制备而成。 作为本专利技术的进一步改进，所述增韧剂为低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶或苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。 所述填充剂为蒙脱土、陶土、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、二氧化硅、石棉、云母粉、硅 藻土中的一种或多种任意比例混合； 所述增容剂为环氧树脂E44、环氧树脂E51、乙烯基硅烷、KH550、KH560、甲基丙烯 酸、甘油、石蜡或马来酸酐； 作为本专利技术的进一步改进，所述尼龙树脂为尼龙6或尼龙66 ; 所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、竹纤维、木纤维或芳纶纤维。 所述偶联剂为 KH550、KH560、KH570 或 KH792 ; 所述成核剂为超细滑石粉或二硫化钥； 所述热稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌或二月桂酸二正丁基锡； 所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂2246 ; 所述润滑剂为氯化石蜡、二氧化钥粉或聚甘油脂肪酸酯。 作为本专利技术的进一步改进，增强纤维的长度为3-12mm。 作为本专利技术的进一步改进，所述车立柱本体为工字形结构、正方条形结构、正方菱 形结构、正方田形不倒圆角结构或正方田形外倒圆角结构。 作为本专利技术的进一步改进，所述车立柱本体为正方田形外倒圆角结构，其横截面 尺寸为45 X 45mm，壁厚6mm，外倒圆角10mm。 一种铁道货运敞车车立柱的制备方法，包括以下步骤： 步骤1)，用偶联剂对增强纤维进行预处理得到预处理的增强纤维；按重量份称取 尼龙树脂、预处理的增强纤维、成核剂、热稳定剂、抗氧剂和润滑剂，通过三螺杆挤出、造粒 制备复合材料；三螺杆挤出温度为240?295°C ; 步骤2)，将制备的复合材料、增韧剂、填充剂、增容剂混合，搅拌均匀得到混合料； 步骤3)，将混合料通过注塑成型机注塑成型，得到铁道货运敞车车立柱。 作为本专利技术的进一步改进，步骤2)中还包括三螺杆挤出机挤出前的干燥步骤，干 燥条件80?90°C，干燥时间为0. 5?4小时。 作为本专利技术的进一步改进，步骤2)中混合搅拌时间为10?40分钟。 作为本专利技术的进一步改进，步骤3)中注塑成型机的料筒温度240?295°C，注射压 力 5〇 ?llObar。 作为本专利技术的进一步改进，还包括对铁道货运敞车车立柱性能分析测试步骤，具 体为铁道货运敞车车立柱在真空干燥箱中40?100°C下干燥5?10小时后，按标准进行弯 曲性能、抗冲击性能和热重分析测试。 相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果： 高分子材料是一类具有强度高、刚性好、抗冲击、耐油及耐化学品、耐磨和自润滑 等优点，尤其是硬度、刚性、耐热性和蠕变性能优良性能的材料。在此基础上采用多种改性 剂对选取的高分子材料进行力学性能改性研究，达到各种性能优异，价格合理，比现在使用 的圆木车立柱有足够的冲击强度、抗弯强度，耐候性好、爆破应力平衡、刚性和柔韧性平衡 等综合优良性能，并且可回收循环使用的新材料车立柱。 车立柱可根据使用工况进行多种造型设计，如工字形结构、正方条形结构、正方菱 形结构、正方田形不倒圆角结构或正方田形外倒圆角结构；根据不同环境进行各种功能的 完善。通过优化分析，本专利技术的铁道货运敞车车立柱优选正方田形外倒圆角结构，这种结构 保证了各项力学性能及使用的方便性。 由于本专利技术采用尼龙树脂做原料生产新材料铁道货运敞车车立柱，可以根据不同 的使用条件，对新材料车立柱材料进行不同性能的的改性。本专利技术设计的车立柱具有足够 的冲击强度、抗弯强度，耐候性好、爆破应力平衡、刚性和柔韧性平衡等综合性能指标；本发 明制备的共混材料，与纯尼龙树脂相比，冲击韧性有较大的提升，弯曲性能也相应的提高， 填料的分散均匀。通过样品测试，本专利技术提供的新材料的力学参数均超过了现有技术中所 使用的松木的力学参数：悬臂梁冲击强度16. 3kJ/m2,弯曲强度114. IMPa，满足车立柱的力 学性能要求。且本专利技术的车立柱可以重复使用，相对圆木型车立柱，具有安全性高、经济性 好、环保的特点。 