本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种基于长玻璃纤维增强的硬质聚氨酯合成轨枕及其制备方法。
背景技术：
铁路是目前世界上最重要的运输工具之一，随着铁路向高速、重载和环保方向的发展，对轨道的要求也越来越高，轨枕作为轨道的重要组成部分，其材料和结构在不断发展和更新。目前使用过的轨枕主要包括木枕、钢轨枕和混凝土轨枕。
目前我国铁路使用的轨枕主要是木枕和钢筋混凝土轨枕两大类，由于高速铁路以及直线电机运载系统的发展，已着力研究新型材料轨枕，美国率先在大的转运站和主干线安装使用-塑料轨枕，其后、其它类型的复合材料轨枕在日本、韩国、俄罗斯等也已经开始小范围使用，但一般的塑料轨枕并不能达到枕木本身强度和减震性能的要求，必须经过增强或改性的复合材料才能达到使用要求，玻璃纤维增强硬质聚氨酯合成材料是一种近期受到广泛注意与使用的复合材料，一般均使用短纤维进行增强聚氨酯泡沫，但其强度及其它性能不能满足轨枕的要求，而用长纤维增强时，虽然强度很高，但生产工艺如不能解决长纤维均匀布设时、则所形成的合成材料由于长纤维的结团和弯曲，造成材料性能不均一、局部应力集中，难以应用。因此如何解决生产设备及工艺过程长纤维的均匀布设是能否研制一种替代木枕和钢筋混凝土轨枕的长玻纤增强硬质聚氨酯合成材料轨枕的关键技术。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于长玻璃纤维增强的硬质聚氨酯合成轨枕及其制备方法，以有效克服上述现有技术的不足。
本发明的技术解决方案：一种基于长玻璃纤维增强的硬质聚氨酯合成轨枕，它由以下重量配比的原料制成：聚氨酯原液组合料100份、长玻璃纤维30～50份。
所述聚氨酯原液组合料包括第i组分多元醇和第ii组分异氰酸酯，第i与第ii两组分用量重量配比为1∶1～1.25。
所述第i组分多元醇包含有多元醇成份和助剂，其中多元醇成份重量百分比如下：2官能团羟值为40～800mgkoh/g聚醚多元醇a5～15％、3官能团羟值为300～550mgkoh/g聚醚多元醇b15～70％、6官能团羟值为350～500mgkoh/g聚醚多元醇c15～40％、8官能团羟值为350～500mgkoh/g聚醚多元醇d5～30％、含有苯环的羟值为200～380mgkoh/g聚酯多元醇e5～40％、以松香为基础的羟值为200～400mgkoh/g聚酯多元醇f5～30％；其中助剂包括组合催化剂和匀泡剂，组合催化剂用量为第i组分中多元醇成份用量的0.03～2.5％，匀泡剂用量为第i组分中多元醇成份用量的1～2.5％。
所述2官能团羟值为40～800mgkoh/g聚醚多元醇a是以至少乙二醇、丙二醇或二乙二醇中的一种为起始剂的聚醚多元醇；所述3官能团羟值为300～550mgkoh/g聚醚多元醇b是以至少丙三醇或三羟甲基丙烷中的一种为起始剂的聚醚多元醇；所述6官能团羟值为350～500mgkoh/g聚醚多元醇c是以至少山梨醇、甘露醇或甲基葡萄糖甙中的一种为起始剂的聚醚多元醇；所述8官能团羟值为350～500mgkoh/g聚醚多元醇d为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇；所述的含有苯环的羟值为200～350mgkoh/g聚酯多元醇e为邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸与多元醇缩合反应得到的聚酯多元醇。
所述组合催化剂包括季胺盐类催化剂和金属盐类催化剂，其中季胺盐类催化剂用量为第i组分中多元醇成份用量的0.02～1.5％，金属盐类催化剂用量为i组分中多元醇成份用量的0.01～1％；所述匀泡剂为有机硅匀泡剂。
所述邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸与多元醇缩合反应时所使用的多元醇为二乙二醇或丙三醇。
