一种一体成型轨枕缓冲复合件及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种一体成型轨枕缓冲复合件及其制备方法和应用，属于城市轨道交通缓冲。

背景技术：

1、目前预制轨道成为了城市轨道交通的主流形式。随着城市轨道交通的提高运行速度、增加运行频次、提高运载能力、降低维护成本等更高需求，传统橡胶和常规聚氨酯缓冲垫的性能和服役寿命已经不能满足相关要求，需要频繁更换，导致线路维护成本居高不下，线路的运行也存在严重的安全隐患。另外，传统的轨枕完成工厂预制后，将常规形式聚氨酯缓冲垫通过铆钉、锚固或者粘贴等二次加工的方式固定于轨枕上，不仅工序复杂，而且聚氨酯缓冲垫与轨枕的连接质量也难以保障，在地震及地质断裂段等特殊情况下轨道板或轨枕与道床产生滑移后，可能出现聚氨酯缓冲垫抗剪破坏等情况。

技术实现思路

1、本发明的技术解决方案是：克服现有技术的不足，提出一种一体成型轨枕缓冲复合件及其制备方法和应用。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种一体成型轨枕缓冲复合件，该一体成型轨枕缓冲复合件的结构包括混凝土轨枕预制件、尼龙丝网、聚氨酯缓冲垫；

4、所述尼龙丝网的一端预埋在混凝土轨枕预制件的侧面，尼龙丝网的另一端预埋在聚氨酯缓冲垫的上端面；

5、所述尼龙丝网的厚度d为10mm，尼龙丝网预埋在混凝土轨枕预制件内部的厚度d1为4-6mm，尼龙丝网预埋在聚氨酯缓冲垫内部内部的厚度为d-d1，尼龙丝网的材质为聚酰胺，每平方米的尼龙丝网的质量为350-400g；

6、所述聚氨酯缓冲垫为聚氨酯微孔弹性体，厚度为25mm，密度为800-850kg/m3，拉伸强度≥3.0mpa，动静刚度比＜1.35，压缩永久变形≤5％；

7、制备聚氨酯缓冲垫的原料包括a组分和b组分；

8、所述a组分的原料包括聚醚多元醇ptmeg2000、扩链剂1，4-丁二醇(bdo)、发泡剂(h2o)、匀泡剂、催化剂(双(二甲氨基乙基)醚(bdmae)、平衡催化剂、二月桂酸二丁基锡(t12)和色浆，以a组分的原料总质量为100％计，各组分及其质量分数如下：

9、聚醚多元醇ptmeg2000 80％-90％

10、扩链剂1,4-丁二醇(bdo)10％-18％

11、发泡剂(h2o)0.08％～0.12％

12、匀泡剂 0.4％～0.8％

13、催化剂(双(二甲氨基乙基)醚(bdmae)0.10％～0.20％

14、二月桂酸二丁基锡(t12)0.010％～0.015％

15、平衡催化剂 0.5％～0.8％

16、色浆 0.5％～1％

17、所述匀泡剂为江苏美思德公司牌号为ak7703的匀泡剂；

18、所述的色浆为milliken x80lt牌号紫色色浆；

19、所述的平衡催化剂为上海德音化学有限公司的牌号为pc-77聚氨酯催化剂；

20、a组分中：

21、优选的，以a组分的原料总质量为100％计，各原料成分及其质量分数如下：

22、聚醚多元醇ptmeg2000 82％～87％

23、bdo 13％～16％

24、h2o 0.10％～0.12％

25、匀泡剂 0.5％～0.7％

26、bdmae 0.12％～0.15％

27、pc-77 0.6％～0.7％

28、t-12 0.012％～0.015％

29、色浆 0.6％～0.8％

30、将a组分的原料进行混合后得到a组分；

31、所述b组分是异氰酸酯与聚醚多元醇ptmeg1000在保护气体氛围中80-100℃下搅拌反应4-6h形成的-nco值在12-14之间的预聚体；

32、b组分中：

33、优选的，所述的异氰酸酯为二异氰酸酯，更优选的，所述的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)；

34、优选的，以制备所述b组分的原料总质量为100％计，各原料成分及其质量分数如下：

35、mdi 40％-50％；

36、聚醚多元醇ptmeg1000 50％～60％

37、优选的，所述保护气体为氮气；

38、a组分含有的活泼-h与b组分含有的-nco基团的摩尔比为1.00:0.98-1.03；其中，所述活泼-h为聚醚多元醇ptmeg2000中的活泼-h、bdo中-oh的活泼-h和h2o中活泼-h之和；b组分含有的-nco基团是指异氰酸酯与聚醚多元醇ptmeg1000反应之后形成的预聚体中的-nco；

