本发明专利技术公开了一种聚氨酯弹性体材料，由以下重量份的物质组成：聚氨酯预聚体8-11份和硫化剂0.4-0.7份；并通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)配料液化；(2)混料；(3)成型；(4)修整及均匀化，即得成品。本发明专利技术还提供了上述材料在重载道岔中的应用，采用本发明专利技术所提供的材料制造的重载道岔用弹性体垫板，硬度适中、韧性好、伸长率高、强度高、优异的耐磨性能、承载能力大、抗冲击性能高、耐疲劳及抗震动。完全能满足重载道岔使用需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料工程领域，特别是一种聚氨酯弹性材料，该材料的制作工程中采 用了特定的工艺及参数，所用材料采用了特定的配伍和配比，得到了综合性能满足重载道 岔用弹性垫板使用的聚氨酯弹性材料。
技术介绍
目前，世界范围内铁路轨结构中，在钢轨和轨枕之间加设有弹性垫层，作为缓冲装 置，减小轮轨之间的动力作用，以减少行车时钢轨和轨枕之间的振动，降低振动损害及噪 音。铁路工务用垫板使用量约为每公里3640块。铁路工务用垫板按材质可分为三种：橡胶 垫板、热塑性弹性体垫板（TPEE)、聚氨基甲酸酯垫板（简称聚氨酯，即PU)。橡胶垫板是铁 路工务用垫板中历史最为悠久的，由于橡胶材料本身的特性，其使用过程中静刚度会随使 用时间的延长而增加，在运载量达到8亿吨时仍未达到峰值，进而引起垫板压溃、掉块等问 题，一定程度上限制了橡胶垫板的使用性能稳定性，且橡胶材料耐油、耐溶解性差，回收利 用率不高。热塑性弹性体垫板（TPEE)在抗载荷方面优于橡胶垫板，但其耐磨及抗蠕变性能 较差，耐热性不如橡胶，且压缩变形和耐久性差，失效方式多表现为厚度不足、易于老化。而 聚氨基甲酸酯垫板（PU)的使用则受到原材料成分配比对其加工工艺可操作性的制约，并 且存在载荷作用下容易产生内热的问题。PU是由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化 合物作用而成的高分子化合物，是分子结构中含有一NHC00-单元的高分子化合物，该单元 由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：一N=C= 0+H0 _ -NH-C00 _。 目前已有广泛的研究关注如何以为材质制备出具有良好弹性的弹性体。 中国专利CN103012736A公开了一种聚氨酯弹性体，组分中引入了端羟基丁氰 橡胶，导致材料易存在传统橡胶弹性体存在的问题，此外，该弹性体中需要添加的辅料也较 多，增加了配伍工序和成本。该弹性体的制备过程中，需要待出现凝胶现象后立即合模，而 凝胶化现象属于临界现象，不易于观察和控制，也导致产品质量不稳定。 中国专利CN103483528A公开了一种聚醚酯聚氨酯弹性体及其制备方法，具有优 异的拉伸强度、硬度、伸长率和撕裂强度，但作为重载道岔用使用的弹性体垫板，仅满足上 述三种力学性能是远远不够的。还需要考察的力学因素至少包括：车轮高速通过时会对其 造成强烈的磨损，需要弹性体具备优异的耐磨损性；车轮轴承或轨道连接处的润滑油等也 会使弹性体体积发生变化影响其工作稳定性，故耐介质膨胀性也是需要考虑的重点因素； 重载道岔处车辆对弹性体施加的压力也较普通运输路线要大，弹性体垫板必须具备优异抗 压性能等。 就目前来看，能够在综合性能上满足重载道岔用使用的弹性体垫板尚未见报道。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了 一种聚氨酯弹性材料，以及其在 重载道岔用中的应用。 本专利技术提供的一种聚氨酯弹性材料，由以下重量份的物质组成：聚氨酯预聚体 8-11份和硫化剂0. 4-0. 7份； 并通过包括以下步骤的方法制备得到： ⑴配料液化：将聚氨酯预聚体加热液化，并保持液态5小时以上；将硫化剂加热 液化，以获得状态均匀、流动性好的流态物料组分； 本步骤中采用的聚氨酯预聚体既可以是本领域技术人员自行用二元或多元异氰 酸酯、二元或多元羟基化合物合成得到的，也可以是通过直接购买聚氨酯预聚体成品得到。 (2)混料：将流态的预聚体和硫化剂混合，搅拌均匀待用，从步骤（1)中硫化剂加 热起，到液态的硫化剂与聚氨酯预聚体混合成均一体系的时间不少于6min; (3)成型：将混合均匀的预聚体和硫化剂倒入模具中，将模具烘烤至其表面凝固， 合模，加压硫化，得到PU制品，加压硫化过程中温度为160°C-210°C，硫化时间12-18min，压 力 18-22MPa; (4)修整及均匀化：将PU制品从模具中取出，修整边缘，再将其置于70-90°C环境 内隔绝空气加热9-12h进行均匀化处理，降温至室温，即得重载道岔用弹性体垫板。 优选地，所述聚氨酯预聚体的羟值在2. 