专利名称：聚氨酯弹性体道砟垫及其制备方法
技术领域：
本发明涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种聚氨酯弹性体道砟垫及其制备方法及使用该道砟垫的铁路道床和铁路。
背景技术：
铁路道床常指轨枕下面、路基上面铺设的道砟层，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，均勻地分布到路基基床面上，减少路基变形，保证行车安全。另外，道砟还有缓冲减震等作用。有砟铁路道床通用性特别好，建设成本非常低，因此使用范围非常广。有砟铁路道床的维修成本很高，除定期养护外，还必须定期利用停运天窗或中断铁路运输利用大型养护机械进行道床维修。这是因为在使用过程中，轨枕传递来的振动造成道砟颗粒在道床结构中的位置发生变化，并且道砟的尖锐边缘被逐渐磨平由锐变钝，并产生粉化，另外道砟的颗粒结构无法避免外部煤炭、尘土、流沙、垃圾等杂物进入道床，使道床发生板结，更严重的是道床发生沉降、翻浆冒泥或导致枕木或铁轨断裂等严重影响安全的问题。对于穿越市区的有砟铁路，铁路列车对居民区的振动和噪音扰民问题也颇受诟病。现有技术中已经出现了一些技术方案以解决有砟道床铁路振动所带来的运输可靠性和维修成本等问题，例如使用道砟垫等。道砟垫所使用的材料包括橡胶、多孔天然软木材料、聚氨酯复合橡胶纤维和橡胶颗粒材料以及聚氨酯微孔弹性体等。聚氨酯弹性体道砟垫由于具有不同寻常的耐久性和减震性能而备受推崇，例如Getzner公司以模压，粘结或混炼形式生产、切割后以片材形式使用和销售的Syloraer 和Sylodyn 道砟垫等。然而，目前的聚氨酯弹性体道砟垫难以适应有砟铁路道床所应用的复杂的环境条件等，预制的道砟垫也只能符合一种施工和使用要求，难以适应具体施工条件下对道砟垫不同性能、厚度和形状的要求，并且切割后的道砟垫也因为切割断面的存在而影响其使用性能和寿命。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种制备聚氨酯弹性体道砟垫的方法。根据本发明的一个实施例，所述方法包括步骤将包括下列组分的反应体系喷涂在一段铁路路基表面或一个道砟垫防护层的一个表面反应制备所述聚氨酯弹性体道砟垫a) 一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b) 一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000， 官能度为1-5 ；c) 一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d) 一种或多种发泡剂；和
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e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按 100%计。本发明的目的之一是提供一种聚氨酯弹性体道砟垫。根据本发明的一个实施例， 所述聚氨酯弹性体道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在一段铁路路基表面或一个道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a) 一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b) 一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000， 官能度为1-5 ；c) 一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d) 一种或多种发泡剂；和e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按 100%计。本发明的目的之一是提供一种铁路道床。根据本发明的一个实施例，所述铁路道床包括一个道砟层，一个道砟垫防护层，一个道砟垫，和一段铁路路基；所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间；其中，所述道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在所述铁路路基表面或所述道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a) 一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b) 一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000， 官能度为1-5 ；c) —种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d) 一种或多种发泡剂；和e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按 100%计。本发明的目的之一是提供一种铁路设施。根据本发明的一个实施例，所述铁路设施包括一段钢轨，多个轨枕，一个道砟层，一个道砟防护层，
