专利名称：一种新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶及其制法，以及涉及该种道砟胶的使用领域与使用方法。
背景技术：
轨道交通以铁路为主要形式，包括普通低速铁路、高速铁路，是我国陆路交通的主要组成部分。在城市中，轨道交通还以地铁、城铁、轻轨等形式出现。轨道交通是我国国民经济的大动脉。预计2010年铁路旅客发送量、货物发送量将分别达到15亿人次、35亿吨左右，旅客、货物周转量将分别达到8000亿人公里、27000亿吨公里。我国“十一五”计划建设新线17000公里，其中客运专线7000公里；建设既有线复线8000公里；既有线电气化改造 15000公里。2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，复线、电化率均达到45%以上， 快速客运网总规模达到20000公里以上，煤炭通道总能力达到18亿吨，西部路网总规模达到35000公里，形成覆盖全国的集装箱运输系统。随着铁路向着高速、重载、环保方向发展， 对铁路轨道建设提出了更高的要求。在轨道形式中现在我国主要有有砟轨道和无砟轨道两种。往往由于设计需要在轨道结构中两种轨道会同时存在，如果两种轨道形式同时存在就会有过渡段的设计，在过渡段中有砟轨道和无砟轨道结合部，其轨道刚性有一个突变，即无砟轨道刚性较高而有砟轨道刚性较低，如果直接过渡，列车通过此刚性突变的路段时会对钢轨产生较大的冲击，从而影响钢轨的使用寿命，并对行车安全造成潜在隐患。因此，在无砟和有砟的过渡段需要采用有效方法使道床的刚性有一个从高到低的平稳过渡。在众多改变刚性的解决方案中，使用道砟胶进行道砟粘结的效果较好。道砟胶的方案已被众多轨道交通设计者和施工者们所熟知。类似的技术已在欧洲轨道交通行业内应用多年。它的作用是根据设计要求在有砟轨道小半径转弯处、肩砟较窄处、或道砟易于散落的地方，喷涂道砟胶，粘结后用来固定道砟用以提高轨道的横向和纵向阻力、道床的刚度，为轨道提供一定的减震性能、防止道砟飞溅和粉化。此外在其他非过渡段的有砟轨道中，通过道砟胶的施工可以防止道砟飞溅，同时调整基础的整体性能，为普通的有砟轨道的提速提供有力的支持。
发明内容
本发明提供一种铁路专用的一种不含苯、及其同系物和其他有害物质的环境友好型的高分子树脂道砟胶，该道砟胶以二异氰酸酯及多异氰酸酯单体、聚合体、衍生物、或者由端羟基化合物或者端氨基化合物与异氰酸酯反应制得的预聚物和半预聚物为A组分，以与含活性氢的端羟基聚合物或端氨基聚合物，小分子量的多元醇，多元胺，多元羟酸等扩链剂与以其他耐候防护材料的混合物制成的B组分，再根据施工环境加入各种防护材料制成固含量100%的双组分的铁路道砟专用胶即得本发明的道砟胶。本发明具体采用如下技术方案一种新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，所述砟胶本质上是在温度为-10°c 100°C下，A组分和B组分按照重量比1 0. 1 1 10混合制得； 其中，A组分为二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体、聚合体、衍生物；或者A组分是由端羟基化合物或端氨基化合物与异氰酸酯反应制得的预聚物或半预聚物；B组分为扩链剂与耐候防护材料按照重量比0.1 1 1 5的混合物，所述扩链剂是含活性氢的端羟基聚合物或端氨基聚合物，小分子量的多元醇，多元胺，多元羟酸中的一种；所述耐候防护材料是橡胶耐候防护材料或塑料耐候防护材料。A、B组分优选的混合比例是1 0. 1 1 2，优选的混合温度是-10°c 60°C。具体的，A组分所述的二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体、聚合体、衍生物为MDI， TDI，HDI，IPDI，12HMDI的一种或者2种以上的混合物；其中，优选如下混合物为佳4，4’ -MDI与2，4’ -MDI按照重量比1 1-1 2的混合物;2，4，-TDI与2，6，-TDI按照重量比4 1的混合物。A组分所述的异氰酸酯基末端预聚物和半预聚物由二异氰酸酯或多异氰酸酯和端羟基化合物或者端氨基化合物反应得到。A组分中的端羟基化合物为平均官能团数为2.0-10.0，平均分子量为 (Mn) 100-10000的聚醚多元醇，聚酯多元醇或他们的混合物。其中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、氧化丙烯均聚物、氧化乙烯均聚物、氧化丙烯与氧化乙烯共聚物、或聚四氢呋喃多元醇；聚酯多元醇为己二酸系聚酯二醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇。A组分中的端氨基化合物为平均官能团数为2. 0-6.0，平均分子量为(Mn) 100-10000 的芳香族或脂肪族端氨基聚醚或他们的混合物。a.为得到A组分中的异氰酸酯基末端预聚物而使用的MDI和多聚MDI的比例优选为4,4, -MDI、2，2，-MDI等异构体，优选为4,4, -MDI的含量在70%以上。b.为得到A组分中的异氰酸酯基末端预聚物而使用的多元醇可以是聚醚二醇、聚