39、优选的，a组分含有的活泼-h与b组分含有的-nco基团的摩尔比为1.00:1.00-1.02。

40、一种一体成型轨枕缓冲复合件的制备方法，该方法的步骤包括：

41、第一步，将a组分预热至30-35℃，b组分预热至40-45℃；

42、第二步，将模具加热到50-60℃，并在模具腔内和模具上盖上均匀涂抹脱模剂；

43、第三步，将第一步中预热后的a组分和预热后的b组分用双组分聚氨酯浇注机搅拌混匀后浇注到第二步中预热好的模具腔内，进行发泡膨胀，15-20s后开始平稳发泡膨胀，继续膨胀15-25s后，在物料上方铺放尼龙丝网，然后合上模具上盖，熟化10-15min后，开模取出半成品，并将半成品在20-30min内进行辊压预处理去除聚氨酯缓冲垫的内应力，然后室温熟化2-3天后，裁切成需要尺寸，完成尼龙丝网和聚氨酯缓冲垫的复合，并将得到的复合有尼龙丝网的聚氨酯缓冲垫命名为复合件；所述预处理去除内应力时使用挤压设备挤压去除内应力，挤压复合件的变形量为15％-25％；

44、第四步，在模具侧方设定位置放置聚氨酯缓冲垫，然后浇筑混凝土，使混凝土嵌入到复合件的尼龙丝网内，然后对混凝土进行固化成型，得到一体成型轨枕缓冲复合件。

45、一种一体成型轨枕缓冲复合件的应用，将得到的一体成型轨枕缓冲复合件作为预制轨道进行应用，将一体成型轨枕缓冲复合件放置在整体道床上，然后在一体成型轨枕缓冲复合件的上方固定安装铁轨。

46、有益效果

47、(1)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，尼龙丝网是提前预埋至聚氨酯缓冲垫和混凝土轨枕预制件中，可实现在预制混凝土轨枕预制件生产过程中与混凝土轨枕预制件一次性浇注成型，避免了施工过程通过铆钉、锚固或者粘贴等方式的与混凝土轨枕预制件连接的二次加工；优势在于：聚氨酯缓冲垫与混凝土轨枕预制件连接牢固，不会出现粘接不牢脱落问题；聚氨酯缓冲垫与混凝土轨枕预制件可在工厂实现批量制备，制备工艺方便快捷；带丝网的聚氨酯缓冲垫层可实现连续大批量生产，生产工艺简便；

48、(2)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，聚氨酯缓冲垫具有优良的耐持续高频高强振动冲击、耐磨损、耐蠕变、耐老化、耐高低温、耐腐蚀等性能，服役寿命长，可降低该部件的维护更换频次；

49、(3)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，尼龙丝网嵌入深度为4-6mm，确保能够与聚氨酯缓冲垫牢固链接，裸露在外的丝网部分，在施工时混凝土可充分嵌入丝网空隙中，从而在混凝土凝固后与混凝土牢固连接，能够提高聚氨酯缓冲垫的缓冲效果、使用寿命和安装质量；

50、(4)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，聚氨酯弹性体层、尼龙丝网层为一次浇注成型，免于二次加工，制备工艺简单、生产便捷；

51、(5)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，a组分和b组分的发泡膨胀的平稳度好，使得聚氨酯缓冲垫在厚度方向的密度均匀性好，且通过模具上盖合模的压力使得尼龙丝网均匀嵌入到聚氨酯缓冲垫内，实现控制尼龙丝网嵌入深度的目的，进一步使得尼龙丝网在聚氨酯缓冲垫中牢固性好、深度合适且分布均匀性好；

52、(6)本发明的一体成型轨枕缓冲复合件中，在20-30min内，在变形量15％～25％下挤压去除聚氨酯缓冲垫的内应力，可改善聚氨酯缓冲垫熟化过程中体积收缩导致的垫板翘曲问题，并对聚氨酯缓冲垫的闭孔率和性能没有影响；

53、(7)本发明涉及一种一体成型轨枕缓冲复合件及其制备方法和应用，属于城市轨道交通缓冲技术领域。本发明中，尼龙丝网是提前预埋至高性能聚氨酯缓冲垫中，可实现在混凝土轨枕预制件生产过程中，通过外露的尼龙丝网与混凝土轨枕预制件一次性浇注成型，避免了聚氨酯缓冲垫在施工过程中通过铆钉、锚固或者粘贴等方式与混凝土轨枕预制件连接的二次加工；优势在于：采用高性能聚氨酯缓冲垫替代橡胶类或常规聚氨酯类聚氨酯缓冲垫，大幅度提高了聚氨酯缓冲垫的减振性能和服役寿命；聚氨酯缓冲垫与混凝土轨枕预制件连接牢固，不会出现粘接不牢脱落问题；聚氨酯缓冲垫与混凝土轨枕预制件可在工厂实现批量制备，制备工艺方便快捷；带有尼龙丝网的聚氨酯缓冲垫可实现连续大批量生产，生产工艺简便。