本发明公开了一种铁路轨道弹性垫板的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术：
高速铁路轨道根据结构形式的不同，可分为有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道是较为传统的结构形式，在业内获得广泛应用，其建设费用低、噪声传播范围小、建设周期短，但随着铁路运营速度要求的提高，有砟轨道面临临界速度、桥上稳定性、道砟飞溅等问题难以解决。无砟轨道是用耐久性好、塑性形变小的材料替代道砟材料的一种轨道结构形式，由于碎石道砟道床，轨道保持几何形状的能力提高，轨道稳定性相应提高，维修工作量减小，社会经济效益显著，在业内越来越受重视，已经成为高速铁路轨道结构的发展方向
近年来高速铁路迅猛发展，从2008年城际铁路开通到如今城际列车成为常态化的交通工具，列车的高速运行对轨道的减振性能提出了更高要求。基于无砟轨道平顺性好、使用期内少维修、寿命长、允许在未来提速等优点，现代高速铁路均采用无砟轨道。但无砟轨道亦存在刚度大的弊端，容易导致列车脱离轨道，造成行车危险，为弥补这一缺陷，特在无砟轨道中引入弹性垫板。弹性垫板一般由橡胶发泡弹性体、微孔聚氨酯弹性体（mpue）等高分子材料制得，mpue因刚度低、减振平稳、力响应时间短、耐老化、耐疲劳等优点而被原铁道部选定为客运专线弹性垫板的使用材料。但因原材料、配方及加工成型技术被个别国际化大公司所垄断，目前市场还没有形成自主知识产权的减振技术和产品，所生产的弹性垫板强度、断裂伸长率、压缩永久变形等指标都有待提高。
因此，如何改善传统弹性垫板力学性能及耐紫外老化性能不佳的缺点，以获取更高综合性能的弹性垫板，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统弹性垫板力学性能及耐紫外老化性能不佳的缺点，提供了一种铁路轨道弹性垫板的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种铁路轨道弹性垫板的制备方法，具体制备步骤为：
（1）按照重量份数计，依次取聚醚多元醇10～15份，辛酸亚锡0.03～0.05份，甲基硅油0.2～0.4份，聚丙烯酰胺2～4份，搅拌混合，得1号混合物；
（2）按照重量份数计，依次取多异氰酸酯20～30份，亚麻油3～5份，正硅酸乙酯2～3份，钛酸四丁酯2～3份，改性软木颗粒8～10份，搅拌混合后，依次经超声震荡和真空浸渍，得2号混合物；
（3）将1号混合物与2号混合物按质量比1：1～1：2，搅拌混合，得预聚体混合物；
（4）将预聚体混合物与硝酸铬溶液按质量比100：3～100：5，搅拌混合20～30s，注模，静置发泡100～200s，出模，熟化，静置，即得铁路轨道弹性垫板。
步骤（1）中所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇，聚氧四亚甲基二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种。
步骤（1）中所述聚丙烯酰胺为分子量为600～800万的阴离子聚丙烯酰胺。
步骤（2）中所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯任意一种。
步骤（2）中所述改性软木颗粒的制备方法为：将栓皮栎汽爆后与水按质量比1：1～1：3搅拌混合后，调节ph至13.0～14.0，再加入盐酸调节ph至2.0～2.2，过滤，干燥，得改性软木颗粒。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过添加软木颗粒，软木颗粒是由植物细胞堆砌而成，得益于细胞内部富含大量空气，使软木颗粒具有良好的弹性，通过采用亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯和多异氰酸酯对软木颗粒进行真空浸渍，使软木颗粒细胞内部吸收这些有机成分，在后续制备过程中，以硝酸铬溶液为助剂，首先，硝酸铬溶液中水份渗透进入软木细胞内部，部分水和异氰酸酯反应，产生二氧化碳气体，从而使真空浸渍过程中体积缩小的软木细胞重新膨胀，恢复弹性，部分水和正硅酸乙酯及钛酸四丁酯反应，使两者水解，并产生无机颗粒，产生的无机颗粒被软木颗粒细胞膜内壁吸附固定，从而实现对细胞膜内壁的加固，提高其力学性能，同时使内部气体和亚麻油被封存于细胞内部，在使用过程中，在极端情况下，细胞受压破裂而使气体和亚麻油释放，气体可协助亚麻油快速渗透到弹性垫板破损处表面，随后亚麻油干燥固化，实现对破损处的自修复功能，从而使产品使用寿命得到有效延长，另外，钛酸四丁酯水解产生的纳米二氧化钛分散于弹性电板内部，可起到良好的抗紫外老化性能，使产品使用寿命得到进一步延长；
（2）本发明技术方案通过添加硝酸铬溶液，利用铬离子作为交联剂，使体系中聚丙烯酰胺发生一定程度交联，提高产品在发泡过程中的泡沫稳定性，使产品中各成分稳定分散，且交联网络的形成有利于将处理后的软木颗粒吸附固定，从而提高产品内聚力，使产品力学性能得到进一步提升。
具体实施方式
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇10～15份，辛酸亚锡0.03～0.05份，甲基硅油0.2～0.4份，聚丙烯酰胺2～4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度55～65℃，转速600～800r/min条件下，恒温搅拌2～4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.5～3.5mpa，温度为160～180℃条件下，保压60～90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：1～1：3加入混料机中，于转速600～800r/min条件下，搅拌40～60min，加入质量分数为18～22%氢氧化钠溶液，调节ph至13.0～14.0，搅拌反应45～60min后，再加入质量分数为8～10%盐酸，调节ph至2.0～2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯20～30份，亚麻油3～5份，正硅酸乙酯2～3份，钛酸四丁酯2～3份，改性软木颗粒8～10份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度55～65℃，转速800～1000r/min条件下，恒温搅拌4～6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率40～60khz条件下，超声震荡1～2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×103～4.6×103pa，温度40～60℃条件下，真空浸渍8～10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：1～1：2加入混料机中，于转速600～800r/min条件下，搅拌40～60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为8～10%硝酸铬溶液按照质量比100：3～100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度40～60℃，转速5000～6000r/min条件下，恒温搅拌反应20～30s后，注入已预热的模具中，静置发泡100～200s后出模，再移入熟化箱内，于温度95～100℃条件下，熟化3～4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇，聚氧四亚甲基二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的任意一种。所述聚丙烯酰胺为分子量为600～800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯任意一种。
