CN108046662B - 一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,包括A、B、C三种组分,组分A为聚氨酯预聚体,组分B为加入了改性剂的固化剂,组分C为4~20目的玄武岩或石灰岩石料,组分A、组分B和组分C的重量比为100:20~60:450~600。组分A由聚醚多元醇、异氰酸酯和填充剂组成;组分B由石油沥青、4,4‑二氨基‑3,3‑二氯苯基甲烷、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV‑327、催化剂和增塑剂组成。本发明利用石油沥青中的活泼氢与异氰酸酯根反应实现对聚氨酯的改性,使聚氨酯具有长碳链的韧性并保持有较强的粘接性能,再辅以石料的复配来提升所获得混凝土的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土及其制备方法,属于轨道技术领域。
背景技术
嵌入式轨道***作为一种新型的无砟轨道***,改变了传统无砟轨道采用扣件离散支撑和固定钢轨的方式。该轨道***是将高分子复合材料浇注至承轨槽中,待固化后包覆钢轨,可替代传统扣件起到连续支撑与固定钢轨的作用。但是采用纯聚氨酯类高分子材料作为浇注料且高分子材料与钢轨和承轨槽的粘接还需要界面剂,存在着成本较高、施工效率低的不足之处。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土及其制备方法,加入石油沥青对聚氨酯进行改性后再复配石料,待固化后形成弹性混凝土,保证材料性能指标的前提下,减少了施工工序,较大程度的降低了材料的成本。
本发明采用的技术方案是这样的:
一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,包括A、B、C三种组分,其中,组分A为聚氨酯预聚体,组分B为加入了改性剂的固化剂,组分C为4~20目的玄武岩或石灰岩石料,组分A、组分B和组分C的重量比为100:20~60:450~600。组分A中,聚醚多元醇、异氰酸酯和填充剂的重量比为100:20~50:10~50。组分B中,石油沥青、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂1010、紫外光吸收剂 UV-327、催化剂和增塑剂的重量比为20~60:50~110:5~15:2~6:4~8:1~4:1~3:0.2~1.1:2~10。
作为优选,组分A中,聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种且相对分子质量1000~3000,异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种,填充剂为白炭黑、硅微粉、碳酸钙、硅镁土中的一种或几种且粒径范围为50~100nm。
作为优选,组分B中,石油沥青为60#、100#、140#、180#、200#石油沥青的一种或几种,偶联剂为为硅氧烷类,消泡剂为德国BYK化学公司生产的BYK-060、BYK-070中至少一种,防霉剂为8-羟基喹啉、8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、四氯4-(甲基磺酰)吡啶、水杨酰替苯胺中至少一种,催化剂为有机锡,增塑剂为邻苯二甲酸丁酯和邻苯二甲酸辛酯中的至少一种。
本发明还提供了一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚醚多元醇加入反应釜中,搅拌、升温至105℃~110℃,真空脱水1.5~3h,降温至70℃~80℃加入异氰酸酯、填充剂,缓慢升温至80℃~90℃后恒温反应3h~4h,真空脱泡20-30min,制得异氰酸酯封端的预聚体,降温冷却,制成A料备用;
(2)将石油沥青、固化剂、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、增塑剂按比例配好,加热至100-125℃搅拌,真空脱水1-3h,降温至80-90℃加入催化剂,搅拌30-60min,冷却后制成B料备用;
(3)现场使用时,A料、B料和C料按比例称量准确,先将B料加入到A料中采用搅拌器搅拌2~3min,再加入C料搅拌混合均匀,注入到待浇注区域即可。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、利用石油沥青中的活泼氢与异氰酸酯根反应实现对聚氨酯的改性,使聚氨酯具有长碳链的韧性,同时保持有较强的粘接性能,再辅以石料的复配来提升硬度,从而获得可用于嵌入式轨道的弹性混凝土,实现了以较低材料成本达到与之前聚氨酯材料相当的性能;
2、引入了纳米填充剂,可有效提高材料物理机械性能和耐热性能;
3、引入了适量抗氧剂、紫外线吸收剂,提高了材料的耐老化性,确保了材料的使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。
实施例1:
一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,包括A、B、C三种组分,其中,组分A为聚氨酯预聚体,组分B为加入了改性剂的固化剂,组分C为4~20目的玄武岩或石灰岩石料,组分A、组分B和组分C的重量比为100:20~60:450~600。
组分A中,聚醚多元醇、异氰酸酯和填充剂的重量比为100:20~50:10~50。组分A中,聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种且相对分子质量1000~3000,异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种,填充剂为白炭黑、硅微粉、碳酸钙、硅镁土中的一种或几种且粒径范围为50~100nm。
组分B中,石油沥青、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂1010、紫外光吸收剂 UV-327、催化剂和增塑剂的重量比为20~60:50~110:5~15:2~6:4~8:1~4:1~3:0.2~1.1:2~10。组分B中,石油沥青为60#、100#、140#、180#、200#石油沥青的一种或几种,偶联剂为为硅氧烷类,消泡剂为德国BYK化学公司生产的BYK-060、BYK-070中至少一种,防霉剂为8-羟基喹啉、8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、四氯4-(甲基磺酰)吡啶、水杨酰替苯胺中至少一种,催化剂为有机锡,增塑剂为邻苯二甲酸丁酯和邻苯二甲酸辛酯中的至少一种。