【附图说明】 图1为现有技术中使用的圆形木头车立柱； 图2为本专利技术设计的工字形车立柱； 图3为本专利技术设计的正方条形车立柱； 图4为本专利技术设计的正方菱形车立柱； 图5为本专利技术设计的正方田形，不倒圆角车立柱； 图6为本专利技术设计的正方田形，倒圆角车立柱。 【具体实施方式】 本专利技术提供的一种铁道货运敞车车立柱，经过强度计算，如图1所示，现在使用的 车立柱，木头的许用应力（强度极限）：[σ] = 101. 6MPa;本专利技术制备的高分子材料车立柱 的许用应力（强度极限）：[σ ] = 203. 2MPa。 如图1为圆形结构，为现在使用的木头车立柱，横截面尺寸为直径65mm。 通过ANSYS软件分析，车立柱造型优化设计如图2至6,其中： 如图2为工字形结构，横截面尺寸为45X45mm，壁厚6mm(中间坚壁厚12mm); 如图3为正方条形结构，横截面尺寸为45 X 45mm，壁厚6mm ; 如图4为正方菱形结构，横截面尺寸为45X45mm，壁厚6mm ; 如图5为正方田形结构，不倒圆角，横截面尺寸为45X45mm，壁厚6mm ; 如图6为正方田形结构，倒圆角，横截面尺寸为尺寸45X45mm，壁厚6mm，外倒圆角 10mm η 优化分析结果表明，危险点应力大小依次为：正方田形（倒圆角）为106. 85MPa> 工字形为99. 86MPa>正方田形（不倒圆角）为92. 53MPa>正方棱形为89. 74MPa>正方条形 为87.84MPa。考虑到各向同性要求及使用方便，采用正方田形（倒圆角）：尺寸45X45mm， 壁厚6mm，外倒圆角10mm。虽然在各种设计中危险点应力最大，但仍远远满足货车敞车车立 柱的强度要求，安全可靠。 本专利技术提供的一种铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁道货运敞车车立柱，其特征在于，包括车立柱本体，所述车立柱本体用料包括：质量比为100：(3～15)：(0.1～10)：(0.1～5)的复合材料、增韧剂、填充剂和增容剂；其中，按重量份计，复合材料由60～80份的尼龙树脂、20～40份的增强纤维、0.1～5份的偶联剂、0.5～3份的成核剂、0.2～3份的热稳定剂、0.3～1.5份的抗氧剂和0.5～1.5份的润滑剂制备而成。

【技术特征摘要】
1. 一种铁道货运敞车车立柱，其特征在于，包括车立柱本体，所述车立柱本体用料包 括：质量比为100 : (3?15) : (0. 1?10) : (0. 1?5)的复合材料、增韧齐[J、填充剂和增容 剂； 其中，按重量份计，复合材料由60?80份的尼龙树脂、20?40份的增强纤维、0. 1?5 份的偶联剂、〇. 5?3份的成核剂、0. 2?3份的热稳定剂、0. 3?1. 5份的抗氧剂和0. 5? 1.5份的润滑剂制备而成。2. 根据权利要求1所述的一种铁道货运敞车车立柱，其特征在于， 所述增韧剂为低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物； 所述填充剂为蒙脱土、陶土、碳酸钙、钛白粉、滑石粉、二氧化硅、石棉、云母粉、硅藻土 中的一种或多种任意比例混合； 所述增容剂为环氧树脂E44、环氧树脂E51、乙烯基硅烷、KH550、KH560、甲基丙烯酸、甘 油、石蜡或马来酸酐。3. 根据权利要求1所述的一种铁道货运敞车车立柱，其特征在于， 所述尼龙树脂为尼龙6或尼龙66 ; 所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、竹纤维、木纤维或芳纶纤维； 所述偶联剂为 KH550、KH560、KH570 或 KH792 ; 所述成核剂为超细滑石粉或二硫化钥； 所述热稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌或二月桂酸二正丁基锡； 所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂2246 ; 所述润滑剂为氯化石蜡、二氧化钥粉或聚甘油脂肪酸酯。4. 根据权利要求1所述的一种铁道货运敞车车立柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王正宏，许小玲，袁越锦，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61