【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚氨酯材料领域，特别是用于聚氨酯轨枕的聚氨酯组合物，以及所述聚氨酯组合物的制备方法。
技术介绍
1、我国铁路钢梁明桥面多使用木枕，其质轻，加工和运输方便，具有优良的绝缘和减震性能，但长期砍伐木材会对环境造成影响，且木枕使用年限较短，还需经常养护。混凝土轨枕重且没有弹性，钢轨枕造价高，易腐蚀，两者目前的使用率越来越低。随着我国铁路路网建设的重大需要，轨枕材料的更新换代日益迅速。
2、聚氨酯泡沫复合轨枕是由连续纤维和聚氨酯树脂经发泡拉挤工艺制备而成。由于其质轻且具有良好的物理力学性能和道钉抗拔性能，已逐渐替代传统木材，主要应用于铁路钢梁明桥面及道岔等路段。轨枕的应用环境复杂多样，掌握其在复杂环境下的性能变化是实现轨枕保持钢轨方向、轨距和位置的基础。
3、聚氨酯泡沫复合轨枕在生产技术上，逐渐由多层粘接成型工艺向一体成型工艺迈进，生产工艺的改进也更有利于聚氨酯泡沫复合轨枕生产效率、综合性能的提升和更大范围的推广应用。我国既有铁路钢梁木枕保有量大，需要进行维修和替换，再加上逐年新修建的铁路钢桥，在未来将为聚氨酯泡沫复合轨枕的规模化应用提升巨大的市场容量。
4、聚氨酯泡沫复合轨枕的应用中，产品性能优异、稳定、均匀等是重要的技术衡量指标。然而现有的一体成型轨枕工艺经常会发生烧芯、裂纹、干纱现象。其中烧芯现象，这是因为聚氨酯是热的不良导体，发泡过程内部温度过高，中心温度无法及时传导，导致中心区域材料炭化。裂纹现象，是因为产品出模前内外固化程度差异大，出模后存在应力差，进而产生不同的收缩应力。干纱
5、已有文献资料报道的解决上述缺陷的技术方法大都通过对聚氨酯配方的优化，调整反应速率及放热量，同时借助纤维对部分热量的吸收和传导，降低放热量，减少烧芯概率；或通过降低聚氨酯树脂的粘度，并且适当延长组合料起发时间来控制；或工艺设备方面通过加长层压机的长度，在保持线速度的情况下，确保产品出模前更高程度的固化；或配制更充分的自动浸润装置，由相关的辅助浸润设备配合机械手，实现多层分散浸润。专利202111264908.x报道了一种整体式聚氨酯发泡复合轨枕及其制备方法，通过多层淋胶和揉胶等工艺促进聚氨酯对纤维的浸润，工艺复杂，设备投入高，树脂浪费较多。
6、通过对现有技术的分析不难发现，针对上述常见缺陷的解决方法大多是依靠进一步降低树脂粘度、延长起发时间、增加层压机长度或外加促进浸润工艺等。这些方法带来很多弊端：首先，通过降低分子量或外加稀释助剂的方法来降低反应物粘度，从而提高渗透性，会严重降低最终聚氨酯泡沫制品的强度；其次，通过延长起发时间，为原料渗透提供足够时间，会很大程度影响生产效率，而且在出模后容易变形；最后，通过外加促进浸润工艺，会增加额外的生产成本。所以，目前文献报道的现有技术，都难以在不改变现有工艺和生产效率的基础上同时解决聚氨酯轨枕一体成型工艺制品的缺陷。
技术实现思路
1、针对聚氨酯轨枕一体成型工艺易造成制件烧芯、裂纹、干纱现象，以及现有技术在产品性能、生产成本和技术复杂性上的缺陷，本专利技术提供了一种具有低初粘粘度、长低粘时间、稳定起发时间，且兼具优异纤维浸润性、高物性、高耐候性的聚氨酯组合物，特别适用于聚氨酯轨枕的一体化成型发泡拉挤连续线工艺，在不需大幅投入改变工艺的基础上，实现制件性能、生产效率的双提升，节约生产成本。
2、为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种聚氨酯组合物，包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3、聚醚多元醇4、聚醚多元醇5、催化剂1、催化剂2、发泡剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂、阻燃剂等。
4、本专利技术中，所述异氰酸酯组分指的是具有异氰酸酯基团的一类化合物，其实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯(tdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯(xdi)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(hxdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯(tmhdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、对苯二异氰酸酯(ppdi)、萘二异氰酸酯(ndi)、1，4-环己烷二异氰酸酯(chdi)、二甲基联苯二异氰酸酯(todi)、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(tmxdi)、降冰片烷二异氰酸酯(nbdi)、甲基环己基二异氰酸酯(htdi)等，以及这类单体的预聚物、改性产物、多聚体等，这类异氰酸酯化合物可以单独或组合使用。优选地，所述异氰酸酯组分nco含量为23～35wt％，优选31wt％。
5、优选地，所述聚醚多元醇1，平均官能度为1.5～4.5，优选2～4，羟值为340～510mgkoh/g，优选370～460mgkoh/g，是以多元醇起始，环氧烷聚合而成的一类化合物，采用的起始剂实例包括但不限于乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、二丙二醇、二乙二醇、一缩二乙二醇、三乙二醇、新戊二醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨醇、甘油、等，采用的环氧烷的实例包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等。环氧烷单体可以是嵌段加成也可以是无规加成，但优选嵌段加成，进一步优选环氧丙烷聚合，末端进行环氧乙烷嵌段加成，环氧乙烷含量为5～15wt％，以环氧丙烷和环氧乙烷的总质量为100％计。聚醚多元醇1可以提高异氰酸酯反应性组分和异氰酸酯组分的反应活性和反应均衡性。
