專利名稱：改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規(guī)定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，屬改性高分子板材制造領域。
背景技術：
目前鐵路彈條I、II型扣件擋板座所使用原材料有金屬碳素鋼、尼龍6(聚酰胺6)和改性尼龍66 (改性聚酰胺66)三大類，金屬材料擋板座不耐銹蝕，銹蝕的工件很快失去應有的性能；尼龍6擋板座和改性尼龍66由于其結構特性(抗疲勞強度損失和耐低溫差等原因)在小半徑區(qū)間、寒冷地區(qū)、極干旱地區(qū)使用普遍發(fā)生脆裂，其使用壽命受到了極大地限制。
現(xiàn)有技術中也有一些熱塑性樹脂復合材料(酚醛類)，其主要采用熱塑性樹脂為粘接材料，將玻璃纖維薄涂后晾干，然后在模壓的方式。由于熱塑性樹脂為鏈狀分子結構，許多分子鏈通過物理作用組合在一起，受其工藝限制，其中晾干工藝中殘余的低分子溶劑量無法保證完全溢出，使得后期成型固化時，分子鏈狀結構排列不均勻，殘余溶劑無法完全逸出，導致單位面積的強度不均勻，其中有氣泡等無法保證材料強度質(zhì)量的一致性，使得這種復合材料無法在一些特殊的高要求產(chǎn)品如鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護等方面替代現(xiàn)有的金屬材料。目前采用的環(huán)氧樹脂手糊工藝的復合材料，由于工藝落后，樹脂含量無法精確控制，質(zhì)量無法保證，又加上其采用普通環(huán)氧樹脂和固化交聯(lián)劑，達不到替代金屬材料所需的強度要求。
發(fā)明內(nèi)容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988 Q235規(guī)定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊。設計方案為了達到上述目的，本發(fā)明所設計的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，由改性熱固環(huán)氧樹脂樹脂、超支化固化交聯(lián)劑、纖維增強材料和粉體增強材料添加劑組成。I、采用改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂、固化交聯(lián)劑為主要粘結材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，同時也避免了普通環(huán)氧樹脂固化后形成三維交聯(lián)結構，分子鏈剛性雖強但達不到金屬強度、韌性不好、不耐沖擊缺陷，很好的利用了改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂和固化交聯(lián)劑通過化學鍵交聯(lián)，并且枝化為樹杈狀剛性網(wǎng)狀穩(wěn)定結構提供了高強度復合材料的抗張強度、屈服強度和伸長率等機械性能。2、控制浸潤定量的纖維狀增強材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，使得預浸料在消泡劑的作用下能有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料成型的固化，采取預固化、內(nèi)脫模和特氟龍脫模等技術手段，有效的控制了預浸料的稠度，使得最終的得到復合材料密度均勻，尺寸完美，具有優(yōu)良的機械性能。3、熱固性改性環(huán)氧樹脂是以雙酚A環(huán)氧樹脂配以聚醚改性甲基四氫苯酐再用環(huán)氧基封端的活性增韌劑，其制作方法先將聚醚在120° C下真空脫水I小時，再將聚醚和甲基四氫苯酐按3:1比例在催化劑的作用下在130-140° C下反應3小時，降溫至120° C加入環(huán)氧樹脂反應2小時，得到環(huán)氧基封端的內(nèi)增韌活性增韌劑。其增韌劑在本申請中所帶來的好的技術效果是環(huán)氧樹脂的脆性直接影響其進一步使用，絕大多數(shù)配方都需要進行增韌改性，以提高制品的耐沖擊性和緩解固化時的內(nèi)應力，降低環(huán)氧固化物的脆性。本申請合成的活性環(huán)氧增韌劑，它的分子結構中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環(huán)氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環(huán)氧基團，能參與固化反應，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強度，也大大提高了材料的壓縮強度和剪切強度。 技術方案I :改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，含有
12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。技術方案2 :改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊制備方法，將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料制成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊。本發(fā)明背景技術相比，一是本申請所得到的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，是一種完全的非金屬材料，摒棄了用金屬與非金屬等絕緣材料粘接的復合制作高強度的復合材料的技術方案，從根本上避免了金屬材料與非金屬絕緣材料之間存在的線膨脹系數(shù)，抗張強度、屈服強度和伸長率帶來的不利影響；二是采用了高分子熱固性高強度樹脂、固化交聯(lián)劑為主要粘結材料，避免鏈狀分子熱塑性樹脂容易受熱軟化、冷卻硬化的弊端，很好的利用了熱固性樹脂和超支化固化交聯(lián)劑通過化學鍵交聯(lián)在一起的剛性網(wǎng)狀穩(wěn)定結構和樹形增塑結構提供了復合材料的抗張強度、屈服強度和伸長率等機械性能，同時控制了改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊預浸料的粘度為50000-100000Pa. S，使得預浸料在消泡遷移劑的作用下能完全有效的排出空氣杜絕暗泡，又不會影響的材料的成型固化，采取研磨著色和內(nèi)脫模等技術手段，有效的控制了預浸料的粘度，使得最終的得到復合材料顏色穩(wěn)定、密度均勻，質(zhì)量完美，具有優(yōu)良的機械性能；三是采用本申請的復合材料所制的產(chǎn)品強度高及模量高，成型尺寸精確穩(wěn)定，密度均一，絕緣等級高，摩擦系數(shù)小的特點；四是本申請通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法可以制成所需的鐵軌緊固件、汽車齒輪箱、壓力容器、船板、裝甲防護等復合材料；五是本申請所得到的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊及其應用，具有機械性能優(yōu)良，材料成型度高，使用范圍廣、壽命長，完全可以達到現(xiàn)有的Q235鋼相應強度，可以應用到各個行業(yè)中。
具體實施例方式實施例I :改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，其特征是含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。所述改性熱固性環(huán)氧樹脂含有14-16%( 14%或14. 8%或15%或15. 5%或16%)重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂和O. 15-0. 25%(0. 15%或O. 2%或O. 25%)重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成；所述14-16%重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂是由E-51環(huán)氧樹脂與E-44環(huán)氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20%(15% 或 16% 或 17% 或 18% 或 19% 或 20%)，2，2 — 二羥甲基丙酸 15-21% (15% 或 16% 或 17%或18%或19%或20%或21%)，二惡烷13-17% (13%或14%或15%或16%或17%)，琥珀酸酐
13-17% (13% 或 14% 或 15% 或 16% 或 17%)，2 —甲基咪唑 40-50% (40% 或 45% 或 50%)配比。所述超支化固化交聯(lián)劑是含有I. 0-2. 2% (I. 0%或I. 5%或2. 0%或2. 2%)重量份的超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑與3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的甲基四氫苯酐配比而成；
所述纖維狀增強材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合；
所述粉體增強材料是指O. 25-0. 35%(0. 25%或O. 30%或O. 35%)重量份的炭黑、3. 0-3. 5%(3. 0%或3. 2%或3. 5%)重量份的空心微珠、3. 0-4. 0% (3. 0%或3. 5%或4. 0%)重量份的云母粉一種或兩種以上的組合。實施例2 :在實施例I的基礎上，含有15%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，73%重量份纖維狀增強材料，7%重量份的粉體增強材料添加劑。實施例3 :在實施例I或2的基礎上，改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊制備方法,將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料制成粘度為50000-100000Pa.S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊。浸潤定量的纖維狀增強材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法制作替代ZJZ304(GW) -02-2006規(guī)定的鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊。例I :本實施例描述的壓鑄法制得的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，是將按規(guī)定比例配制改性熱固性環(huán)氧樹脂——改性環(huán)氧樹脂和粉狀增強材料添加劑——炭黑(根據(jù)需要調(diào)整顏料)、空心微珠、云母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻后按2:1比例加入超支化固化交聯(lián)劑，浸潤定量的玻璃纖維，在60-80°C軟化20-40分鐘后制得預浸料，將預浸料定量置于加熱后的模具中，排氣后加壓1500KN，控制溫度165-175°C，經(jīng)3-6分鐘固化成型后，即采用模壓工藝制成所述緊固件。其中按重量份數(shù)，所述纖維狀增強材料為為78份，改性環(huán)氧樹脂混合物為18份(含超支化固化交聯(lián)劑)，粒狀增強材料添加劑為4份。
