一种铁轨垫板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯铁轨垫板，该铁轨垫板是由包括多元醇组合物、ＮＣＯ封端的改性异氰酸酯型固化剂和发泡剂在内的原料制备而成的微孔聚氨酯弹性体。本发明专利技术还提供了一种制备聚氨酯铁轨垫板的方法，该方法包括：将发泡剂加入到多元醇组合物中，在２５－６０℃下，按照一定比例将所述改性异氰酸酯型固化剂添加至多元醇组合物和发泡剂的混合物中，搅拌混合均匀，浇注成型，熟化、取出并经后熟化处理，得到聚氨酯铁轨垫板。本发明专利技术的铁轨垫板的动静刚度比≤１．５；３００万次疲劳试验后铁轨垫板的外观无破损，尺寸变化率≤３０％，能够提供良好的减震、缓冲效果，使列车运行时舒适性更好，同时具有良好的耐久性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁轨垫板，特别涉及一种微孔聚氨酯弹性体铁轨垫板及其制备方法。
技术介绍
随着人们对列车行驶速度要求的不断提高，如何解决车辆高速行驶过程中的引起 的震动和冲击成为一个非常关键的问题。为了减小震动、降低噪音，设计了铁轨垫板。这种 铁轨垫板在实际工程应用中，位于水泥枕木和钢轨之间，利用本身的弹性，起到降低刚性材 料之间所产生的震动和噪音的目的。因此要求铁路垫板的弹簧常数对减震、降噪效果影响 非常明显，弹簧常数是一种表征制品的静态刚度的参数。如果弹簧常数过高，垫板本身也成 为一种刚性材料，起不到减震、降噪的效果；如果弹簧常数过低，轨道垫板在钢轨作用力下 完全形变，也起不到减震、降噪的效果。另外，对于不同设计速度的轨道，所要求的弹簧常数 的标准也不相同，速度越高的轨道线路，对减震垫板要求的弹簧常数较低；速度越低的轨道 线路，对减震垫板的弹簧常数的要求越高；对于相同设计速度的轨道线路上，车辆的运行速 度也不是完全相同的，在这种情况下，轨道垫板的动态刚度比和静态刚度的比值越接近，所 起到的减震和缓冲性能越好。综合以上各种因素，要求用于铁路垫板的材料具有恰当的动 态刚度、静态刚度以及较小的动静刚度比，以保证列车在低速和高速运行过程中都能起到 很好的减震效果；材料还需要有较小的压缩永久形变及优异的耐疲劳性能，以保证轨道良 好的压缩特性以及减震部件的性能保持率和使用寿命；另外，材料还需要有较好的耐溶剂 性能、电性能，以保证部件的环境适应性。传统铁路垫板采用橡胶材料，但动静刚度比大，于是采用局部开槽的办法减小动 刚度，可是这种铁路垫板的耐久性能较差，使用寿命短。最近两年有用聚氨酯发泡材料用于 铁路垫板的报道，但具体工艺、技术都有所不同，具体内容如下。CNl696166A公开了一种铁轨垫板的制备方法，其中采用惰性气体作为发泡剂 并将其分散在含有NCO端基预聚物、多元醇和链增长剂的尿烷形成性组合物中制备密度 0. 3-1. Og/cm3、平均泡孔直径为1-200 μ m泡沫状的原料，最终制得用于铁路垫板的聚氨酯 发泡体。由此可见，该方法的出发点是通过惰性气体发泡制备减震垫板，但是，采用惰性气 体作为发泡剂，惰性气体与组合多元醇的相溶性显然没有水与组合多元醇的相溶性好，那 么气液分相势必导致体系均一性能变差，进而导致制品性能波动；而且采用惰性气体作为 发泡剂，对机械要求较高，需要有惰性气体供给装置和定量计量、搅拌装置，工艺复杂、设备 成本高。在微孔弹性体中必须具有交联点支撑泡孔结构，以提供足够的泡孔强度，交联点 分为物理交联点和化学交联点，小分子扩链剂和异氰酸酯组分反应形成硬相区，即所谓的 物理交联点；水分子与异氰酸酯组分反应形成交联，即所谓的化学交联点。这两种交联的量 必须匹配得当，总量过低，交联欠缺导致强度不足；交联过高会导致脆性增加，进而导致动 静刚度比增加，疲劳性能变差。在CN1443793A和CN1225104A所公开的制备聚氨酯弹性体4的方法中均提到了在制备微孔弹性体的过程中，可以使用水作为发泡剂以达到所要求的松也/又。