聚氨酯组合物以及聚氨酯道碴道床的维修方法
【专利摘要】本发明提供一种用于维修聚氨酯道碴道床的聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物包含：氨基起始的聚醚多元醇、短链聚醚多元醇和长链聚醚多元醇。本发明提供的聚氨酯制得的泡沫具有良好的拉伸强度和硬度，可以用于支撑枕木，从而修复沉降的聚氨酯道床。
【专利说明】聚氨酯组合物以及聚氨酯道碴道床的维修方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于维修聚氨酯道碴道床的聚氨酯组合物，以及使用该聚氨酯组合物维修聚氨酯道碴道床的方法。
【背景技术】
[0002]铁路道床常指轨枕下方、路基上方铺设的道碴层，它是轨道框架的基础，主要作用是支承轨枕，把钢轨和轨枕传来的巨大铁路车辆荷载，均匀地分布到路基基床面上，减少路基变形，保证行车安全。有道碴层的铁路道床也称为道碴道床。另外，道碴道床还有缓冲减震等作用。道碴道床通用性特别好，建设成本非常低，因此使用范围非常广。
[0003]在高速和重载列车通过时，巨大载荷将通过铁轨和枕木转变成为对道碴道床的巨大冲击。为防止道碴道床中的道碴石料发生碰撞、移位和破碎沙化，常向道碴石料中浇注聚氨酯，聚氨酯迅速渗入石料间隙后发泡，包裹石料，形成一种以道碴石料为基体、聚氨酯泡沫填充其间空隙的复合结构。具有该复合结构的聚氨酯道碴道床是特别适于承受高速和重载列车载荷，具有承受高负荷和高冲击能量吸收的特性，非常耐用且在动态负荷下具有很闻的回弹性。
[0004]然而，聚氨酯道碴道床使用一段时间后，在长时间的震动载荷作用下、被水浸泡或者地面自然沉降，会导致道床发生沉降。为保证聚氨酯道碴道床均匀传布载荷、提高轨道纵横向阻力和弹性等功能的正常发挥，必须对沉降的道床进行维修。
[0005]目前已有的有碴道床 维修方法有主要使用捣固机来进行捣固作业，起到升高轨道的作用；但是对于聚氨酯道碴道床，由于道碴已经由聚氨酯泡沫稳定，致使捣固机无法进行捣固作业。
[0006]因此现在仍需要一种能对沉降的聚氨酯道碴道床进行维修的方法。
[0007]发明概述
[0008]本发明一方面提供了一种用于维修聚氨酯道碴道床的聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物包含:
[0009](a) 一种或多种多异氰酸酯；
[0010](b)聚醚多元醇混合物，所述聚醚多元醇混合物包含:
[0011](bl)第一聚醚多元醇，所述第一聚醚多元醇选自以胺为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为2-6，羟值为10-1200mgK0H/g ；
[0012](b2)第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为2-3，羟值为10-120mgK0H/g ；
[0013](b3)第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为3-8，羟值为150-1200mgK0H/g ；
[0014]其中所述第一聚醚多元醇的含量为10-60wt%，所述第二聚醚多元醇的含量为l-70wt%，所述第三聚醚多元醇的含量为10-70wt%，以所述聚醚组合物的总重量为IOOwt % 计。[0015]在本发明一个实施例中，所述第一聚醚多元醇的官能度为4-6，羟值为300-1000mgK0H/g ;优选地，述第一聚醚多元醇的官能度为4，羟值为400-800mgK0H/g ;优选地，所述第一聚醚多元醇的含量为30-60wt%,以所述聚醚组合物的总重量为100wt%计。
[0016]在本发明另一个实施例中，所述第二聚醚多元醇的官能度为2-3，羟值为25-60mgK0H/g，优选地，所述第二聚醚多元醇的含量为10_30wt %，以所述聚醚组合物的总重量为IOOwt %计。
[0017]在本发明又一个实施例中，所述第三聚醚多元醇的官能度为3-6，羟值为150-900mgK0H/g ;优选地，所述第三聚醚多元醇的官能度为3_5，羟值为250-700mgK0H/g ；优选地，所述第三聚醚多元醇的含量为30-50wt%,以所述聚醚组合物的总重量为IOOwt%计。
[0018]在本发明还一个实施例中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或其组合。
[0019]本发明另一方面提供了一种聚氨酯道碴道床维修方法，所述聚氨酯道碴道床上设置有支持轨道的轨枕，所述方法包括向所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间中浇注上述的聚氨酯组合物，使得所述聚氨酯组合物固化后填充所述空间。
[0020]在本发明一个实施例中，所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间为将所述轨枕抬高至预定的位置后在所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间形成的空间，优选地，所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间的高度为约IOmm至100mm。
