一種高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種嵌縫膠及其制備方法，更具體地說涉及一種高速鐵路用聚氨酯嵌 縫膠及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前國內高速鐵路無砟軌道設計一般采用雙塊式無砟軌道，路基及單孔箱形橋段 落，在道床板單元內及單元之間設計有假縫和伸縮縫，以便混凝土道床板在受外界溫度變 化、載荷不均、相鄰部分變形差別較大、地基承載力存在差別等情況下能夠避免結構破壞。 為了防止水分從縫隙流入造成路基變形及腐蝕，伸縮縫中往往填有嵌縫材料。
[0003] 傳統的嵌縫材料是石油瀝青，但由于存在粘接效果差、易老化、使用周期短等缺 點，目前已很少使用。現有的嵌縫材料主要有聚硫、硅酮和聚氨酯三種，其中聚硫類材料耐 開裂、硬化性能差，不能長期使用，硅酮類材料粘接性能差，且成本較高，也不能大規模使 用。聚氨酯對混凝土材料粘接強度大，自身回彈性較好，且價格適中，比較適合用作嵌縫材 料。普通的聚氨酯嵌縫膠使用期限只有3~5年，難以滿足嵌縫材料長使用周期的要求。由 于高速鐵路及公路運行負荷大，為不影響其正常運行，應盡量減少維護頻率，因此，開發一 種耐候性突出、同時低溫性能良好的新型聚氨酯嵌縫膠，使用周期能達到15年以上，將會 產生巨大的經濟和社會效益。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題與不足，提供一種高速鐵路用聚氨 酯嵌縫膠及其制備方法。該產品具有比目前使用的聚氨酯嵌縫膠更優異的耐候性和耐低溫 性能，其正常使用壽命可達15年以上，可廣泛應用于高速鐵路路基混凝土道床板和其他混 凝土道路及結構。
[0005] 本發明的技術方案如下：
[0006] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，包括組分A和組分B，其所述的組分A各組成 的質量比為：
[0007] 低不飽和度高分子量多元醇 90~100份
[0008] 芳香族異氰酸酯 20~50份；
[0009] 所述的組分B各組成的質量比為：
[0010] 低不飽和度高分子量多元醇 100份 含氟多羥基聚合物 3~5份 填料 50~150份 擴鏈剤 3-15# 催化劑 0.5~1.0份；
[0011] 其中使用時A、B兩組分的質量配比為組分A:組分B=1:1.0~1:4.0。
[0012] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，其進一步的技術方案是所述的低不飽和度高 分子量多元醇選自聚醚多元醇、聚已內酯二醇、聚碳酸酯二醇或其混合物；所述低不飽和度 高分子量多元醇的分子量為3000-12000,不飽和度低于0. 01mmol/g。
[0013] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，其進一步的技術方案還可以是組分A中所述 的芳香族異氰酸酯為二苯基甲烷-4, 4' -二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸 酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、經碳化二亞胺改性的上述多異氰 酸酯中的一種或一種以上。
[0014] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，其進一步的技術方案還可以是所述的填料為 色漿、輕媽、高嶺土、膨潤土、云母粉、抗氧劑、紫外線吸收劑、消泡劑、偶聯劑或其組合物。再 進一步的技術方案是所述的消泡劑優選為二甲基硅油，所述的偶聯劑型號優選為KH-550、 KH-560〇
[0015] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，其進一步的技術方案還可以是所述的擴鏈劑 為1，4- 丁二醇、1，3-丙二醇、二甲硫基甲苯二胺、3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基-二苯基甲 烷、二乙醇胺、三乙醇胺、三羥甲基丙烷或其組合物，所述的催化劑為有機錫催化劑、有機鉍 催化劑、有機鋅催化劑或其組合物。
[0016] 本發明的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，其進一步的技術方案還可以是所述的含氟多 羥基聚合物其Mn= 8000~15000,其中單體原料為含羥基丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯類和丙 烯酸酯，具體如下：
[0017] 所述的含羥基丙烯酸酯為甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸-2-羥 乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯中的一種或幾種；
