专利名称：一种热固性树脂组合物及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种热固性树脂组合物，特别是一种用于CRTS III型板式无砟轨道路 基板间连接的热固性树脂组合物。此外，本发明还涉及上述热固性树脂组合物的制备和使 用方法。
背景技术：
近年来我国高速铁路建设事业获得了突飞猛进的发展，无论是已建成的通车里程 或是在建线路均处于世界前列。目前我国高速铁路的建设模式主要有两种结构形式，一种是采用日本技术的CRTS I型轨道技术，其主要特征为在钢筋混凝土路基或桥梁基座上将轨道板预先调高支撑，在 轨道板与基座间放置聚酯无纺织布灌注袋，并将袋中充填具有一定弹性的乳化浙青砂浆， 在两块轨道板之间的定位与热胀冷缩则是通过设在轨道板之间的凸形挡台予以解决，在混 凝土凸形挡台与轨道板之间灌注具有较好弹性与耐久性的填充树脂，固化后实现其对轨道 板的定位与减震作用。另一种是采用德国技术的博格板或双块式轨道，即CRTS II型板模式，该模式在混 凝土基座上先粘贴无纺织布滑动层，然后架设轨道板并进行调高，板与板之间用钢筋连在 一起，调高后灌注高模量浙青砂浆混凝土，养护后对轨道板整体进行打磨，成为高精度的整 体板。上述两种板型经过我国铁路建设与运营实践发现各有其优缺点。CRTS I型板模 式与CRTS II型板模式相比具有造价相对较低，易于维修的特点，但也存在灌注的乳化浙青 砂浆强度低易于老化破损，且装袋灌注在砂浆袋与轨道板间特别是边角密贴性差，可存在 间隙在列车运行时可产生上下拍打，长期运行后造成损伤掉块，使维修工作量加大。CRTS II型板模式与CRTS I型板模式相比需要进行整体打磨，设备要求高，造价 相对也高，另一方面该板型一旦发生路基沉降、变形对其维修将难以进行。针对上述板型的不足，我国铁路建设、设计、研究、施工单位结合我国国情，汲取两 种板型各自的优点，克服其不足，开发出具有自主知识产权产权的新型高速铁路建设轨道 板型模式，经过成灌城际铁路的成功实践，已定名为CRTS III型轨道板技术模式。该新技术模式在桥梁上采用板与板之间分离模式，在桥梁混凝土基座铺设滑动 层，滑动层与轨道板间间灌注自密式混凝土，轨道板与轨板之间不进行连接保持自由状态。 但在缺乏刚性连接的路基则需要进行连接，除了板间少量钢筋连接外，板与板之间还需采 用合适的材料进行连接，以消除泥土路基的可能变形。目前合适的连接材料还有待开发，板 与板之间如采用水泥进行刚性连接，则这种整体板无法进行热应力补偿，在温度变化热应 力作用下可能使轨道板整体发生开裂。为解决上述连接问题，需要开发一种具有合适弹性模量与压缩强度的板间连接材 料，该连接材料必须具有施工方便，对两轨道板具有较强的粘接力，以避免轨道板与连接材 料在温度下降时产生的收缩拉伸应力使粘结层发生脱离；为了保证连接树脂不发生开裂，该连接材料还应具有合适的弹性与断裂延伸率，其有限厚度内允许的弹性拉伸形变量应大 于在温度变化时轨道板的收缩量，以保证连接材料不产生开裂或失去弹性。为了进行热补 偿，在该连接材料施工结束后还需对轨道板进行张拉，施加预加应力，将连接材料进行适度 压缩，其压缩量应在连接材料的弹性变形范围，这样在轨道板温度下降产生收缩时压缩变 形量正好释放出来进行补偿。为了保证轨道板张拉施工进度，该连接材料还应具有强度上 升较快，压缩与拉伸弹性模量合适的特征，即保证在轨道板张拉时既生产一定的形变量又 不至于变形过大，失去弹性。由于该轨道板连接材料的特殊要求，现有材料无论是环氧树 脂、聚氨酯树脂还是不饱和树脂或热塑性弹性体材料均不能完全满足上述性能要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对CRTS III型轨道板间连接材料的特殊要求，提 供一种热固性树脂组合物，作为铁路板式无砟轨道路基板间连接材料，充分满足了连接材 料对混凝土轨道板较强的粘结性、合适的弹性与压缩强度与模量、耐老化、耐疲劳等综合性 能要求，且具有良好的施工工艺性能，可满足不同气候条件，不同施工工况的要求。