[0021]在本发明另一个实施例中，所述方法还包括向所述空间中施用增强材料的步骤，优选地，所述增强材料选自:无碱玻璃布、无纺布、织物、玻璃纤维、碳纤、芳纶纤维、石块、砖块、混凝土块、金属块、橡胶粒、塑料粒、黄沙、玻璃微珠以及它们的组合。
[0022]本发明还一方面涉及一种铁路设施，包括轨枕和聚氨酯道碴道床，其中在所述轨枕和所述聚氨酯道碴层之间还设置有用于支撑所述轨枕的聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫上述聚氨酯组合物制备。
[0023]在本发明一个实施例中，所述聚氨酯泡沫的厚度为10至100mm。
[0024]在本发明另一个实施例中，所述聚氨酯泡沫的拉伸强度为2_40Mpa，硬度为30-90Shore A 和 40_80shore D。
[0025]在本发明又一个实施例中，所述聚氨酯泡沫的密度为0.4-1.5g/cm3，断裂伸长率为 2-55% ο
【具体实施方式】
[0026]聚氨酯组合物
[0027]本发明一方面提供了一种用于维修聚氨酯道碴道床的聚氨酯组合物，该聚氨酯组合物包括:
[0028](a) 一种或多种多异氰酸酯；
[0029](b)聚醚多元醇混合物，所述聚醚多元醇混合物包含:
[0030](bl)第一聚醚多元醇，所述第一聚醚多元醇选自以胺为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为2-6，羟值为10-1200mgK0H/g ；
[0031](b2)第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为2-3，羟值为10-120mgK0H/g ；
[0032](b3)第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为3-8，羟值为150-1200mgK0H/g ；
[0033]其中所述第一聚醚多元醇的含量为10-60wt%，所述第二聚醚多元醇的含量为l-70wt%，所述第三聚醚多元醇的含量为10-70wt%，以所述聚醚组合物的总重量为IOOwt % 计。
[0034]本发明的聚氨酯组合物不含有添加型小分子催化剂，在施用至有碴轨道上后，不会污染环境。另外形成的聚氨酯泡沫具有与枕木相似甚至更好的硬度和机械强度，因此可以支撑枕木，从而实现修复沉降的聚氨酯道碴道床。
[0035]本发明的聚氨酯组合物，包括单组分、双组分或多组分的聚氨酯组合物，优选使用双组分的聚氨酯组合物。双组分聚氨酯组合物包括以(a)多异氰酸酯为主的A组分以及包含聚醚多元醇混合物的B组分。
[0036]A组分包含一种或多种多异氰酸酯。所述多异氰酸酯可用通式R(NCO)n表示，其中R表示含2-18个碳原子的脂肪族烃基、含6-15个碳原子的芳烃基、含8-15个碳原子芳脂族烃基，η = 2-4 ο
[0037]多异氰酸酯优选但不限于，乙烯基二异氰酸酯、四亚甲基1，4_ 二异氰酸酯、己二异氰酸酯(HDI)、十二烷基1，2- 二异氰酸酯、环丁烷-1，3- 二异氰酸酯、环己烷-1，3- 二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、1-异氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烧、六氢甲苯-2,4- 二异氰酸酯、六氢苯基-1，3- 二异氰酸酯、六氢苯基-1，4- 二异氰酸酯、全氢化-二苯甲烷2，4_ 二异氰酸酯、全氢化-二苯甲烷4，4_ 二异氰酸酯、亚苯基1，3_二异氰酸酯、亚苯基1，4_ 二异氰酸酯、杜烯1，4_ 二异氰酸酯、均二苯乙烯均二苯乙烯1，4_ 二异氰酸酯、3，3- 二甲基4，4- 二苯基二异氰酸酯、甲苯_2，4- 二异氰酸酯(TDI)、甲苯-2，6- 二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-2，4’_ 二异氰酸酯(MDI)、二苯甲烷-2，2’-二异氰酸酯(MDI)、二苯甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯(M`DI)、亚萘基-1，5-二异氰酸酯(NDI)、它们的异构体、它们与它们的异构体之间的混合物；多异氰酸酯还优选为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或其组合，特别优选为二苯基甲烷二异氰酸酯。
[0038]多异氰酸酯还可以包括用碳化二胺、脲基甲酸酯、或异氰酸酯改性所得的异氰酸酯，优选但不限于，二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二胺改性的二苯甲烷二异氰酸酯、它们的异构体、它们与它们的异构体之间的混合物。
[0039]多异氰酸酯还可以选用异氰酸酯预聚物，异氰酸酯预聚物及其制备方法在本领域是众所周知的。所述预聚物的NCO含量,优选但不限于8-50wt.%,优选10-33wt.%。
[0040]B组分包含聚醚多元醇混合物(b)，该混合物包含以胺为起始剂制备的聚醚多元醇(第一聚醚多元醇)以及以多元醇为起始剂制备的长链聚醚多元醇(第二聚醚多元醇)和以短链聚醚多元醇(第三聚醚多元醇)。
[0041]所述第一聚醚多元醇是以胺为起始剂与环氧烷化合物反应所得的化合物。
[0042]当用于本发明时，术语“环氧烷化合物”通常是指具有如下通式(I):
[0043]
【权利要求】