[0018] 所述的含氟丙烯酸酯類為甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸四氟丙酯、甲基丙烯 酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一種或幾種；
[0019] 所述的丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯中的一種或幾種。
[0020] 本發明上述的高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠的制備方法，其包括以下步驟：
[0021] 組分A的制備：將低不飽和度高分子量多元醇加入反應釜內，攪拌，升溫至110~ 120°C，真空脫水1. 5~2h，降溫至60°C以下，加入芳香族異氰酸酯，升溫至75~80°C，反 應2~3h;測定體系的NC0含量達到預定值時，停止反應；反應完成后，降溫并真空脫泡 30min，出料，得聚氨酯預聚體，即為組分A;
[0022] 含氟多羥基聚合物的制備：反應釜中加入含羥基丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯、丙烯酸 酯以及引發劑，攪拌，升溫至70~80°C，反應lh，真空條件脫除溶劑，即得到含氟多羥基聚 合物；
[0023] 組分B的制備：在反應釜內按配比加入低不飽和度高分子量多元醇、含氟多羥基 聚合物、擴鏈劑、填料，攪拌分散均勻，加熱到110~120°C，真空脫水lh;然后降溫，加入催 化劑，混合分散，待降至室溫后出料，得固化劑組分，即組分B;
[0024] 高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠的制備：使用時將按質量配比的A、B兩組分調配均勻后 即可。
[0025] 通過在B組分中加入自制的含氟多羥基聚合物，將氟元素引入到聚氨酯嵌縫膠， 從而賦予產品更優異的耐老化性能、耐低溫性能以及耐水、耐腐蝕性。含氟多羥基聚合物采 用丙烯酸酯類及其衍生物單體聚合而成，分子量較低，有利于提高其可分散性。同時分子中 存在的大量羥基有利于其與聚醚多元醇相容，并能夠參與到聚氨酯預聚體的固化過程，最 終將氟原子通過化學鍵的方式連接到聚氨酯分子中。
[0026] 與現有技術相比本發明具有以下有益效果：
[0027] (1)本發明在聚氨酯嵌縫膠體系中引入了含氟聚合物，該聚合物制備方法簡單，用 量較少，整體成本較低。由于含氟聚合物中C-F鍵的強極性導致其穩定性極佳，耐熱、耐老 化、耐低溫、耐腐蝕、耐水等性能突出，可有效避免聚氨酯材料存在的吸水開裂以及低溫脆 化現象，從而賦予聚氨酯嵌縫膠更長的使用期限。
[0028] (2)本發明采用芳香族異氰酸酯作為原料，由于其分子中含有苯環結構，分子結構 對稱性較好，所得制品強度較大。同時由于苯環的空間位阻效應明顯，可賦予制品良好的柔 韌性和伸長率。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0030] 本發明所述的新型高速鐵路用聚氨酯嵌縫膠，由A、B兩組分構成。組分A由低不 飽和度高分子量多元醇和芳香族異氰酸酯在一定時間和溫度下反應制得。組分B包含低不 飽和度高分子量聚醚多元醇、含氟多羥基聚合物、擴鏈劑、色漿、輕質碳酸鈣、抗氧劑、紫外 線吸收劑、消泡劑和偶聯劑。其中含氟多羥基聚合物由含羥基丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯和丙 烯酸酯三者自由基共聚后脫除溶劑制得。將A、B按質量比混合均勻，固化后即得到聚氨酯 嵌縫膠。該嵌縫膠耐老化性和低溫性能突出，使用期限可達15年以上。
[0031] 實施例1
[0032] 本發明所述的聚氨酯嵌縫膠，由A、B兩組分構成。
[0033] 組分A的制備：將100份的低不飽和度高分子量聚醚多元醇加入反應釜內，攪拌， 升溫至110°C，真空脫水2h，降溫至60°C以下，加入25份的二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)， 升溫至75°C，反應2-3h。測定體系的NC0含量達到預定值時，停止反應。反應完成后，降溫 并真空脫泡30min，出料，得聚氨酯預聚體，即為A組分。
[0034] 組分B的制備：反應釜內按配比加入低不飽和度高分子量聚醚多元醇100份、含氟 多羥基聚合物3份、擴鏈劑3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基-二苯基甲烷12份、填料，攪拌分散 均勻，加熱到ll〇°C，真空脫水lh。然后降溫，加入0. 5份有機錫催化劑、1份偶聯劑KH-560 和適量消泡劑二甲基硅油，混合分散，待降至室溫后出料，得固化劑組分，簡稱B組分。
[0035] 其中，含氟多羥基聚合物的制備如下：將甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚 酯、丙烯酸正丁酯三者按照1:1:1的摩爾比加入到反應釜，加入1 %引發