一个道砟垫，和一段铁路路基；所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间，所述轨枕铺设在所述道砟层上，所述钢轨铺设在所述轨枕上，用于承载铁路机车荷载；其中，所述道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在所述铁路路基表面或所述道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a) 一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b) 一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000， 官能度为1-5 ；c) 一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d) 一种或多种发泡剂；和e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按 100%计。所述多元醇优选自下列的一种或多种聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和它们的任意混合物。所述扩链剂优选包括分子量在18-400的含活泼氢原子的化合物。所述发泡剂优选自下面的一种或多种水、卤代烃、烃类化合物和气体。所述道砟垫防护层优选包括聚丙烯无纺布(geo-textile)和/或玻璃纤维和/或其它增强网格织物。所述道砟垫防护层既可以是表面一层，也可以是整个包裹所制备的聚氨酯弹性体道砟垫。本发明的目的之一是根据本发明所提供的聚氨酯弹性体道砟垫在建造和/或维护铁路道床和铁路设施中的应用。本发明采用喷涂的方法在铁路路基表面喷涂制备聚氨酯微孔道砟垫或者在道砟垫防护层上喷涂形成道砟垫。这种技术方案可以根据现场情况对道砟垫进行机械性能、产品密度、厚度、形状做出相应的调整，相比现有技术中的成批预制道砟垫更能适应不同的和复杂的施工环境和施工条件，效率更高，并且所制备的道砟垫具有闭孔结构，再加上因为不需切割，不会出现容易受外界侵蚀的断面，减少了对聚氨酯弹性体结构的破坏，从而可以保证道砟垫的性能持久不变，使有砟道床能更好地减震、降噪、防止沉降，既可以减低建设成本，也可以降低维修养护成本。
图1是根据本发明的一个实施例的喷涂制备聚氨酯弹性体道砟垫的示意图；图2是根据本发明的一个实施例喷涂制备的聚氨酯弹性体道砟垫在铁路路基上的使用示意图。附图中所使用的相同的标号表示相同或相似的结构或功能。附图对本发明而言是说明性的而非限制性的。
具体实施例方式本发明提供了聚氨酯弹性体道砟垫及其制备方法。本发明通过采用喷涂的方式， 可以针对具体的和复杂的施工环境和施工条件调整制备合适机械性能、产品密度、厚度、形状的聚氨酯弹性体道砟垫，避免了预制产品的使用范围的局限性，又避免了预制产品的切割对聚氨酯弹性体道砟垫的破坏，使道砟垫的性能更加持久不变。所述聚氨酯弹性体道砟垫可以是将聚氨酯反应体系喷涂在铁路路基表面反应制得的，包括直接将聚氨酯反应体系喷涂在铁路路基表面反应制得，所制得的道砟垫与铁路路基粘附在一起，也包括将反应体系喷涂在一个铺设在铁路路基表面的承载物(如织物或网格等)上反应制得的，其中所述的承载物可以是铺设在铁路路基表面的，也可以是已承载有喷涂制备的道砟垫而移至铁路路基上的。在铁路路基因为有管道通过或其他的设施而不平整的情况下，本发明提供的技术方案可以方便的得到表面平整的道砟垫，而且可以在有管道通过的地方所喷涂的道砟垫的弹性也可以与其他地方有所区别，例如有更好的弹性寸。所述聚氨酯弹性体道砟垫也可以喷涂在道砟垫防护层的一个表面(与道砟相接触的面相背的面)制备，所制备的道砟垫和防护层粘附在一起。在喷涂时，道砟垫防护层的该面可以向上，在喷涂结束，聚氨酯弹性体道砟垫已经形成后，可以将道砟垫连同防护层翻转倒扣在铁路路基表面，使聚氨酯弹性体道砟垫介于铁路路基和道砟垫之间。道砟垫防护层通常由具有很好耐撕裂性能和穿刺性能的聚丙烯无纺布 (geo-textile)和/或玻璃纤维和/或其它增强网格织物组成，它可以对道砟垫起到防护作用，一方面防护层起到应力扩散作用，即当道砟通过防护层压在聚氨酯弹性体道砟垫上时， 防护层可将压力均勻扩散并传递入聚氨酯弹性体道砟垫，另一方面防护层可以保护聚氨酯弹性体道砟垫不被道砟的尖锐边缘刺破或划伤。图1是根据本发明的一个实施例的在道砟垫防护层上喷涂制备道砟垫的示意图。 聚氨酯弹性体反应组分分别存贮在容器10和容器20中。通过喷涂设备30，反应组分从喷头40喷至防护层50的表面，形成聚氨酯弹性体道砟垫60。调节进入喷涂设备30的来自容器10和容器20中的反应组分的体积或重量配比可以有效调节所制得的聚氨酯弹性体道砟垫的机械性能。根据需要，可以调整喷头40的位置就可以在防护层50的不同位置得到相同或不同厚度的聚氨酯弹性体。图2是根据本发明的一个实施例喷涂制备的道砟垫在铁路路基上的使用示意图。 如图所示，根据本发明制得的道砟垫60设置在铁路路基70上，在道砟垫60的上部是防护层50。在本实施例中，道砟垫60可以是根据图1中的实施例直接喷涂制备在防护层50 — 个表面的道砟垫，然后翻转倒扣在铁路路基70上的。道砟垫60也可以是将聚氨酯弹性体的反应体系中的各反应组分通过喷涂设备30直接喷涂在铁路路基70上制备，然后在其上铺盖一层防护层50，其中防护层50可以在喷涂制备聚氨酯弹性体完全固化之前覆盖，这样可以利用聚氨酯弹性体反应体系的粘结性直接结合在一起。防护层50的另一面(与道砟接触的面)将用于铺设道砟。如果需要制备聚氨酯弹性体道砟垫的喷涂区域比较狭小或集中，那么该区域的道砟垫还可以通过将聚氨酯反应体系的各反应组分浇注在该区域的方式制备。此情况下的浇注也可以视为是一种喷涂。本发明还提供了根据本发明提供的聚氨酯弹性体道砟垫在铁路建筑和维修养护中的应用，以及使用该聚氨酯弹性体道砟垫的铁路道床和铁路。本发明提供的一种铁路道床包括一个道砟层，一个道砟垫防护层，一个道砟垫，和一段铁路路基；所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间，其中的道砟垫为根据本发明提供的道砟垫。