为解决上述技术问题本发明的技术方案如下一种热固性树脂组合物，包括A、B 两类物质，所述B类物质为固化剂，所述A物质与B物质的质量比为100 1 100，所述A 类物质由以下按重量份数计的组分组成热固性树脂100份，填料10-600份，颜料1 10 份，活性或非活性稀释剂0 100份，紫外线吸收剂0 5份，抗氧剂0 5份，消泡剂0 2份，偶联剂0 5份。所述的热固性树脂为缩水甘油醚型环氧树脂或环氧改性聚氨酯树脂，或环氧树脂 与不饱和脂肪酸反应形成的乙烯基树脂及其改性物。所述的乙烯基树脂为分子量为300 1000的双酚A、双酚F环氧树脂或脂环族缩 水甘油醚与丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸或顺丁烯二酐不饱和脂肪酸反应产物，并以烯 类单体进行稀释，所述聚氨酯树脂为聚醚或聚酯多元醇与脂肪族，或聚醚或聚酯多元醇与 芳香族二异氰酸酯的反应产物。所述的环氧树脂为分子量为340-800的双酚A、双酚F或脂环族缩水甘油醚，或上 述环氧树脂与聚氨酯树脂进行增韧改性，或上述环氧树脂与柔韧性环氧树脂的混合物，并 且上述环氧树脂以活性稀释剂进行稀释的低粘度环氧树脂。上述环氧改性聚氨酯树脂为在环氧树脂分子链上引入端羟基链段作为A组分，异 氰酸酯或其预聚物作为固化剂B组分，A、B组分使用时进行充分混合后反应形成环氧改性 聚氨酯树脂。A组分可通过以下制备方法制得在一种环氧树脂或多种环氧树脂混合物中 加入占环氧树脂重量0. 1 100 %的端羟基化合物，再加入比占环氧树脂重量0 5 %的催 化剂，在50 180°C下反应0. 5 5小时，然后加入颜填料、活性稀释剂与其他助剂，经研磨 分散制得。其中端羟基化合物为分子量100 10000的端羟基聚醚多元醇、C2-18 二元或 多元醇、一(二、三)乙醇胺等。其中催化剂为路易斯酸，如三氟化硼、三氯化铝、四氯化锡， 碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾等。上述热固性树脂组合物，其中颜料为碳黑或氧化铁黑与钛白粉。上述环氧树脂组合物，其中填料为氧化硅、氧化铝或氧化钙，还可以加入短切玻璃 纤维或碳纤维。加入填料的作用除降低热固性树脂组合物的生产成本外还可起到降低树脂固化过程的体积收缩的作用，纤维状填料在组合物中还可作为骨架材料进行增强，防止树 脂组合物在长期使用中出现开裂。填料主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝或碳酸钙、滑 石粉、云母粉、高岭土的混合物粉末，加入量优选50 100份，填料粒度为100 2000目， 优选200 800目。 上述热固性树脂组合物，其中活性稀释剂为带环氧基团的脂肪族单或多缩水甘油 醚、脂环族单或多缩水甘油醚、芳香族单或多缩水甘油醚，环氧当量为100 2000g/mol， 粘度为1 lOOOmpa. s25°C ；或者是可进行自由基聚合的苯乙烯、丙烯酸酯，粘度为1 IOOOmpa. s25°C。可以选择活性稀释剂为粘度l-300mpa. s25°C的脂肪族单缩水或多缩水醚、 芳香族单缩水或多缩水醚、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等不饱和脂肪酸上述热固性树脂组合物，其中紫外线吸收剂为二苯甲酮类衍生物如UV531等，加 入量优选0.5 1.5份。