6、优选地，所述聚醚多元醇2，平均官能度3.5～5，羟值为340～510mgkoh/g，优选370～460mgkoh/g，环氧丙烷均聚。聚醚多元醇2可以提高成型性、熟化、工艺宽容度。
7、优选地，所述聚醚多元醇3，平均官能度2～3，羟值为330～540mgkoh/g，优选370～480mgkoh/g，环氧丙烷均聚。聚醚多元醇3可以有效提高拉伸强度、剪切强度等力学性能。
8、优选地，所述聚醚多元醇4，平均官能度3.5～5，羟值为30～200mgkoh/g，优选40～170mgkoh/g，环氧丙烷均聚。
9、优选地，所述聚醚多元醇5，平均官能度2～3，羟值为5～110mgkoh/g，优选15～80mgkoh/g，环氧丙烷均聚。
10、所述催化剂1指的是对异氰酸酯和活性氢原子具有催化活性的一类化合物，其实例包括但不限于胺类催化剂、有机金属类催化剂等，这类催化剂可以单独或组合使用。
11、优选的，所述催化剂2为延迟催化剂，例如用甲酸、己酸、异辛酸等有机酸与三乙烯二胺、二甲基环己胺、三甲基羟乙基丙二胺等叔胺结合的延迟催化剂。
12、所述聚醚多元醇1的用量(a)、聚醚多元醇2的用量(b)、聚醚多元醇3的用量(c)、聚醚多元醇4的用量(d)、聚醚多元醇5的用量(e)与催化剂2的用量(x)会显著影响聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚氨酯组合物，包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3、聚醚多元醇4、聚醚多元醇5、催化剂2；
2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，异氰酸酯反应性组分还包含催化剂1、发泡剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂、阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中，所述催化剂1指的是对异氰酸酯和活性氢原子具有催化活性的一类化合物，例如胺类催化剂、有机金属类催化剂。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述催化剂2为延迟催化剂，选自有机酸与叔胺结合的延迟催化剂，例如用甲酸、己酸、异辛酸等有机酸与三乙烯二胺、二甲基环己胺、三甲基羟乙基丙二胺等叔胺结合的延迟催化剂。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中，所述扩链剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、环己二醇、甲胺、乙胺、氢化双酚A、苯二酚中的至少一种；
6.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中，所述异氰酸酯组分中的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中活性氢原子的摩尔比为90～120：
7.根据权利要求1-5任一项所述的聚氨酯组合物，其中，以所述异氰酸酯反应性组分的总质量计，聚醚多元醇1的用量(A)为10％～25％、聚醚多元醇2的用量(B)5％～20％、聚醚多元醇3的用量(C)25％～50％、聚醚多元醇4的用量(D)5％～15％、聚醚多元醇5的用量(E)2％～10％、催化剂2的用量(X)0.09％～0.18％，
8.根据权利要求1-7任一项所述的聚氨酯组合物，其中，以所述异氰酸酯反应性组分的总质量计，各组分的含量分别为：
9.一种制备聚氨酯复合轨枕的方法，包含如下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤二所述连续纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维；
...【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯组合物，包含异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇1、聚醚多元醇2、聚醚多元醇3、聚醚多元醇4、聚醚多元醇5、催化剂2；
2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，异氰酸酯反应性组分还包含催化剂1、发泡剂、表面活性剂、扩链剂、交联剂、阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中，所述催化剂1指的是对异氰酸酯和活性氢原子具有催化活性的一类化合物，例如胺类催化剂、有机金属类催化剂。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述催化剂2为延迟催化剂，选自有机酸与叔胺结合的延迟催化剂，例如用甲酸、己酸、异辛酸等有机酸与三乙烯二胺、二甲基环己胺、三甲基羟乙基丙二胺等叔胺结合的延迟催化剂。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中，所述扩链剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、环己二醇、甲胺、乙胺、氢化双...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹铖，沈沉，赵军，文振广，程栋梁，
申请(专利权)人：万华化学北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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