所述第ii组分异氰酸酯为粗4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或以粗4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为基础采用2官能团羟值为40～1000mgkoh/g聚醚多元醇g经氨酯法改性的异氰酸酯。
本硬质聚氨酯合成轨枕的制备方法，它包括如下操作步骤：
1)将硬质聚氨酯合成材料表面进行浸润处理；
2)在温度为20～25℃条件下，将聚氨酯原液组合料高速搅拌混合5～20秒，得到混合料；
3)在可连续进出料的模腔内腔喷涂脱模剂，再将浸润好的硬质聚氨酯合成材料缠绕在模具中，模具预热至40～50℃；
4)将步骤2)中得到的混合料经压力装置喷射落入模具内腔，加温至70～90℃，熟化10～20分钟，冷却至20℃后脱模即可。
本发明具有的有益效果是：本硬质聚氨酯合成轨枕密度低，重量轻，不易腐朽，寿命长，性能稳定，电绝缘性好，同时具有木枕的弹性和钢枕、混凝土轨枕的刚性；容易加工和安装；维护方便，材料可回收利用；由于后加工性能好，安装精度可大幅度提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的基于长玻璃纤维增强的硬质聚氨酯合成轨枕，它由以下重量配比的原料制成：聚氨酯原液组合料100份、长玻璃纤维50份。
所述聚氨酯原液组合料包括第i组分多元醇和第ii组分异氰酸酯，第i与第ii两组分用量重量配比为1∶1.25。
所述第i组分多元醇包含有多元醇成份和助剂，其中多元醇成份重量百分比如下：2官能团羟值为800mgkoh/g聚醚多元醇a15％、3官能团羟值为550mgkoh/g聚醚多元醇b40％、6官能团羟值为500mgkoh/g聚醚多元醇c40％、8官能团羟值为500mgkoh/g聚醚多元醇d30％、含有苯环的羟值为380mgkoh/g聚酯多元醇e20％、以松香为基础的羟值为200mgkoh/g聚酯多元醇f20％；其中助剂包括组合催化剂和匀泡剂，组合催化剂用量为第i组分中多元醇成份用量的2.5％，匀泡剂用量为第i组分中多元醇成份用量的2.5％。
所述2官能团羟值为800mgkoh/g聚醚多元醇a是以乙二醇为起始剂的聚醚多元醇；所述3官能团羟值为550mgkoh/g聚醚多元醇b是以丙三醇为起始剂的聚醚多元醇；所述6官能团羟值为500mgkoh/g聚醚多元醇c是以甘露醇为起始剂的聚醚多元醇；所述8官能团羟值为500mgkoh/g聚醚多元醇d为以蔗糖为起始剂的聚醚多元醇；所述的含有苯环的羟值为350mgkoh/g聚酯多元醇e为邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸与多元醇缩合反应得到的聚酯多元醇。
所述组合催化剂包括季胺盐类催化剂和金属盐类催化剂，其中季胺盐类催化剂用量为第i组分中多元醇成份用量的1.5％，金属盐类催化剂用量为第i组分中多元醇成份用量的1％；所述匀泡剂为有机硅匀泡剂。
所述邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸与多元醇缩合反应时所使用的多元醇为二乙二醇。
所述第ii组分异氰酸酯为粗4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或以粗4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为基础采用2官能团羟值为800mgkoh/g聚醚多元醇g经氨酯法改性的异氰酸酯。
本硬质聚氨酯合成轨枕的制备方法，它包括如下操作步骤：
1)将硬质聚氨酯合成材料表面进行浸润处理；
2)在温度为25℃条件下，将聚氨酯原液组合料高速搅拌混合20秒，得到混合料；
3)在可连续进出料的模腔内腔喷涂脱模剂，再将浸润好的硬质聚氨酯合成材料缠绕在模具中，模具预热至50℃；
4)将步骤2)中得到的混合料经压力装置喷射落入模具内腔，加温至90℃，熟化20分钟，冷却至20℃后脱模即可。