用于铁路无砟轨道的PBS哌啶键合密封胶及制备方法与流程

本发明涉及一种用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶及制备方法及其制备方法，涉及c09j，具体涉及制备与含氧基团连接的硅。

背景技术：

1、铁路无砟轨道是采用混凝土，沥青等混合料与轨道粘结，避免了有砟轨道上石渣的飞溅，并且无砟轨道上铁路的运行速度高，能够提升列车的运行速度，稳定性和舒适度。但是在轨道和混凝土之间的硅酮胶嵌缝材料与轨道的粘接强度不高，变形能力差，在高速列车的振动下容易脱落。并且硅酮密封胶的耐高低温性能差，对施工环境的温度要求严格，导致施工时间短，并且密封胶的耐候性不佳，在高低温环境下使用有效期限仅为1-2年，为了解决上述问题，本发明开发了一种与混凝土粘接强度高，施工温度范围宽的pbs(piperidine bonding sealant)哌啶键合硅酮密封胶。

2、中国发明专利cn201410251173.0公开了一种用于无砟轨道混凝土伸缩缝的硅酮嵌缝材料及其制备方法，通过同时添加储存稳定剂和深层固化剂，实现了硅酮嵌缝材料既可以在无砟轨道混凝土伸缩缝中深层固化，又可以长时间储存的双重效果，但是对于硅酮密封胶的耐高低温性能没有改善。中国发明专利cn201810516791.1公开了一种硅酮密封胶用粘结促进剂及其制备方法和应用于无砟轨道的硅酮密封胶，采用含聚醚的聚氨酯主链的低粘度的酮肟封端的聚合物为粘结促进剂，具有良好的柔顺性及伸长率；同时还含有氨酯键，使得本发明的粘结该粘结促进剂应用于无砟轨道的硅酮密封胶中，得到硅酮密封胶具有良好的柔顺性和伸长率、粘度高，与混凝土基材的粘结性好，但是施工温度范围较窄，不能在高低温环境下施工。

技术实现思路

1、为了改善硅酮密封胶与混凝土的粘接强度，扩大硅酮密封胶的耐高低温范围，扩大施工温度，本发明的第一个方面提供了用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶及制备方法，包括甲组份和乙组分，所述甲组份的制备原料以重量份计包括：基础树脂a 30-50份，光稳定剂18-30份，除水剂ⅰ0.1-0.3份，填料ⅰ15-45份，颜料ⅰ0.2-0.7份，触变剂0.3-0.5份；所述乙组分的制备原料以重量份计包括：交联剂30-45份，偶联剂11-25份，基础树脂b 25-40份，填料ⅱ2-21份，除水剂ⅱ0.1-0.3份，颜料ⅱ1-5份，催化剂0.1-0.3份。

2、作为一种优选的实施方式，所述甲组份和乙组分的重量比为1：(1-3)。

3、申请人在实验过程中发现，当包含基础树脂的组分甲与包含交联剂的组分乙采用1：(1-3)的重量比时，制备的硅酮密封胶具有合适的固化速度，同时具有较宽的施工温度。原因可能是：在优选的重量比下，硅酮密封胶具有合适的固化速度，硅酮胶固化后收缩性在合适的范围内，在轨道振动时不易产生裂纹。并且本体系中引入了除水剂，可以去除原料中的结合水，使交联反应顺利进行，防止在较高施工温度下，水和小分子物质不能及时排出，影响硅酮胶的结构，拓宽了硅酮胶的施工温度范围。

4、作为一种优选的实施方式，所述基础树脂a中至少包括硅烷和硅氧烷，所述基础树脂a的分子量为10000-20000da。

5、作为一种优选的实施方式，所述基础树脂a为α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷封端聚醚的组合。

6、作为一种优选的实施方式，所述α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷封端聚醚的重量比为(15-25)：(15-22)。

7、申请人在实验过程中发现，采用分子量为10000-20000da的α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷封端聚醚共同作用，制备的硅酮密封胶适用于铁路无砟轨道的嵌缝中，不易在铁路轨道上脱落。猜测可能的原因是：分子量为10000-20000da的α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷封端聚醚具有合适的拉伸强度和伸长率，制备的硅酮密封胶具有一定韧性，当硅酮密封胶嵌缝到轨道和混凝土之间时，可以缓冲一部分列车运行带来的振动，并且硅酮密封胶具有一定的可变形性，避免列车振动造成脱落。在优选的分子量范围内的基础树脂，还具有一定的承压能力，在铁轨与混凝土之间起到承压作用，防止轨道挤压变形后，裂缝增大无法恢复。

8、作为一种优选的实施方式，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂和苯并三唑类光稳定剂，所述受阻胺类光稳定剂和苯并三唑类光稳定剂的重量比为(18-28)：(1.3-1.5)。

9、作为一种优选的实施方式，所述受阻胺类光稳定剂为哌啶衍生物类光稳定剂，所述哌啶衍生物类光稳定剂选自四甲基哌啶类光稳定剂或五甲基哌啶类光稳定剂中的一种。

10、作为一种优选的实施方式，所述四甲基哌啶类光稳定剂选自苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、氮基三[乙酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯]和n,n′-双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)己二胺、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或几种的组合。