实例1
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：3加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，加入质量分数为22%氢氧化钠溶液，调节ph至14.0，搅拌反应60min后，再加入质量分数为10%盐酸，调节ph至2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，改性软木颗粒10份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例2
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：3加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，加入质量分数为22%氢氧化钠溶液，调节ph至14.0，搅拌反应60min后，再加入质量分数为10%盐酸，调节ph至2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，改性软木颗粒10份，将多异氰酸酯、亚麻油、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例3
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：3加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，加入质量分数为22%氢氧化钠溶液，调节ph至14.0，搅拌反应60min后，再加入质量分数为10%盐酸，调节ph至2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，改性软木颗粒10份，将多异氰酸酯、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例4
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：3加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，加入质量分数为22%氢氧化钠溶液，调节ph至14.0，搅拌反应60min后，再加入质量分数为10%盐酸，调节ph至2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，改性软木颗粒10份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与去离子水按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例5
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒，将汽爆软木颗粒与水按照质量比1：3加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，加入质量分数为22%氢氧化钠溶液，调节ph至14.0，搅拌反应60min后，再加入质量分数为10%盐酸，调节ph至2.2，过滤，得滤饼，将滤饼移入烘箱中于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，改性软木颗粒10份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、改性软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例6
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；将栓皮栎渣置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5mpa，温度为180℃条件下，保压90s，打开汽爆罐瞬间泄压，得汽爆软木颗粒；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，汽爆软木颗粒10份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、汽爆软木颗粒加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
实例7
按照重量份数计，依次取聚醚多元醇15份，辛酸亚锡0.05份，甲基硅油0.4份，聚丙烯酰胺4份，将聚醚多元醇、辛酸亚锡、甲基硅油、聚丙烯酰胺加入1号烧杯中，将1号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速800r/min条件下，恒温搅拌4h，得1号混合物；按照重量份数计，依次取多异氰酸酯30份，亚麻油5份，正硅酸乙酯3份，钛酸四丁酯3份，将多异氰酸酯、亚麻油、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯加入2号烧杯中，将2号烧杯移入数显测数恒温磁力搅拌器中，于温度65℃，转速1000r/min条件下，恒温搅拌6h后将2号烧杯移入超声震荡仪中，于频率60khz条件下，超声震荡2h，得预处理混合物，将预处理混合物加入真空浸渍机中，于真空度4.0×4.6×103pa，温度60℃条件下，真空浸渍10h，得2号混合物；将1号混合物与2号混合物按照质量比1：2加入混料机中，于转速800r/min条件下，搅拌60min，得预聚体混合物，随后将预聚体混合物与质量分数为10%硝酸铬溶液按照质量比100：5泵入带有搅拌装置的反应器内，于温度60℃，转速6000r/min条件下，恒温搅拌反应30s后，注入已预热的模具中，静置发泡200s后出模，再移入熟化箱内，于温度100℃条件下，熟化4h，最后于常温下放置12h以上，即得铁路轨道弹性垫板。所述聚醚多元醇为为聚氧化丙烯二醇。所述聚丙烯酰胺为分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺。所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
对比例：昆山某铁路配件有限公司生产的弹性垫板。
将实例1至7所得的铁路轨道弹性垫板及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.力学性能：按照gb/t10654检测试件拉伸强度和断裂伸长率；
2.抗紫外老化性能：采用紫外老化箱对试件进行紫外老化，检测老化后断裂伸长率。
具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的铁路轨道弹性垫板具有优异的力学性能及抗紫外老化性能的特点，其使用寿命延长，在弹性垫板行业的发展中具有广阔的前景。