4-4. 2之间，玻璃化转变温度 (Tg)8(TC-10(TC〇 优选地，所述聚氨酯预聚体为淄博恒久聚氨酯科技股份有限公司的 Polyester-TDI 100〇 优选地，所述硫化剂为3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷。 优选地，步骤（1)中聚氨酯预聚体加热液化的温度为90-105°C。 优选地，步骤（1)中硫化剂加热液化的温度为100-110°C。 优选地，步骤（3)中烘烤温度为480-540°C。 本专利技术还提供了一种上述聚氨酯弹性体材料在重载道岔中的应用，即聚氨酯弹性 体材料在成型过程中，采用的模具为重载道岔用垫板模具，以制成重载道岔用弹性体垫板。 修整边缘的过程中，按照重载道岔弹性垫板的相关标准控制尺寸的精度。 采用本专利技术所提供的材料制造的铁路用轨下弹性体垫板，硬度适中、韧性好 (扯断伸长率彡300% )、伸长率高、强度高（彡24MPa，静刚度可达160kN/m)、优异的耐磨 性能、承载能力大、抗冲击性能高、耐疲劳及抗震动，使用温度范围-40°C~150°C等优点， 使用寿命长。此材料加工成形工艺简单，设备简易，加工成本低。该材料制成的垫板的使用 可以大幅度降低铁路运营及维护成本。经适当的设备调整，该材料可用于在仪表板、车门内 饰、前围板、座椅靠背、挡泥板、减冲吸收剂、油封、不爆轮胎等产品的生产。此PU材料无毒 无味，属于环保型材料，以其为原材料制成的垫板经使用失效后可回收再利用，经过其他工 艺处理后可制得泡沫材料。【具体实施方式】 为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合【具体实施方式】 对本专利技术作进一步的详细说明。 本专利技术各实施例中的设备及工具包括混料桶、混料棒、烘箱、液化气炉、液化气枪、 重载道岔用垫板模具、平板硫化机、修边工具。上述设备和工具都是现有产品，通过商业渠 道直接购得。 实施例1 备料： 以重量份计：聚氨酯预聚体Polyester-TDI100 (购自淄博恒久聚氨酯科技股份 有限公司，下同）为10. 0份、硫化剂3, 3'-二氯-4, 4'-二氨基二苯基甲烷（M0CA)0.5份。 制备过程： 配料液化：将聚氨酯预聚体在95°C加热液化，并保持液态6小时。硫化剂3, 3' -二 氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷（M0CA)在110°C下加热液化，以获得状态均匀、流动性好的流 态物料组分； 混料：将流态预聚体和硫化剂按物料组成中描述配比的量，倒入混料桶中，搅拌混 合均匀，备用，从配料液化步骤中硫化剂加热起，到硫化剂与聚氨酯预聚体混合成均一体系 后持续的时间为12min。 成型：将混合均匀的预聚体和硫化剂倒入重载道岔用垫板模具中，将模具放置于 不低于520°C的温度下烘烤至其表面凝固，合模，放入平板硫化机内加压硫化，该过程温度 180°C，硫化时间16min，压力18MPa。 修整及均匀化：将成型后得到的制品退出模具，修整边缘，再将其置于75°C环 境内隔绝空气加热l〇h，即得成品。 实施例2 备料： 以重量份计：聚氨酯预聚体Polyester-TDI100为10. 0份、硫化剂3, 3'-二 氣-4, 4' -二氛基二苯基甲烧（M0CA) 0. 6份。 制备过程： 配料液化：将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚氨酯弹性体材料，其特征在于，由以下重量份的物质组成：聚氨酯预聚体8‑11份和硫化剂0.4‑0.7份；并通过包括以下步骤的方法制备得到：(1)配料液化：将聚氨酯预聚体加热液化，并保持液态5小时以上；将硫化剂加热液化，以获得状态均匀、流动性好的流态物料组分；(2)混料：将流态的聚氨酯预聚体和硫化剂混合，搅拌均匀待用，从步骤(1)中硫化剂加热起，到硫化剂与聚氨酯预聚体混合成均一体系的时间不少于6min；(3)成型：将混合均匀的预聚体和硫化剂倒入模具中，将模具烘烤至其表面凝固，合模，加压硫化，得到PU制品，加压硫化过程中温度为160℃‑210℃，硫化时间12‑18min，压力18‑22MPa；(4)修整及均匀化：将PU制品从模具中取出，修整边缘，再将其置于70‑90℃环境内隔绝空气加热9‑12h进行均匀化处理，降温至室温，即得成品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张绵胜，张志强，刘兰芝，张向东，衣爱丽，
申请(专利权)人：北京特冶工贸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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