酯二醇、聚碳酸酯二醇等二元醇中的一种。所述聚醚二醇是采用聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚氧四亚甲基二醇 (PTMEG)；以脂肪族二元醇(例如乙二醇、1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、二甘醇、二丙二醇、1， 2_丙二醇、1，3丙二醇)为引发剂，采用环式醚(例如环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃)开环聚合制成的聚醚多元醇，它们既可以单独使用，也可两种以上组合使用。所述聚酯二醇是以聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚(己二酸乙二醇-丙二醇酯)二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇；使乙二醇、丙二醇、己二酸缩集制成的共聚多酯二醇〔例如聚(己二酸丁二醇_乙二醇酯)二醇、聚(乙二酸1，4-丁二醇-丙二醇酯)二醇、以及聚(乙二酸1，4-丁二醇-乙二醇-丙二醇酯)二醇〕；乙内酯和/或二羧酸(例如其中的丁二酸、丙二酸、庚二酸、癸二酸、辛二酸)与低分子量二醇(例如乙二醇、二甘醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1，4_丁二醇、1，6_己二醇、新戊二醇)缩聚制造的聚酯二醇，他们既可以单独使用，也可以两种以上组合使用。所述聚碳酸酯二醇是采用低分子量碳酸酯与低分子量二醇反应(脱醇缩聚反应) 得到的制品。所述低分子量碳酸酯为碳酸二烷基酯(例如碳酸二乙酯)、碳酸二亚烷基酯 (例如碳酸二乙烯酯)、碳酸二苯酯等。c. A组分中的异氰酸酯基末端预聚物可通过将MDI系异氰酸酯与多元醇混合，力口热该混合物，实施脲烷化反应制得。另外，在该混合物中，在无损于本发明效果的范围内，还可以含有其它种类的多异氰酸酯、链增长剂等。所述多异氰酸酯为亚苯基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯(2，4-TDI)、2，6_甲苯二异氰酸酯(2，6-TDI)等芳香族二异氰酸酯类；四亚甲基二异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等脂肪族二异氰酸酯；异佛尔酮二异氰酸酯、氢化TDI、氢化MDI等脂环族二异氰酸酯等，它们既可以单独使用，也可以两种以上组合使用。d.异氰 酸酯基末端预聚物(A)的NCO含量优选为3_34wt %，更优选为6_20wt %。 但NCO含量低于3wt%时，该预聚物的粘度变得过高，与多元醇⑶的混合性差，导致制造效率降低。而当NCO含量高于34质量％时，该预聚物的贮存稳定性有可能变差。e.另外，A组分中的异氰酸酯基末端预聚物的平均官能团数忧选为2. 0-4. 0，更优选为 2. 0-2. 5.2)B组分中所使用的含活性氢的多元醇聚合物或端胺基聚醚聚合物组分为平均官能团数为2. 0-10. 0数均分子量为(Mn) 100-10000的聚醚多元醇，聚酯多元醇或他们的混合物。其中聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、氧化丙烯均聚物、氧化乙烯均聚物、氧化丙烯与氧化乙烯共聚物、或聚四氢呋喃多元醇；聚酯多元醇为己二酸系聚酯二醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇。B组分中的端氨基化合物为平均官能团数为2.0-6.0、数均分子量为 (Mn) 100-10000的芳香族或脂肪族端氨基聚醚或他们的混合物。B组分中所使用的扩链交联剂为脂肪族二元胺或其取代物、脂环族二元胺或其取代物、芳香族二元胺或其取代物、脂环族二元醇或多元醇、脂肪族二元醇或多元醇、二元羧酸(酐、酯)、醇胺、羧基二醇。a.为得到B组分中的活性氢混合物而使用的多元醇可举出聚醚二醇、聚酯二醇、
聚碳酸酯二醇等二元醇。为得到B组分中的活性氢混合物而使用的“聚醚二醇”可举出聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚氧四亚甲基二醇(PTMEG)；以脂肪族二元醇(例如乙二醇、1，3_ 丁二醇、1， 4_ 丁二醇、二甘醇、二丙二醇、1，2_丙二醇、1，3丙二醇)为引发剂，使环式醚(例如环氧乙烷、环氧丙烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃)开环聚合制成的聚醚多元醇，它们既可以单独使用， 也可两种以上组合使用。