通常在制备聚氨酯发泡体系时多采用双组分发泡体系，即制备原料分为A、B组 分，其中A组分为多元醇、催化齐IJ、发泡齐IJ、添加剂等，B组分由多异氰酸酯组成，事实上，水 分含量对最终制品的性能影响最为严重，当发泡剂为水时，A组分中已经包含了水，因此在 A组分的存储过程中，其水分含量容易受外界环境中湿气含量的影响，特别是当处于潮湿的 南方或者储存A组分的桶盖被开启过，这种影响特别明显，进而影响最终制品的质量稳定 性。CN101125909A公开了一种基于高熔点多异氰酸酯发泡固体聚氨酯弹性体及其生 产方法，用于振动隔离元件，但其中采用的异氰酸酯为NDI、PPDI、T0DI，原料熔点高，使用不 方便，原料成本高。在实际应用中，铁轨垫板作为一种轨道下垫板，弹簧常数只反应其静态性能，而体 现舒适性的更重要的指标应该和动态性能相关，而上述的专利文献中未见有此类数据的报 道。因此，这需要进一步对垫板材料进行动态性能方面的研究，生产一种更舒适的铁轨垫 板。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种微孔聚氨酯弹性体 铁轨垫板。根据本专利技术提供的聚氨酯铁轨垫板不但具有良好的静态刚度(通常用弹簧常数 表征)，而且具有合适的低动静刚度比，保证列车在运行状态有很好的舒适性。本专利技术提供了一种聚氨酯铁轨垫板，所述铁轨垫板是由包括多元醇组合物(A)、 NCO封端的改性异氰酸酯型固化剂(B)和发泡剂(C)在内的原料制备而成的微孔聚氨酯弹 性体，其中(a)所述铁轨垫板的动静刚度比彡1. 5 ；(b) 300万次疲劳试验后所述铁轨垫板的外观无破损，尺寸变化率< 30 %。优选地，根据本专利技术提供的聚氨酯铁轨垫板，其动静刚度比< 1. 4，并且300万次 疲劳试验后所述铁轨垫板的尺寸变化率< 20%。进一步优选地，所述微孔聚氨酯弹性体的孔径范围在10-500微米。接下来的描述依次说明(1)用于制备聚氨酯铁轨垫板的多元醇组合物(A)、(2) 用于制备聚氨酯铁轨垫板的NCO封端的改性异氰酸酯型固化剂(B)、(3)用于制备聚氨酯铁 轨垫板的发泡剂(C)、(4)由包括多元醇组合物(A)、NC0封端的改性异氰酸酯型固化剂(B) 和发泡剂(C)在内的原料制备而成的聚氨酯铁轨垫板和(5)制备所述聚氨酯铁轨垫板的方 法。(1)用于制备聚氨酯铁轨垫板的多元醇组合物(A)根据本专利技术提供的聚氨酯铁轨垫板，其中，用于制备所述铁轨垫板的多元醇组合 物(A)包括多元醇、扩链剂和/或交联剂、催化剂和其他助剂。优选地，所述多元醇选自聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。其中，所述聚酯多元醇由甲苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸和苯酐 中的一种或多种与乙二醇、1，3-丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油和三羟甲基丙烷中的一种或多种通过缩聚反应制得，优选由己二酸 与1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇和一缩二乙二醇中的一种或多种通过缩聚反应制得，进一步优 选由己二酸与1，6_己二醇通过缩聚反应制得。所述聚醚多元醇由环氧化物聚合物、环氧杂丁烷聚合物或四氢呋喃聚合物通过本 领域任意常规方法制得，优选由环氧乙烷和/或环氧丙烷或四氢呋喃聚合物制得，更优选 由环氧乙烷和/或环氧丙烷制得。进一步地，所述聚酯多元醇具有大于3、优选大于2且小于2. 5的平均官能度以 及500-10000、优选1500-6000、更优选1000-3000的数均分子量；所述聚醚多元醇具有小 于4、优选大于1.8且小于3.0的平均官能度以及500-12000、优选1000-10000、更优选 1000-6000的数均分子量，并且所述聚醚多元醇的数均分子量/平均官能度=300-5000，优 选=500-3000。