例2 :本實施例描述的高強度熱固性高分子基復合材料，是將按規(guī)定比例配制改性熱固性環(huán)氧樹脂——改性環(huán)氧樹脂和粒狀增強材料添加劑——炭黑、二氧化硅、云母粉混合，研磨為均勻漿狀，攪拌均勻后按比例加入超支化固化交聯(lián)劑，在100-120°C浸潤預固化后，將定量的纖維狀增強材料——玻璃纖維和碳纖維的組合經(jīng)過緯向加熱模具(控制溫度165-175°C，拉力80-120 KN)連續(xù)勻速拉擠(有效固化時間3_6分鐘)，保溫硬化后制得緯向尺寸一致的條狀物，按一定尺寸剪切后打磨圓潤成型，即制得采用拉擠工藝制成所述改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊。
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本實施例描述拉擠法制得的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，所述的改性環(huán)氧樹脂是改性環(huán)氧樹脂混合物20份(含超支化固化交聯(lián)劑);所述纖維狀增強材料是玻璃纖維和碳纖維組合共75份；所述粒狀增強材料是炭黑、二氧化硅、云母粉的組合共5份。改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊和鐵標材料要求測試結果比較
權利要求
1.一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，其特征是含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑。
2.根據(jù)權利要求I所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，其特征是含有15%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，5%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，73%重量份纖維狀增強材料，7%重量份的粉體增強材料添加劑。
3.根據(jù)權利要求2所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，其特征是 所述改性熱固性環(huán)氧樹脂含有14-16%重量份的雙酚A環(huán)氧樹脂和O. 15-0. 25%重量份的聚醚改性甲基四氫苯酐增韌劑混合而成； 所述超支化固化交聯(lián)劑是含有I. 0-2. 2%重量份的超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑與3. 0-4. 0%重量份的甲基四氫苯酐配比而成； 所述纖維狀增強材料是指玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和貴金屬纖維任意一種或兩種組合； 所述粉體增強材料是指O. 25-0. 35%重量份的炭黑、3. 0-3. 5%重量份的空心微珠、3.0-4. 0%重量份的云母粉一種或兩種以上的組合。
4.根據(jù)權利要求3所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，其特征是所述雙酚A環(huán)氧樹脂是由E-51環(huán)氧樹脂與E-44環(huán)氧樹脂按2:1的比例配比而成；所述超支化咪唑酰胺化衍生物固化劑由三羥甲基丙烷15-20% ;2，2 —二羥甲基丙酸15-21% ;二惡烷13-17% ;琥珀酸酐13-17% ；2 一甲基咪唑40-50%配比而成。
5.一種改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊制備方法，其特征是將12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂和5. 5-8. 5%重量份的粉體增強材料添加劑混合研磨為均勻漿狀體，按比例加入4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑攪拌均勻，然后浸潤定量的60-86%重量份的纖維增強材料制成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料，再將預浸料置于加熱后的模具中，排氣后施加1000KN以上的壓力，控制溫度在165-175°C，經(jīng)3-6分鐘二次固化得到成品改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊。
6.一種如權利要求5所述的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊的應用，其特征是浸潤定量的纖維狀增強材料經(jīng)過消泡處理成粘度為50000-100000Pa. S的厚漿狀或膏狀預浸料通過拉擠、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、注射的成型方法制作替代ZJZ304(GW) -02-2006規(guī)定的鐵路軌道用彈條III型絕緣軌距塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕、耐候性好，強度高，性能可達低碳素鋼(如GB/T700-1988Q235規(guī)定的Q235鋼工件強度要求)的改性熱固性超高分子環(huán)氧樹脂鐵路軌道用彈條絕緣軌距塊，含有12-18%重量份的改性熱固性環(huán)氧樹脂，4-6%重量份的超支化固化交聯(lián)劑，60-86%重量份的纖維狀增強材料，5.5-8.5%重量份的粉體增強材料添加劑。優(yōu)點分子結構中既包含了大量的柔性鏈段來緩解環(huán)氧樹脂的脆硬性，又包含了封端的環(huán)氧基團，能參與固化反應，增韌效果明顯，不但提高了體系的粘接強度，也大大提高了材料的壓縮強度和剪切強度。
文檔編號E01B9/66GK102952373SQ20121007885
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者高原 申請人:杭州大固新材料有限公司