实施例2:
一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚醚多元醇加入反应釜中,搅拌、升温至105℃~110℃,真空脱水1.5~3h,降温至70℃~80℃加入异氰酸酯、填充剂,缓慢升温至80℃~90℃后恒温反应3h~4h,真空脱泡30min,制得异氰酸酯封端的预聚体,降温冷却,制成A料备用;
(2)将石油沥青、固化剂、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、增塑剂按比例配好,加热至125℃搅拌,真空脱水2h,降温至80℃加入催化剂,搅拌30-60min,冷却后制成B料备用;
(3)现场使用时, A料、B料和C料按比例称量准确,先将B料加入到A料中采用搅拌器搅拌2~3min,再加入C料搅拌混合均匀,注入到待浇注区域即可。
结合上面两个实施例的内容以及实验数据进行举例说明:
组分A:聚醚多元醇(PEG) 100g、异氰酸酯(TDI) 35g、白炭黑25g(粒径为50nm);
组分B:100#石油沥青30g、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷(MOCA )36g、偶联剂KH-550 5g、消泡剂BYK-060 2.5g、防霉剂8-羟基喹啉5g、抗氧剂1010 2.5g、紫外光吸收剂UV-327 5g、催化剂有机锡0.3g、增塑剂DBP5g;
组分C:10-20目石子料100g;
混合比例为组分A:组分B:组分C=100:54:450(重量比)。
具体生产步骤为:
(1)将聚醚多元醇(PEG)加入反应釜中在105℃~110℃下真空脱水1~3小时,降温至60~70℃以后,将白炭黑、异氰酸酯(TDI)依次加入其中,逐步升温至80~90℃,保温反应3~4小时,再真空脱泡20~30分钟,冷却后制成组分A;
(2)将100#石油沥青、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷(MOCA )、偶联剂KH-550、消泡剂BYK-060、防霉剂8-羟基喹啉、抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV-327、增塑剂DBP按比例配好,加热至125℃搅拌,真空脱水2h,降温至80℃,加入催化剂有机锡,搅拌30-60min,冷却后制成组分B;
(3)按比例称量好A料和B料,加入至浇注设备搅拌3~5分钟,待混合均匀后加入C料继续搅拌2分钟后,注入已准备好的待浇注容器内,得到弹性混凝土。
弹性混凝土的样件主要性能指标测试结果如下:
抗压强度51MPa;抗拉强度6MPa;抗弯强度18MPa;耐低温性能-70℃,无裂纹、无破坏。
因此,按照上面的配方和制造方法所获得弹性混凝土完全能够满足用于嵌入式轨道的要求。
Claims (4)
1.一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,其特征在于:包括A、B、C三种组分,其中,组分A为聚氨酯预聚体,组分B为加入了改性剂的固化剂,组分C为4~20目的玄武岩或石灰岩石料,组分A、组分B和组分C的重量比为100:20~60:450~600;组分A中,聚醚多元醇、异氰酸酯和填充剂的重量比为100:20~50:10~50,聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种且相对分子质量1000~3000;组分B中,石油沥青、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV-327、催化剂和增塑剂的重量比为20~60:50~110:5~15:2~6:4~8:1~4:1~3:0.2~1.1:2~10。
2.根据权利要求1所述的一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,其特征在于:组分A中,异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种,填充剂为白炭黑、硅微粉、碳酸钙、硅镁土中的一种或几种且粒径范围为50~100nm。
3.根据权利要求2所述的一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土,其特征在于:组分B中,石油沥青为60#、100#、140#、180#、200#石油沥青的一种或几种,偶联剂为硅氧烷类,消泡剂为德国BYK化学公司生产的BYK-060、BYK-070中至少一种,防霉剂为8-羟基喹啉、8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、四氯4-(甲基磺酰)吡啶、水杨酰替苯胺中至少一种,催化剂为有机锡,增塑剂为邻苯二甲酸丁酯和邻苯二甲酸辛酯中的至少一种。
4.权利要求1~3任一项所述的一种用于嵌入式轨道的弹性混凝土的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将聚醚多元醇加入反应釜中,搅拌、升温至105℃~110℃,真空脱水1.5~3h,降温至70℃~80℃加入异氰酸酯、填充剂,缓慢升温至80℃~90℃后恒温反应3h~4h,真空脱泡20-30min,制得异氰酸酯封端的预聚体,降温冷却,制成A料备用;
(2)将石油沥青、4,4-二氨基-3,3-二氯苯基甲烷、偶联剂、消泡剂、防霉剂、抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV-327、增塑剂按比例配好,加热至100-125℃搅拌,真空脱水1-3h,降温至80-90℃加入催化剂,搅拌30-60min,冷却后制成B料备用;
(3)现场使用时,A料、B料和C料按比例称量准确,先将B料加入到A料中采用搅拌器搅拌2~3min,再加入C料搅拌混合均匀,注入到待浇注区域即可。
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