本发明提供的铁路设施包括一段钢轨，多个轨枕，一个道砟层，一个道砟防护层，一个道砟垫，和一段铁路路基； 所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间，所述轨枕铺设在所述道砟层上，所述钢轨铺设在所述轨枕上，用于承载铁路机车荷载；其中的道砟垫为根据本发明提供的道砟垫。本发明所提供的聚氨酯弹性体道砟垫、铁路道床和铁路设施可以有效减轻铁路荷载带来的振动和噪声等问题。本发明所采用的喷涂设备可以选用市场上的聚氨酯泡沫喷涂设备，所采用的喷枪也可以选用常规的喷枪。本发明所述反应体系包括一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物；一种多元醇或多种多元醇的混合物；一种或多种扩链剂；一种或多种发泡剂；和0.001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按100%计。该反应体系所制备的聚氨酯弹性体是微孔弹性体，具有良好的减震性能。所述多异氰酸酯包括一种多异氰酸酯或者多种多异氰酸酯的混合物。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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4。所述多异氰酸酯，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、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烷、六氢甲苯-2，4-二异氰酸酯、六氢甲苯-2，6-二异氰酸酯、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-二苯基甲烷_2，4- 二异氰酸酯、全氢化-二苯基甲烷-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-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)、二苯基甲烷-2，4’_二异氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷-，2，2’-二异氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷4，4’_ 二异氰酸酯(MDI)、 亚奈基-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。所述多异氰酸酯，还可以是用碳化二胺、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。所述多异氰酸酯，还可以是异氰酸酯封端预聚体.所述多元醇可以是一种多元醇或者多种多元醇的混合物。所述多元醇的平均分子量为100-10000，优选150-2000 ；官能度为1-5，优选2-3。本发明所述多元醇，优选但不限于聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、它们的混合物。
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所述多元醇包括小分子多元醇和聚醚多元醇，所述小分子多元醇优选但不限于， 多羟基化合物，例如水、乙二醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、它们的混合物。聚醚多元醇可以通过已知的工艺过程制备，例如，在催化剂存在下，由烯烃氧化物与起始剂多羟基醇反应制得。所述的催化剂，优选但不限于，碱性氢氧化物、碱性醇盐、五氯化锑、氟化硼合乙醚、双金属氰化物催化剂，它们的混合物。所述的烯烃氧化物，优选但不限于，四氢呋喃、环氧乙烷、1，2环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、2，3-环氧丁烷、氧化苯乙烯、它们的混合物。所述聚醚多元醇起始剂，优选但不限于，多羟基化合物，例如水、乙二醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、它们的混合物。所述聚酯多元醇，由二元羧酸或二元羧酸酐与多元醇反应制得。所述的二元羧酸， 优选但不限于，含2-12个碳原子的脂肪族羧酸，例如丁二酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷基羧酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、邻苯二甲酸、异酞酸、对苯二酸、它们的混合物。所述的二元酸酐，优选但不限于，邻苯二甲酸酐、四氯苯酐、马来酸酐、 它们的混合物。所述的多元醇，优选但不限于，乙二醇、二甘醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、 二丙二醇、1，3-甲基丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，10-癸二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、它们的混合物。所述聚酯多元醇，还包括由内酯制备的聚酯多元醇。所述由内酯制备的聚酯多元醇，优选但不限于，-己内酯所述的聚碳酸酯多元醇，优选但不限于，聚碳酸酯二醇。所述的聚碳酸酯二醇，可以由二醇与二烃基或二芳基碳酸酯或光气反应制得。所述的二醇，优选但不限于，1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、三聚甲醛二醇、它们的混合物。