1.一种用于维修聚氨酯道碴道床的聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物包含: (a)一种或多种多异氰酸酯； (b)聚醚多元醇混合物，所述聚醚多元醇混合物包含: (bl)第一聚醚多元醇，所述第一聚醚多元醇选自以胺为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为 2-6，羟值为 10-1200mgK0H/g ； (b2)第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为2-3，羟值为10-120mgK0H/g ； (b3)第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇选自以多元醇为起始剂制备的聚醚多元醇，官能度为3-8，羟值为150-1200mgK0H/g ； 其中所述第一聚醚多元醇的含量为10-60wt%，所述第二聚醚多元醇的含量为l-70wt %，所述第三聚醚多元醇的含量为10-70wt %，以所述聚醚组合物的总重量为IOOwt % 计。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述第一聚醚多元醇的官能度为4-6，羟值为 300-1000mgK0H/go
3.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其中所述第一聚醚多元醇的官能度为4，羟值为 400-800mgK0H/g。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氨酯组合物，其中所述第一聚醚多元醇的含量为30-60wt%,以所述聚醚组合物的总重量为100wt%计。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述第二聚醚多元醇的官能度为2-3，羟值为 25-60mgK0H/g。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述第二聚醚多元醇的含量为10-30wt%,以所述聚醚组合物的总重量为100wt%计。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述第三聚醚多元醇的官能度为3-6，羟值为 150-900mgK0H/g。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯组合物，其中所述第三聚醚多元醇的官能度为3-5，羟值为 250-700mgK0H/g。
9.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述第三聚醚多元醇的含量为30-50wt%,以所述聚醚组合物的总重量为100wt%计。
10.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或其组合。
11.一种聚氨酯道碴道床维修方法，所述聚氨酯道碴道床上设置有支持轨道的轨枕，所述方法包括向所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间中浇注根据权利要求1-10中任一项所述的聚氨酯组合物，使得所述聚氨酯组合物固化后填充所述空间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间为将所述轨枕抬高至预定的位置后在所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间形成的空间。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述轨枕与所述聚氨酯道碴道床表面之间的空间的高度为约IOmm至100mm。
14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括向所述空间中施用增强材料的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述增强材料选自:无碱玻璃布、无纺布、织物、玻璃纤维、碳纤、芳纶纤维、石块、砖块、混凝土块、金属块、橡胶粒、塑料粒、黄沙、玻璃微珠以及它们的组合。
16.一种铁路设施，包括轨枕和聚氨酯道碴道床，其中在所述轨枕和所述聚氨酯道碴层之间还设置有用于支撑所述轨枕的聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫根据权利要求1-10中任一项所述的聚氨酯组合物制备。
17.根据权利要求16所述的铁路设施，其中所述聚氨酯泡沫的厚度为10至100mm。
18.根据权利要求16所述的铁路设施，其中所述聚氨酯泡沫的拉伸强度为2-40Mpa，硬度为 30-90Shore A 和 40-80shore D。
19.根据权利要求16所述的铁路设施，其中所述聚氨酯泡沫的密度为0.4-1.5g/cm3,断裂伸长率为2-5 5%。
【文档编号】C08G18/76GK103709367SQ201210401554
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】张晨曦, 赵辉, 孙刚, 成浩, 何小强 申请人:拜耳材料科技(中国)有限公司