一种轨枕材料组合物和轨枕及其制备方法与流程

本发明涉及一种轨枕材料组合物和一种轨枕及其制备方法。

背景技术：

1、铁路高分子回收部件等大多数为尼龙材料，尼龙为热塑性材料，经过再次加工改性后可再次使用，铁路轨道用尼龙材质具有较好的抗低温冲击性、韧性、吸水性低、较高的强度和刚度、电阻率，优良的耐蠕变性等众多优异性能。铁路市场马上将进入大修周期，每年有大量的失效扣件被替换，替换下的扣件高分子部件经回收后可再利用。

2、轨枕分木枕、混凝土枕、复合材料枕等，木枕需要大量的木材，且木材易腐蚀，经特殊化学处理又污染环境。混凝土枕应用最多，但其重量大，并且没有弹性，无法修复，更换困难。

3、cn113152159a涉及一种复合轨枕及其制备方法与模具中所述复合轨枕主体为玄武岩纤维增强塑料，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层，长玄武岩纤维层中长玄武岩纤维纵向贯穿整个轨枕，长玄武岩纤维层和轨枕基体之间使用热熔胶增强联结。玄武岩纤维增强的塑料复合轨枕基体材料由短玄武岩纤维与再生塑料聚合物混合组成，再生聚合物以回收塑料瓶、牛奶包装瓶等废弃塑料制品为原材料。

4、cn113152159a中复合轨枕及其制备方法与模具中靠近轨枕上下表面设有一层长玄武岩纤维，长玄武岩纤维纵向贯穿轨枕，这种纤维排列方式会使轨枕横纵向强度不一致，在使用道钉时或者承受重载力时导致横向开裂；长玄武岩纤维层和轨枕基体、轨枕各层之间通过热熔胶增强联结，这样在热熔胶和轨枕基体、热熔胶和长玄武岩纤维界面处会出现受力薄弱点，受热或者受力时会发生粘接失效；所用再生塑料聚合物以回收塑料瓶、牛奶包装瓶等废弃塑料制品为原材料，这种回收的废弃日用塑料制品品类繁杂，颜色和添加剂不一，可能由多种聚合物共混，难以形成性能可控的制品，尤其是力学性能一致的制品，导致轨枕基体的性能浮动较大。

5、cn112646254a涉及一种热塑性塑料玻纤挤出复合轨枕及其制备方法中原料组成：27-64.5％回收高密度聚乙烯，20％聚丙烯，12.5-50％玻璃纤维，3％相容剂，回收高密度聚乙烯选自日化瓶料，如洗衣液瓶、沐浴露瓶等。

6、cn112646254a中热塑性塑料玻纤挤出复合轨枕及其制备方法所用原材料为回收高密度聚乙烯和聚丙烯，回收高密度聚乙烯采用日化瓶料，如洗衣液瓶、沐浴露瓶等，也会出现原材料不可控的问题。同时由于我国地域辽阔，很多地区的轨枕在夏季时会承受超过60℃的高温，而聚乙烯等烯烃类高分子聚合物一般的热变形温度为60℃-80℃，在长时间承受高温状态下，聚乙烯等烯烃高分子聚合物的分子链随着列车的运行会发生蠕变，不仅会发生轨枕变形，还会导致轨枕的力学性能和道钉抗拔性能大幅度降低，进而影响行车安全。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是铁路废弃的高分子部件处理问题，实现高分子尼龙部件回收再利用；以解决复合轨枕原材料回收物品种杂，品质难以控制问题；同时改进现有复合轨枕价格高、质量重、生产效率低、热膨胀系数高、耐蠕变差、抗拔力低等问题。

2、根据本发明的第一方面，本发明提供一种轨枕材料组合物，所述组合物包括第一材料和第二材料，所述第一材料含有高分子尼龙、抗氧剂以及可选地助剂；所述第二材料含有高分子尼龙、抗氧剂、可选地助剂和填料。

3、根据本发明的第二方面，本发明提供一种轨枕，所述轨枕采用本发明所述的组合物形成，其中，所述轨枕至少包括两层，其中一层由所述第一材料形成，其中一层由所述第二材料形成。