所述的二烃基或二芳基碳酸酯，优选但不限于，二苯基碳酸酯。所述扩链剂，通常选用分子量小于800的含活泼氢原子化合物，优选分子量为 18-400的含活泼氢原子化合物。所述含活泼氢原子化合物，优选但不限于，烷基二醇、二亚烃基二元醇、聚烷基多元醇、它们的混合物，例如乙二醇、1，4- 丁二醇、1，6-己二醇、1， 7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、二甘醇、二丙二醇、聚亚氧烷基乙二醇、 它们的混合物。所述含活泼氢原子化合物，也可以包括其它接枝或不饱和的烷基二醇、它们的混合物，例如1，2-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、2，2- 二甲基-1，3-丙二醇、2- 丁基 2-乙基-1，3-丙二醇、2- 丁烯-1，4- 二醇、2- 丁炔-1，4- 二醇、链烷醇胺、N-烷基二链烷醇胺如乙醇胺、2-丙醇胺、3-氨基-2，2-二甲基丙醇、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、它们的混合物。所述含活泼氢原子化合物，还可以包括脂肪族胺、芳香族胺、它们的混合物，例如1，2-乙二胺、1，3_丙二胺、1，4_ 丁二胺、1，6-己二胺，异佛尔酮二胺、1，4_环己二胺、N， N’ - 二乙基-苯基二胺、2，4- 二氨基甲苯、2，6- 二氨基甲苯、它们的混合物。所述制备聚氨酯的反应体系还包括发泡剂和催化剂。所述发泡剂，通常选用水、卤代烃、烃类化合物、气体。所述卤代烃，优选但不限于， 一氯二氟代甲烷、二氯一氟代甲烷、二氯氟代甲烷、三氯氟代甲烷、它们的混合物。所述烃类化合物，优选但不限于，丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、它们的混合物。所述气体， 优选但不限于，空气，二氧化碳、氮气、它们的混合物。所述催化剂，优选但不限于，胺类催化剂、有机金属催化剂、它们的混合物。所述的胺类催化剂，优选但不限于，三乙基胺、三丁基胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N, N, N，，N，-四甲基-乙二胺、五甲基二亚乙基-三胺、N，N-甲基苯胺、N，N- 二甲基苯胺、它们的混合物。所述的有机金属催化剂，优选但不限于有机锡类化合物，例如乙酸锡(II)、辛酸锡 (II)、乙基己酸锡、月桂酸锡、二丁基氧化锡、二丁基二氯化锡、二丁基二乙酸锡、二丁基马来酸锡、二辛基二乙酸锡、它们的混合物。所述催化剂的用量为制备聚氨酯的反应体系中的所有的多元醇(既包括作为反应组分的多元醇，也包括用作扩链剂的多元醇和其他组分中用到的多元醇)用量的0. OOl-IOwt. %0实施例本发明所公开的具体实施例和方法，其描述是示例性而非限制性的。上下文中提及的原料说明如下上下文中提及的原料说明如下Desmodur PF 聚醚型异氰酸酯预聚物，NCO含量23. 0 %，可由拜耳材料科技有限公司购得。ARCOL 3553 聚醚型多元醇，可由拜耳材料科技有限公司购得。Dabco 33LV 叔胺型催化剂，可由空气化工产品有限公司购得UL 32 金属有机锡类催化剂，可由迈图高新材料集团选用的高压喷涂机设备固瑞克/卡士马公司Graco-Gusmer聚氨酯/聚脲喷涂PU 喷涂机:H-XP2/H-XP3。实施例1将料温均为30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例体积比为100/50，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇ARCOL 3553和重量份为6份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为56的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 6份的催化剂33LV，0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 20发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为610Kg/m3，硬度为53_55绍A，静刚度 Cstat 为 0. 16N/W。实施例2将料温均为30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例体积比为100/50，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇ARCOL 3553和重量份为6. 71份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为56的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 2份的催化剂33LV，0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 10发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为660Kg/m3，硬度为55绍A，静刚度 Cstat 为 0. 17N/W。实施例3将料温均为30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例体积比为100/50，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇ARCOL 3553和重量份为6. 64份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为56的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 2份的催化剂33LV，0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 10发泡剂水。