上热固性树脂组合物，其中抗氧剂为位阻酚或亚磷酸酯，加入量优选1 2份。上述热固性树脂组合物，其中消泡剂为硅烷类消泡剂，加入量优选0. 1 0. 5份。上述环氧树脂组合物，其中偶联剂为端胺基或环氧基硅烷或钛酸酯偶联剂，加入 量优选1 2份。上述热固性树脂组合物，所述的B类物质固化剂为一种或几种下述的混合物胺 类固化剂、改性胺类固化剂、有机过氧化物、脂肪族或芳香族二异氰酸酯或脂肪族、芳香族 二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇反应产物。其中与环氧树脂相配套的固化剂为胺类固化 剂、改性胺类固化剂中的一种或几种的混合物。胺类固化剂为脂环族胺类固化剂、脂肪族 胺类固化剂、芳香族胺类固化剂。脂环族胺类固化剂包括异弗尔酮二胺(IPDA)、环己二胺。 脂肪族胺类固化剂包括二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、多亚乙基多胺。芳香族胺类固化剂包 括间苯二胺、间苯二甲胺。上述胺类固化剂的改性方法包括与环氧化物加成、与不饱和双 键的迈克尔加成、与饱和或不饱和一元或多元羧酸的酰胺化反应以及与酚醛化合物的曼尼 基加成。其中固化剂优选脂环族或脂肪族胺类固化剂及其改性物，其固化物具有较好的耐 候性。改性胺类固化剂活泼氢当量为20 400g/mol，优选50 200g/mol，粘度为10 IOOOOOmpa. s25°C，优选 200 20000mpa. s25°C。上述热固性树脂组合物，其中与聚氨酯树脂相配套的固化剂为异氰酸及其预聚 物，包括脂肪族、脂环族与芳香族二异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、己 二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯等。上述热固性树脂组合物，其中与乙烯基树脂相配套的 固化剂为有机过氧化物如过氧化物甲乙酮、环己酮、苯甲酰及其复合物等。本发明所要解决的另一技术问题是提供上述热树脂组合物的制备方法上述热固性树脂组合物，在5 180°C下，在10 3000转/分搅拌速度下，将A类 物质所有组分搅拌混合研磨0. 1 10小时，包装后作为A类；固化剂包装后作为B类。实际生产中，可用搪瓷反应搅拌釜、不锈钢反应搅拌釜、高速分散机或三辊研磨机 将A类物质所有组分进行搅拌混合研磨，包装后作为A类。优选高速分散机混合，也可在反 应搅拌釜或高速分散机先进行搅拌混合，然后在三辊研磨机进行分散则效果更好。本发明还要解决的一个技术问题是提供上述热树脂组合物作为CRTS III型铁路板 式无砟轨道板间连接材料的使用方法
(1)轨道板精确调高与定位后将两轨道板之间的预留间隙底部用硬质泡沫塑料封 牢，并用专用模板将预留间隙的两边封牢，使灌注液体不能向轨道板下与两边渗漏，两轨道 板之间钢筋的联结器与剪力板部分，用涂有脱模剂的模板隔开；(2)搅拌胶粘剂(如采用环氧树脂型连接树脂则不需要)充分混合后涂刷在两轨 道板的两端；(3)待涂刷的胶粘剂凝胶后开始搅拌连接树脂，搅拌均勻后灌注在除连接器隔离 部分的两板间间隙；(4)待灌注的连接树脂基本固化(在室温下固化10-12小时)，上好连接器，对轨 道板施加一定力进行张拉，使灌注的连接树脂产生0.001-1%弹性压缩变形；(5)轨道板两边立模灌注自密式混凝土，并进行养护形成强度；(6)搅拌连接树脂，取出第一次在连接器间设置的阻挡模板，将连接树脂灌注在轨 道板间的连接器与剪力板位置，将其封闭保护；(7)在灌注好的连接树脂表面涂刷耐紫外线的保护涂料。