为得到B组分中的活性氢混合物而使用的“聚酯二醇”可举出聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚(己二酸乙二醇-丙二醇酯)二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇；使乙二醇、丙二醇、己二酸缩集制成的共聚多酯二醇〔例如聚 (己二酸丁二醇-乙二醇酯)二醇、聚(乙二酸1，4_ 丁二醇-丙二醇酯)二醇、以及聚(乙二酸1，4_ 丁二醇-乙二醇-丙二醇酯)二醇〕；乙内酯和/或二羧酸(例如其中的丁二酸、 丙二酸、庚二酸、癸二酸、辛二酸)与低分子量二醇(例如乙二醇、二甘醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1，4_丁二醇、1，6_己二醇、新戊二醇)缩聚制造的聚酯二醇，他们既可以单独使用，也可以两种以上组合使用。为得到B组分中的活性氢混合物而使用的“聚碳酸酯二醇”可举出低分子量碳酸酯与低分子量二醇反应(脱醇缩聚反应)得到的制品，既可单独使用，也可两种以上组合使用。
为得到聚碳酸酯二醇而使用的低分子量碳酸酯可举出碳酸二烷基酯(例如碳酸二乙酯)、碳酸二亚烷基酯(例如碳酸二乙烯酯)、碳酸二苯酯等。为得到聚碳酸酯二醇而使用的低分子量二醇可举出用于制造“聚酯二醇”时作为第分子量二醇所例示的上述化合物。b.B组分中端氨基化合物为平均官能团数为2.0-6.0，平均分子量为 (Mn) 100-10000聚氧化丙烯二胺，聚氧化丙烯三胺，EO-PO共聚醚二胺中的一种或两种以上的混合物。c. B组分中所使用的扩链交联剂为脂肪族二元胺或其取代物、脂环族二元胺或其取代物、芳香族二元胺或其取代物、脂环族二元醇或多元醇、脂肪族二元醇或多元醇、二元羧酸(酐、酯)、醇胺、羧基二醇等化合物的一种或一种以上的混合物。B组分中所使用的扩链交联剂中的二元醇包括乙二醇，1,4- 丁二醇，一缩二乙二醇，1，2-丙二醇，新戊二醇，甲基丙二醇，1，6-己二醇，氢醌双(2-羟乙基)醚，间苯二酚双 (羟乙基)醚，HPR和HPER，1，3- 丁二醇，三甲基戊二醇，1，3-丙二醇，一缩二丙二醇，1，5-戊二醇，3-甲基-1，5-戊二醇，1，4_ 二羟甲基环己烷，环己二醇，TCD三环二醇，羟基新戊酸羟基新戊醇酯，丁基乙基丙二醇，二乙基戊二醇，乙基己二醇，十二碳二醇，十二碳环烷二醇， 其他二醇。B组分中所使用的扩链交联剂中的多元醇包括三羟甲基丙烷，甘油，三羟甲基乙烷，1，2，6_乙三醇，三羟乙基异氰脲酸酯，季戊四醇，木糖醇，山梨醇，甘露醇，蔗糖，甲基葡萄糖苷。B组分中所使用的扩链交联剂中的醇胺包括三乙醇胺，二乙醇胺，三异丙醇胺，
甲基二乙醇胺。B组分中所使用的扩链交联剂中的羧基二醇包括二羟甲基丙酸，二羟甲基丁酸。B组分中所使用的扩链交联剂中的芳香族二元胺包括3，3' -二氯_4，4' 二苯基甲烷二胺(MOCA)，3，5-二乙基甲苯二胺(DMTDA)，3，5-二乙基甲苯二胺(DETDA)，4，4'-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)厘-0^六，4，4'-亚甲基双(2，6_ 二乙基)苯胺(M-DEA)， 4,4'-亚甲基双(2，6-二异丙基)苯胺(M-DIPA)，4，4'-亚甲基双(2-异丙基-6-甲基) 苯胺(M-MIPA)，2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯(TX_2)，4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷， 1,4-双仲丁氨基苯，丙二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，2，4- 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯， 甲苯二胺(TDA)，4，4' -二氨基二苯基甲烷(MDA)，4，4'-亚甲基双(2-乙基苯胺)，其他芳香族二胺。B组分中所使用的扩链交联剂中的二元羟酸(酐、酯)包括乙二酸，癸二酸，对苯二甲酸，对苯二甲酸二甲酯，甲苯二甲酸，邻苯二甲酸酐，丁二酸，戊二酸，壬二酸，十二碳二酸，1，4_环己烷二甲酸，1，4_环乙烷二甲酸二甲酯，二聚酸，混合二羧酸(C4-C6 二羟酸 (DBA)，长链混合二羧酸)，顺丁烯二酸酐。B组分中所使用的耐候防护材料是环戊二烯聚合物、聚碳酸酯、耐候性聚苯乙烯、苯乙烯共聚物树脂中的一种。本发明的道砟胶采用具有突出耐高低温性能的聚氨酯弹性材料为主要原材料替代了国外传统的以环氧类型为主要原材料的道砟胶，在直线与曲线的轨道中、砟肩容易散落的地方等有砟轨道中提高轨道横向和纵向阻力，道床刚度，以及为轨道提供一定的减振性能的作用。经本道砟胶组织后的道床边坡稳定。道砟粘成整体，不会发生飞砟现象。此外， 道砟胶组织后可以降低道砟之间的摩擦，减少道砟粉化，从而减小板结的可能性，延长道床寿命，降低维修量。本道砟胶所使用的原材料为对环境友好的无毒或者低毒材料，100%的固含量使得本道砟胶在聚合以后几乎不会有挥发物质。能够在按照设计要求调整道砟性能的同时不影响环境。