4、根据本发明的第三方面，本发明提供本发明所述的轨枕的制备方法，该方法包括：

5、采用第一挤出机将第一材料熔融连续挤出，采用第二挤出机将第二材料熔融连续挤出，且第一材料的挤出料①挤出在贴合磨具的下层，第二材料的挤出料②在第一材料挤出料的上层，然后进行模压、成型、冷却、拆除模具、调湿得到轨枕。

6、本发明的轨枕优势如下：

7、①原材料可以为铁路回收高分子尼龙部件，机械强度高、绝缘性好、价格便宜、来源均一，制备成轨枕成本低、性能稳定可控，且满足绿色环保理念；

8、②轨枕采用两层式结构，综合性能优异，上层为第二材料含有填料，保证了轨枕的强度，如道钉抗拔力高、耐蠕变性好、热膨胀系数低、不易开裂等，下层为第一材料，具有一定的弹性，在承载一定载荷后，道砟可以嵌入到轨枕中，保证了轨枕的横向阻力，同时第一材料不含填料减轻了轨枕的重量；

9、③采用回收高分子尼龙部件制备的轨枕后期加工或修补都很便捷，可根据不同需求在制造过程中形成螺纹、也可以施工现场进行开孔，修复处理时仅需用填充料填充钻孔再另外开孔即可。

10、本发明的制备方法优势如下：

11、①制备轨枕时采用两台挤出机同时连续挤出，大大提高了轨枕的生产效率；

12、②制备轨枕采用模压工艺，模具设计可根据不同应用路段如普通铁路、重载铁路、城市轨道交通等设计不同结构，设计和应用灵活，结构形式多样，在轨枕非承重面等特殊部位可通过减小截面尺寸对结构进行优化，这样不仅可以减少重量，还可以降低成本。

技术特征：

1.一种轨枕材料组合物，其特征在于，所述组合物包括第一材料和第二材料，所述第一材料含有高分子尼龙、抗氧剂以及可选地助剂；所述第二材料含有高分子尼龙、抗氧剂、可选地助剂和填料。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，

4.一种轨枕，其特征在于，所述轨枕采用权利要求1-3中任意一项所述的组合物形成，其中，所述轨枕至少包括两层，其中一层由所述第一材料形成，其中一层由所述第二材料形成。

5.根据权利要求4所述的轨枕，其中，所述轨枕的弹性模量≥5gpa，优选为5100-5900mpa；和/或道钉抗拔力≥150kn，优选为160-190kn；和/或轨枕组装疲劳性能300万次无裂纹和局部溃压异常。

6.根据权利要求4或5所述的轨枕，其中，所述轨枕还包括：热膨胀系数≤10×10-5/℃，优选为热膨胀系数≤1×10-5/℃，更优选热膨胀系数为0.05×10-5/℃-0.6×10-5/℃；承轨面压缩强度≥15mpa，优选为19-25mpa。

7.权利要求4-6中任意一项所述的轨枕的制备方法，其特征在于，该方法包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，模压、成型、冷却、拆除模具、调湿的方法包括：

10.根据权利要求7-10中任意一项所述的制备方法，其中，

技术总结
本发明涉及一种轨枕材料组合物，所述组合物包括第一材料和第二材料，所述第一材料含有高分子尼龙、抗氧剂以及可选地助剂；所述第二材料含有高分子尼龙、抗氧剂和填料。所述轨枕采用本发明所述的组合物形成。本发明的轨枕的制备方法包括：采用第一挤出机将第一材料熔融连续挤出，采用第二挤出机将第二材料熔融连续挤出，且第一材料的挤出料①挤出在贴合模具的下层，第二材料的挤出料②在第一材料挤出料的上层，然后进行模压、成型、冷却、拆除模具、调湿得到轨枕。本发明能够同时解决现有铁路回收尼龙部件的再生循环利用问题、复合轨枕价格高、质量重、生产效率低等问题；同时解决复合轨枕热膨胀系数高、耐蠕变差、抗拔力低性能差等问题。

技术研发人员：赵微微,张勇,高健,刘志,张彬,肖俊恒,张松琦,张远庆,于毫勇,隗永旺
受保护的技术使用者：北京铁科首钢轨道技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25