本发明提供了一种用于CRTS III型铁路板式无砟轨道轨道板间连接的热固性树脂 组合物，该组合物对水泥构件具有良好粘结力、良好耐紫外线辐照、耐湿热老化、耐化学腐 蚀，且具有一定弹性和机械强度，是目前较优的铁路CRTS III型板式无砟轨道板间的连接材 料，且该组合物的制备方法操作简单，易于产业化。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步详述。实施例1在高速分散混料罐中，投入双酚A型环氧树脂(E-51) 100kg，缩水甘油醚型柔韧 性环氧树脂(常熟佳发化学有限公司JEf-0221)20kg，己二醇缩水甘油醚型环氧树脂(常 熟佳发化学有限公司JX-025) 15kg，碳黑0. 1kg，滑石粉100kg，消泡剂A_530(德国毕克化 学)0. 1kg，偶联剂KH-5601kg，在转速1000 1600转/分，25 40°C下混合1小时，出料 包装作为A组分，黏度2 IOOOmpa. s，25°C。在反应釜中加入异佛尔酮二胺(IPDA) 340g,搅拌升温至60 80°C，滴加脂环族缩 水甘油醚环氧树脂(常熟佳发化学有限公司JEw-0110)85kg，丁基缩水甘油醚(BGE) 160kg, 维持反应3 5小时，加入抗氧剂IOlOlOg, -0. IMPa下脱泡出料作为B类，黏度1500mpa. s j 2 5 C- ο轨道板精确调高与定位后将两轨道板之间的预留间隙底部用硬质泡沫塑料封牢， 并用专用模板将预留间隙的两边封牢，使灌注液体不能向轨道板下与两边渗漏，两轨道板 之间钢筋的联结器与剪力板部分，用涂有脱模剂的模板隔开。封模结束后开始搅拌上述板 间连接树脂，取上述A组分20kg，在搅拌桶用手持电动搅拌器搅拌分散后倒入配套的B组分 5kg，继续搅拌2-10分钟后倒入到连接板缝，A、B混合后粘度为14000mpa. s25°C，可使用期 25°C为1小时，凝胶时间为2小时，初固化时间为8小时。灌注完成12小时后上好连接器 螺栓，对轨道板进行张拉，施加压力3-5Mpa，连接树脂预压缩量0. 5-lmm。轨道板张拉完成 后在轨道板两侧面用钢板封模，灌注自密式混凝土，待灌注的混凝土干燥后再用上述树脂 灌注连接器部分，并用耐紫外线性能优良的表面保护涂料进行覆盖。固化后的板间连接树脂表面光洁，与轨道板两边连接良好无裂缝。取上述连接树脂混合料浇注相应拉伸、压缩测 试样模具，在不同固化时间测试浇注体强度性能指标如表1。表1、实例1连接树脂性能
权利要求
一种热固性树脂组合物，包括A、B两类物质，所述B类物质为固化剂，其特征在于所述A物质与B物质的质量比为100∶1～100，所述A类物质由以下按重量份数计的组分组成热固性树脂100份，填料10 600份，颜料1～10份，活性或非活性稀释剂0～100份，紫外线吸收剂0～5份，抗氧剂0～5份，消泡剂0～2份，偶联剂0～5份。
2.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述的热固性树脂为缩水 甘油醚型环氧树脂或环氧改性聚氨酯树脂，或环氧树脂与不饱和脂肪酸反应形成的乙烯基 树脂及其改性物。
3.根据权利要求2所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述的环氧树脂为分子量 为340-800的双酚A、双酚F或脂环族缩水甘油醚，或上述环氧树脂与聚氨酯树脂进行增韧 改性，或上述环氧树脂与柔韧性环氧树脂的混合物，并且上述环氧树脂以活性稀释剂进行 稀释的低粘度环氧树脂。
4.根据权利要求2所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述的乙烯基树脂为分子 量为300 1000的双酚A、双酚F环氧树脂或脂环族缩水甘油醚与丙烯酸、甲基丙烯酸、顺 丁烯二酸或顺丁烯二酐不饱和脂肪酸反应产物，并以烯类单体进行稀释，所述聚氨酯树脂 为聚醚或聚酯多元醇与脂肪族，或聚醚或聚酯多元醇与芳香族二异氰酸酯的反应产物。