所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为590Kg/m3，硬度为讨绍A，静刚度 Cstat 为 0. 19N/W。实施例4将料温均为25-30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例体积比为100/50，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇 ARCOL 3553和重量份为6. 27份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为56的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 2份的催化剂33LV， 0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 20发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为480Kg/m3，硬度为45绍A，静刚度 Cstat 为 0. 15N/W。实施例5将料温均为25-30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例体积比为100/50，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇 ARCOL 3553和重量份为6.0份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为56的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 6份的催化剂33LV， 0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 20发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为480Kg/m3，硬度为45绍A，静刚度 Cstat 为 0. 14N/W。实施例6将料温均为25-30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例重量比为100/52，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇 ARCOL 3553和重量份为6. 71份的乙二醇，和重量份为1.5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为57的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 2份的催化剂33LV， 0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 18发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为500Kg/m3，硬度为47绍A，静刚度 Cstat 为 0. 16N/W。实施例7将料温均为25-30°C的多元醇组分和异氰酸酯组分以比例重量比为100/52，通过高压喷涂机喷涂在一个防护层的表面。所使用的多元醇包括重量份为100份的三元醇 ARCOL 3553，重量份为6. 0份的乙二醇，重量份为1. 0份的1，4_ 丁二醇和重量份为1. 5份的二乙基甲苯。所使用的异氰酸酯为重量份为57的Desmodur PF0其他反应组分包括重量份为0. 6份的催化剂33LV，0. 02份的催化剂UL32 ；重量份为0. 18发泡剂水。所喷涂制得的聚氨酯道砟垫的性能密度为540Kg/m3，硬度为50绍A，静刚度 Cstat 为 0. 23N/W。表1是实施例1-7的各反应体系中的反应组分配比及对所喷涂制得的聚氨酯弹性体道砟垫的测试结果。从以上实施例描述及表1中的数据可以得出，调节反应组分在喷涂时的用量配比可以得到符合不同机械性能要求的聚氨酯道砟垫，因此根据本发明，可以非常快捷方便的根据具体环境下的铁路建筑要求制备所要求性能的聚氨酯弹性题道砟垫。表1 各实施例的反应组分及对所制得的聚氨酯弹性体道砟垫的测试结果
权利要求
1.一种制备聚氨酯弹性体道砟垫的方法，所述方法包括步骤将包括下列组分的反应体系喷涂在一段铁路路基表面或一个道砟垫防护层的一个表面反应制备所述聚氨酯弹性体道砟垫a)一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b)一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000，官能度为1-5 ；c)一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d)一种或多种发泡剂；和e)0.001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按100%计。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述多元醇选自下列的一种或多种聚醚多元醇、 聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和它们的任意混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述扩链剂包括分子量在18-400的含活泼氢原子的化合物。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述发泡剂选自下面的一种或多种水、卤代烃、烃类化合物和气体。
