专利名称：一种聚氨酯树脂组合物及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯树脂组合物及其制备方法和用途，特别涉及高速铁路客运专线无砟轨道使用的聚氨酯填充树脂。
背景技术：
常规铁路是在小块石头(砟)的基础上，再铺设枕木或水泥钢轨，这种铁路列车速度受到限制，不适于列车高速行驶。无砟轨道也称新型轨道结构，列车在上面行驶速度更快、更平稳，乘客感到更舒适，同时可以减少维护、降低粉尘、美化环境，而且列车时速可以达到200公里以上，是当前和今后世界铁路建设发展的趋势和方向。高速铁路客运专线使用的无砟轨道的结构形式较多，国内常用是枕式和板式。轨道板型式尺寸既要考虑轨道受力均勻，又要兼顾制造、装载运输及施工时的可操作性。凸形挡台是板式轨道的限位装置，直接承受线路的纵向力和横向力。凸形挡台周围采用弹性好、 强度高的树脂材料替代CA砂浆(一般采用水泥、乳化浙青、砂及各种掺和料混合而成，通称 CA砂浆)。凸形挡台与轨道板半圆缺口间填充树脂的设计厚度为40mm。凸台树脂灌注状态示意图见说明书附
图1和2。适于现场施工的低价树脂填充材料主要有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、液态高分子聚氨酯树脂。环氧树脂室温固化慢，弹性可调整范围小，强度好，硬而脆，弹性差。不饱和聚酯树脂，室温固化快，粘度低，硬而脆。聚氨酯树脂固化速度较快，弹性调整容易且可调整范围大，强度居中，可室温施工室温固化。CN101037536A采用聚氨酯组合物制备无砟轨道凸形挡台的填充材料，其使用的多元醇组分主要为聚氧化丙烯二醇聚醚，制备的产品收缩率大，均在1. 2% 2. 8%。客运专线CRTS I型板式无砟轨道凸形挡台填充聚氨酯树脂(CPU)暂行技术条件 (科技基〔2008〕74号文件)，作者铁道部，出版社中国铁道出版社，出版日期200806， 书号151132776，文中附录B(规范性附录)给出了固化收缩量试验方法。试验步骤在 IOOOmm玻璃试管中注入900mm凸台树脂混合液，停放Mh，采用游标卡尺测量试管内树脂的收缩量，准确至0.02mm。取3次试验的算数平均值作为试验结果。性能指标要求固化收缩 S^ IOmm0
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种聚氨酯树脂组合物，该组合物固化后收缩率小。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该组合物的制备方法。本发明要解决的第三个技术问题是提供一种该组合物的用途。本发明针对现有聚氨酯树脂收缩率大的不足，提供一种改进的聚氨酯组合物。本发明的技术方案为聚氨酯组合物中以端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯为主要原料，并通过在聚氨酯树脂中加入廉价易得的增塑剂，使所得聚氨酯材料具有低的收缩率，同时具有较好的机械性能和工艺性能，又降低了成本。本发明的聚氨酯树脂组合物包括A、B两组份，按质量份计包括以下组成(I)A组份端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯100份，增塑剂10 60份，异氰酸酯15 30份。组份有机胺固化剂7 20份、光稳定剂0 5份、流平剂0 2份、消泡剂 0. 1 0. 5 份。A、B组份的质量比为100 6 10。端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯的分子量1500 4000较好。异氰酸酯为本领域常用的。如芳香族二异氰酸酯、芳香族多异氰酸酯或异氰酸酯的改性物中的一种或几种的混合物。如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI)或多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)等；异氰酸酯的改性物可为液化MDI，如碳化二亚胺改性的液化MDI。增塑剂可为芳香族或脂肪族的二元醇与脂肪酸生成的酯，如邻苯二甲酸二丁酯、 邻苯二甲酸二辛酯、丁二酸二辛酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯(D0Q等。有机胺固化剂是指芳香族二胺或其衍生物，包括3，5_ 二甲硫基甲苯二胺 (DMTDA) ,2,4- 二氨基_3，5- 二甲硫基氯苯(TX-2) ,2,4- 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯 (TX-3)、3，5-二乙基甲苯二胺(DETDA)等中的一种或几种的混合物。光稳定剂可为苯酮类或苯并三唑类化合物。如2，4_ 二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2’ -羟基-3’，5’ - 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑等。流平剂可为丙烯酸酯或有机硅氧烷类聚合物，如BI-S706，加入量优选0. 1 0. 5 份。消泡剂可为硅烷类消泡剂，加入量优选0. 1 0. 5份。本发明聚氨酯树脂组合物的制备方法包含以下步骤(I)A组份制备将计量的异氰酸酯、增塑剂加入反应器中，缓慢加入已脱水的端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯，在75 80°C下反应1. 5 池，取样分析异氰酸根 (NCO)含量，降温出料，密封备用。NCO质量分数为2. 8% 4.2%。组份制备将计量的胺类固化剂、消泡剂、光稳定剂、流平剂在50士3°C下混合Ih，出料密封保存。将本发明的聚氨酯树脂组合物按A、B组份质量比100 6 10的比例混合，室温固化，混合液性能及所得浇注材料性能分别见表1、表2。性能指标检测方法见客运专线 CRTS I型板式无砟轨道凸形挡台填充聚氨酯树脂(CPU)暂行技术条件(科技基〔2008〕74 号)，作者铁道部，出版社中国铁道出版社，出版日期200806，书号151132776。表1聚氨酯树脂混合液性能