5.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述活性稀释剂为带环氧 基团，环氧当量为100 2000g/mol，粘度为1 lOOOmpa. s25°C脂肪族单或多缩水甘油醚、 脂环族单或多缩水甘油醚、芳香族单或多缩水甘油醚；或者是粘度为1 lOOOmpa. s25°C可 进行自由基聚合的苯乙烯、丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述的颜料为碳黑或氧化 铁黑与钛白粉，填料为10-2000目主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝或碳酸钙、滑石 粉、云母粉、高岭土的混合物粉末。
7.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物，其特征在于所述的B类物质固化剂为 一种或几种下述的混合物胺类固化剂、改性胺类固化剂、有机过氧化物、脂肪族或芳香族 二异氰酸酯或脂肪族、芳香族二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇反应产物。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述的热固性树脂组合物的方法，其特征在于在 5 180°C，10 3000转/分搅拌速度下，将A类物质所有组分搅拌，真空状态下混合0. 1 10小时，包装后作为A类；固化剂包装后作为B类。
9.一种权利要求1-8任一项所述的热固性树脂组合物作为铁路板式无砟轨道板间弹 性填充连接材料的使用方法，其特征在于包括以下步骤(1)轨道板精确调高与定位后将两轨道板之间的预留间隙底部用硬质泡沫塑料封牢， 并用专用模板将预留间隙的两边封牢，使灌注液体不能向轨道板下与两边渗漏，两轨道板 之间钢筋的联结器与剪力板部分，用涂有脱模剂的模板隔开；(2)搅拌胶粘剂，充分混合后涂刷在两轨道板的两端；如采用环氧树脂型连接树脂则 不需要搅拌胶粘剂；(3)待涂刷的胶粘剂凝胶后开始搅拌连接树脂，搅拌均勻后灌注在除连接器隔离部分 的两板间间隙；(4)将待灌注的连接树脂固化10-12小时，待其基本固化，上好连接器，对轨道板施加 一定力进行张拉，使灌注的连接树脂产生0. 001-1%的弹性压缩变形；(5)轨道板两边立模灌注自密式混凝土，并进行养护形成强度；(6)搅拌连接树脂，取出第一次在连接器间设置的阻挡模板，将连接树脂灌注在轨道板 间的连接器与剪力板位置，将其封闭保护；(7)在灌注好的连接树脂表面涂刷耐紫外线的保护涂料。
全文摘要
本发明公开了一种热固性树脂组合物及其制备和使用方法，该组合物包括A、B两类物质，所述B类物质为固化剂，A物质与B物质的质量比为100∶1～100，A类物质由以下按重量份数计的组分组成热固性树脂100份，填料10-600份，颜料1～10份，活性或非活性稀释剂0～100份，紫外线吸收剂0～5份，抗氧剂0～5份，消泡剂0～2份，偶联剂0～5份；在5～180℃，10～3000转/分搅拌速度下，将A类物质所有组分搅拌，真空状态下混合0.1～10小时，包装后作为A类；固化剂包装后作为B类，所得组合物作为铁路板式无砟轨道板间弹性填充连接材料，具有良好粘结力、良好耐紫外线辐照、耐湿热老化、耐化学腐蚀，且具有一定弹性和机械强度。
文档编号C08L75/04GK101985514SQ20101053119
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者梁平辉, 苏浩, 邓卫东 申请人:常熟佳发化学有限责任公司