5.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述道砟垫防护层包括一层聚丙烯无纺布或一层增强网格织物。
6.一种聚氨酯弹性体道砟垫，所述聚氨酯弹性体道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在一段铁路路基表面或一个道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a)一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b)一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000，官能度为1-5 ；c)一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d)一种或多种发泡剂；和e)0.001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按100%计。
7.如权利要求6所述的道砟垫，其中，所述多元醇选自下列的一种或多种聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和它们的任意混合物。
8.如权利要求6所述的道砟垫，其中，所述扩链剂包括分子量在18-400的含活泼氢原子的化合物。
9.如权利要求6、7或8所述的道砟垫，其中，所述发泡剂选自下面的一种或多种水、 卤代烃、烃类化合物和气体。
10.如权利要求6、7或8所述的道砟垫，其中，所述道砟垫防护层包括一层聚丙烯无纺布或一层增强网格织物。
11.一种铁路道床，所述铁路道床包括 一个道砟层，一个道砟垫防护层， 一个道砟垫，和一段铁路路基；所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间；其中，所述道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在所述铁路路基表面或所述道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a)一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b)一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000，官能度为1-5 ；c)一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d)一种或多种发泡剂；和e)0.001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按100%计。
12.如权利要求11所述的铁路道床，其中，所述道砟垫防护层包括一层聚丙烯无纺布或一层增强网格织物。
13.—种铁路设施，所述铁路设施包括 一段钢轨，多个轨枕， 一个道砟层， 一个道砟防护层， 一个道砟垫，和一段铁路路基；所述道砟垫设置在所述铁路路基上，所述道砟垫防护层设置在所述道砟层和所述道砟垫层之间，所述轨枕铺设在所述道砟层上，所述钢轨铺设在所述轨枕上，用于承载铁路机车荷载；其中，所述道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在所述铁路路基表面或所述道砟垫防护层的一个表面反应制得的反应产物a)一种多异氰酸酯或多种多异氰酸酯的混合物，所述多异氰酸酯以通式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、或含8-15个碳原子的芳脂族烃基，η = 2-4 ；b)一种多元醇或多种多元醇的混合物，所述多元醇的平均分子量为100-10000，官能度为1-5 ；c)一种或多种扩链剂，所述扩链剂包括分子量小于800的含活泼氢原子化合物；d)一种或多种发泡剂；和e)0. 001-10%的一种或多种催化剂，以所述反应体系中的所有的多元醇重量按100%计。
14.如权利要求13所述的铁路设施，其中，所述道砟垫防护层包括一层聚丙烯无纺布或一层增强网格织物。
15.如权利要求6-10所提供的聚氨酯弹性体道砟垫在建造和/或维护铁路道床和铁路设施中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种聚氨酯弹性体道砟垫及其制备方法，以及应用该道砟垫的铁路道床及铁路设施。本发明所提供的聚氨酯弹性体道砟垫包括一种将包括下列组分的反应体系喷涂在一段铁路路基表面或一个道砟垫防护层的一个表面反应所得到的反应产物多异氰酸酯、多元醇、扩链剂、发泡剂和催化剂。本发明所提供的技术方案可以根据具体施工环境要求提供具有不同机械性能、形状、厚度、尺寸的道砟垫以适应各种铁路建筑施工和使用要求。
文档编号C08G101/00GK102191730SQ20101012063
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者庞永东, 张晨曦, 林仁杰, 谭湘 申请人:拜耳材料科技(中国)有限公司