所述扩链剂、交联剂选自乙二醇、二乙二醇、1，4_ 丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二 醇、1，6_己二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种，优选地，所述 扩链剂选自乙二醇、二乙二醇、1，4- 丁二醇、1，3- 丁二醇中的一种或多种；所述交联剂选自丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯铁轨垫板，所述铁轨垫板是由包括多元醇组合物、ＮＣ０封端的改性异氰酸酯型固化剂和发泡剂在内的原料制备而成的微孔聚氨酯弹性体，其特征在于：　　（ａ）所述铁轨垫板的动静刚度比≤１．５；　　（ｂ）３００万次疲劳试验后所述铁轨垫板的外观无破损，尺寸变化率≤３０％。

【技术特征摘要】
一种聚氨酯铁轨垫板，所述铁轨垫板是由包括多元醇组合物、NC0封端的改性异氰酸酯型固化剂和发泡剂在内的原料制备而成的微孔聚氨酯弹性体，其特征在于(a)所述铁轨垫板的动静刚度比≤1.5；(b)300万次疲劳试验后所述铁轨垫板的外观无破损，尺寸变化率≤30％。2.根据权利要求1所述的聚氨酯铁轨垫板，其特征在于，所述聚氨酯铁轨垫板的动静 刚度比< 1. 4 ；300万次疲劳试验后所述聚氨酯铁轨垫板的尺寸变化率< 20%。3.根据权利要求2所述的聚氨酯铁轨垫板，其特征在于，所述微孔聚氨酯弹性体的孔 径范围在10-500微米。4.根据权利要求3所述的聚氨酯铁轨垫板，其特征在于，所述发泡剂为水。5.根据权利要求3所述的聚氨酯铁轨垫板，其特征在于，所述多元醇组合物包括多元 醇、扩链剂和/或交联剂、催化剂和其他助剂，其中，多元醇选自平均官能度大于3、优选大于2但小于2. 5且数均分子量为500-10000、优 选1500-6000、更优选1000-3000的聚酯多元醇和平均官能度小于4、优选大于1. 8但小于 3. 0且数均分子量为500-12000、优选1000-10000、更优选1000-6000并且数均分子量/平 均官能度=300-5000、优选=500-3000的聚醚多元醇中的一种或多种；扩链剂选自乙二醇、二乙二醇、1，4- 丁二醇、1，3- 丁二醇、2，3- 丁二醇、1，6-己二醇中 的一种或多种；交联剂选自丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；催化剂选自胺类催化剂、锡类催化剂、铋类催化剂和锌类催化剂中的一种或多种；其他助剂选自泡孔稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和水解稳定剂中的一种或 多种。6.根据权利要求5所述的聚氨酯铁轨垫板，其特征在于，所述聚酯多元醇由甲苯二甲 酸、对苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸和苯酐中的一种或多种与乙二醇、1，3-丙二醇、1， 4_ 丁二醇、1，6_己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油和三羟甲基丙烷中 的一种或多种通过缩聚反应制得，优选由己二酸与1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇和一缩二乙二 醇中的一种或多种通过缩聚反应制得，进一步优选由己二酸与1，6_己二醇通过缩聚反应 制得；所述聚醚多元醇由环氧化物聚合物、环氧杂丁烷聚合物或四氢呋喃聚合物反应制得， 优选由环氧乙烷和/或环氧丙烷或四氢呋喃聚合物反应制得，更优选由环氧乙烷和/或环 氧丙烷反应制得。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春兰，吴义春，周青，喻建明，徐志磊，
申请(专利权)人：北京科聚化工新材料有限公司，烟台万华聚氨酯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]