权利要求
1.一种聚氨酯树脂组合物，物包括A、B两组份，按质量份计包括以下组成(1)A组份端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯100份，增塑剂10 60份，异氰酸酯15 30份；(2)B组份有机胺固化剂7 20份、光稳定剂0 5份、流平剂0 2份、消泡剂0. 1 0. 5 份；A、B组份的质量比为100 6 10。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯树脂组合物，其特征是端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯的分子量为1500 4000。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯树脂组合物，其特征是异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯、芳香族多异氰酸酯或异氰酸酯的液化改性物中的一种或几种的混合物；增塑剂为芳香族或脂肪族的二元醇与脂肪酸生成的酯；有机胺固化剂是指芳香族二胺或其衍生物；光稳定剂为苯酮类或苯并三唑类化合物；流平剂为丙烯酸酯或有机硅氧烷类聚合物；消泡剂为硅烷类消泡剂。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯树脂组合物，其特征是指甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基异氰酸酯；异氰酸酯的液化改性物为液化MDI ；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、丁二酸二辛酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯；有机胺固化剂是3，5_ 二甲硫基甲苯二胺、2，4_ 二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、2，4_ 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5_ 二乙基甲苯二胺中的一种或几种的混合物；光稳定剂为2，4- 二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或 2-(2，-羟基-3，，5，- 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑；流平剂加入量为0. 1 0. 5份；消泡剂加入量为0.1 0.5份。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯树脂组合物，其特征是A、B组份混合液具有以下性能粘度彡IOPa. s ；可工作时间彡20min ；表干时间彡24h ；承载时间彡48h ；固化收缩量 ^ IOmm0
6.根据权利要求5所述的聚氨酯树脂组合物，其特征是所得浇注材料具有以下性能 外观表面平整，无明显杂质、气泡、褶皱、裂纹；表观密度^ 1. 05X 103kg/cm3 ； 硬度(邵C) 50度； 弹性系数10±^iN/mm; 剪切强度^ 2. OMPa ； 粘结强度^ 0. 50MPa ；疲劳性能永久变形< 1. 2mm，弹性系数变化率在士20%以内，外观无异常； 耐腐蚀性及耐热老化性外观无异常，弹性系数变化率在士20%以内； 脆性温度^ "500C ； 压缩耐寒系数彡0.50。
7.—种权利要求1 6之一所述的聚氨酯树脂组合物的制备方法，包含以下步骤 (I)A组份制备将计量的异氰酸酯、增塑剂加入反应器中，加入已脱水的端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯，在75 80°C下反应1. 5 池，取样分析异氰酸根质量分数， 降温出料，密封备用，NCO含量为2. 8% 4.2% ；组份制备将计量的胺类固化剂、消泡剂、光稳定剂、流平剂在50士3°C下混合lh， 出料密封保存。
8. —种权利要求1 6之一所述的聚氨酯树脂组合物在高速铁路无砟轨道上的应用。
全文摘要
本发明公开了一种聚氨酯树脂组合物及其制备方法和用途，聚氨酯树脂组合物包括A、B两组份，按质量份计包括以下组成A组份端羟基聚丁二烯或氢化端羟基聚丁二烯100份，增塑剂10～60份，异氰酸酯15～30份；B组份有机胺固化剂7～20份、光稳定剂0～5份、流平剂0～2份、消泡剂0.1～0.5份；A、B组份的质量比为100∶6～10。所得聚氨酯材料具有低的收缩率，同时具有较好的机械性能和工艺性能，可用于高速铁路无砟轨道凸形挡台与轨道板半圆缺口间填充。
文档编号C08G18/32GK102250310SQ20111015737
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者周文英, 张利军, 陈战有, 韦永继 申请人:黎明化工研究院