具体实施例方式下面通过实施案例将对本发明进行更为全面的描述。实施例1A 组分MDI10 份；B组分DMTDA 0. 2份和环戊二烯聚合物1份。A、B组分混合制成NC0% = 14%的预聚体，可达到以下性能。
权利要求
1.一种新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，所述砟胶本质上是在温度为-10°c 100°C下，A组分和B组分按照重量比1 0. 1 1 10混合制得；其中，A组分为二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体、聚合体、衍生物；或者A组分是由端羟基化合物或端氨基化合物与异氰酸酯反应制得的预聚物或半预聚物；B组分为扩链剂与耐候防护材料按照重量比0.1 1 1 5的混合物，所述扩链剂是含活性氢的端羟基聚合物或端氨基聚合物，小分子量的多元醇，多元胺，多元羟酸中的一种；所述耐候防护材料是橡胶耐候防护材料或塑料耐候防护材料。
2.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，A、B组分的混合比例是1 0. 1 1 2，混合温度是-10°C 60°C。
3.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，A组分所述的二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体、聚合体、衍生物为MDI，TDI, HDI, IPDI，12HMDI的一种或者2种以上的混合物；A组分所述的异氰酸酯基末端预聚物和半预聚物由二异氰酸酯或多异氰酸酯和端羟基化合物或者端氨基化合物反应得到。
4.根据权利要求3所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，所述的二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体是以4，4’-MDI与2，4’ -MDI按照重量比1 1_1 2的混合物；或者，2，4’ -TDI与2，6’ -TDI按照重量比4 1的混合物。
5.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，A组分中的端羟基化合物为平均官能团数为2.0-10. 0，平均分子量为100-10000的聚醚多元醇，聚酯多元醇或他们的混合物；A组分中的端氨基化合物为平均官能团数为2. 0-6.0，平均分子量为100-10000的芳香族或脂肪族端氨基聚醚或他们的混合物。
6.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，B组分中所使用的含活性氢的多元醇聚合物或端胺基聚醚聚合物组分为平均官能团数为2. 0-10. 0数均分子量为100-10000的聚醚多元醇，聚酯多元醇或他们的混合物；B组分中的端氨基化合物为平均官能团数为2. 0-6. 0、数均分子量为100-10000的芳香族或脂肪族端氨基聚醚或他们的混合物。
7.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，B组分中所使用的扩链交联剂为脂肪族二元胺或其取代物、脂环族二元胺或其取代物、芳香族二元胺或其取代物、脂环族二元醇或多元醇、脂肪族二元醇或多元醇、二元羧酸、二元羧酐、二元羧酯、醇胺、羧基二醇。
8.根据权利要求1所述的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，B组分中所使用的耐候防护材料是环戊二烯聚合物、聚碳酸酯、耐候性聚苯乙烯、苯乙烯共聚物树脂中的一种。
9.权利要求1的新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶在轨道交通中的有砟轨道段中的应用。
10.根据权利要求1所述的应用，其特征是，所述轨道交通包括常规低速铁路、高速铁路、地铁与城市轻轨。
全文摘要
一种新型轨道交通聚交联氨酯类道砟胶，其特征是，所述砟胶本质上是在温度为-10℃～100℃下，A组分和B组分按照重量比1∶0.1～1∶10混合制得；其中，A组分为二异氰酸酯或多异氰酸酯的单体、聚合体、衍生物；或者A组分是由端羟基化合物或端氨基化合物与异氰酸酯反应制得的预聚物或半预聚物；B组分为扩链剂与耐候防护材料按照重量比0.1∶1～1∶5的混合物。本发明采用具有突出耐高低温性能的聚氨酯弹性材料为主要原材料替代了国外传统的以环氧类型为主要原材料的道砟胶，在直线与曲线的轨道中、砟肩容易散落的地方等有砟轨道中提高轨道横向和纵向阻力，道床刚度，以及为轨道提供一定的减振性能的作用。
文档编号C09J175/06GK102153982SQ201110064269
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者王平, 胡吉, 胡小林 申请人:王平, 胡吉, 胡小林