11、作为一种优选的实施方式，所述光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑的组合。

12、申请人在实验过程中发现，采用2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的组合作为光稳定剂可以改善硅酮密封胶的抗氧化性能，还增加了硅酮密封胶与混凝土的粘结强度，猜测可能的原因是：双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中含有2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基结构，在有氧状态下吸收光能后，可以转变为氮氧自由基，捕获硅酮胶基体树脂光解下产生的烷基活性自由基，然后发生逆转化，减少硅酮胶的光解氧化，并且当与2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑共同作用时，可以进一步吸收紫外光，削弱紫外线的能量，减少紫外光对硅酮胶基体树脂的分解。在2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的共同作用下，哌啶基团还可以与混凝土中的羟基发生键合反应，从而增加了与混凝土的粘结强度。

13、作为一种优选的实施方式，所述交联剂选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的一种或几种的组合。

14、作为一种优选的实施方式，所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的组合。

15、作为一种优选的实施方式，所述甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的重量比为(21-23)：(10-18)。

16、申请人在实验过程中发现采用甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷共同作用，作为交联剂，可以提高硅酮密封胶的变形能力，在高低温环境中性能稳定，猜测可能的原因是：多支链结构的甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷可以增加基础树脂之间的交联位点，提高交联致密度，形成的硅酮密封胶含有较多的饱和支链结构，分子链柔软具有较大的收缩性，并且支链分子结构较小，分子间的空间阻力小，分子结构之间规整度低，链段的活动性较高，使制备的硅酮密封胶具有一定的变形能力。在低温环境中，链段的不规整性，降低了硅酮胶的玻璃化转变温度，使其具有较好的耐高低温性能。

17、作为一种优选的实施方式，所述偶联剂选自巯丙基三甲氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。

18、作为一种优选的实施方式，所述偶联剂为巯丙基三甲氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的组合。

19、作为一种优选的实施方式，所述巯丙基三甲氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷的重量比为(1.4-2.4)：(3-6)：(3-6)：(2-5)：(2-5)。

20、作为一种优选的实施方式，所述基础树脂b为二环己基甲烷二异氰酸酯和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的组合。

21、作为一种优选的实施方式，所述二环己基甲烷二异氰酸酯和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的重量比为(10-20)：(15-20)。

22、作为一种优选的实施方式，所述填料ⅰ为纳米碳酸钙；所述除水剂ⅰ为乙烯基三甲氧基硅烷；所述颜料ⅰ为二氧化钛和炭黑的组合，所述二氧化钛和炭黑的重量比为(1-2)：(0.2-0.7)。所述触变剂为二氧化硅。

23、作为一种优选的实施方式，所述填料ⅱ为纳米碳酸钙；所述除水剂ⅱ为乙烯基三甲氧基硅烷；所述颜料ⅱ为二氧化钛和炭黑的组合，所述炭黑和二氧化钛的重量比为(0-2)：(1-2)。所述催化剂为有机锡。

24、作为一种优选的实施方式，所述硅酮密封胶的施工温度范围为-10～45℃。

25、本发明的第二个方面提供了一种用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶及制备方法的制备方法，包括以下步骤：

26、(1)将甲组分的制备原料混合搅拌均匀，升高温度，反应，边搅拌边抽真空，保持反应，得甲组份；

27、(2)将乙组分的制备原料混合搅拌均匀，升高温度，反应，边搅拌边抽真空，保持反应，得乙组份；

28、(3)将甲组份和乙组分按重量比混合，搅拌均匀后使用即可。

29、作为一种优选的实施方式，所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶的制备方法，包括以下步骤：

30、(1)将基础树脂a加入反应釜，搅拌均匀后；加入填料ⅰ，二氧化钛，触变剂后，搅拌均匀；加入除水剂ⅰ，升温至115-125℃，边搅拌边抽真空，保持3-5小时；降温至70-90℃，加入光稳定剂和炭黑搅拌，边搅拌边抽真空，保持1-2小时，得甲组份；

31、(2)将交联剂，偶联剂，基础树脂b，填料ⅱ，除水剂ⅱ，颜料ⅱ加入反应釜，搅拌均匀后；升温至115-125℃，边搅拌边抽真空，保持3-5小时；降温至室温，加入催化剂，边搅拌边抽真空，保持1-2小时，得乙组份；

32、(3)将甲组份和乙组分按重量比混合，搅拌均匀后使用即可。

33、作为一种优选的实施方式，本技术所述硅酮密封胶可为双组分胶，也可加入邻苯二甲酸二辛酯后组成单组分胶。

34、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

35、(1)本发明所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶，光稳定剂为2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的组合，重量比为(1.3-1.5)：(18-28)，改善了硅酮密封胶的抗氧化性能，增加了硅酮密封胶与混凝土的粘结强度。

36、(2)本发明所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶，基体树脂a为α,ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷封端聚醚的组合，分子量为10000-20000da，可以缓冲高速列车的振动，减少硅酮密封剂在铁路轨道上的脱落。

37、(3)本发明所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶，采用甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷作为交联剂组合，重量比为(21-23)：(10-18)，制备的硅酮密封胶具有变形能力，在高低温环境中性能稳定。

38、(4)本发明所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶，包含基础树脂的组分甲与包含交联剂的组分乙采用1：(1-3)的重量比，制备的硅酮密封胶具有合适的固化速度，同时具有较宽的施工温度。

39、(5)本发明所述用于铁路无砟轨道的pbs哌啶键合密封胶，与混凝土粘接强度高、具备高变形能力、高低温性能稳定、可以适应-10℃-45℃的施工温度范围，耐候性更强可以有效使用30年。