轨道用聚氨酯弹性垫板的研究开发.docVIP

轨道用聚氨酯弹性垫板的研究 吴义春 李春兰 徐志磊 鲍建超 刘海蓉 （北京科聚化工新材料有限公司，北京，102200） 摘 要：本文通过低压发泡浇注机制备了高铁用弹性垫板，并分别考察了三官能度聚醚与两官能度聚醚以及两者之间的质量比例对弹性垫板老化前后拉伸强度、老化前后断裂伸长率、动静刚度比、压缩永久变形、工作电阻以及耐油性膨胀比的影响。实验发现：（1）随着三官能度聚醚质量的减少，两官能度聚醚质量的增加，弹性垫板老化前后拉伸强度逐渐降低；老化前后断裂伸长率、动静刚度比、压缩永久变形和耐油性膨胀比逐渐增加；工作电阻先增加而后下降；（2）当三官能度聚醚与两官能度聚醚的质量比例为20/80的时候，弹性垫板的综合性能比较好：弹性垫板老化前后的拉伸强度、老化前后断裂伸长率分别为：3.1MPa和3.05MPa，280.1%和191.1%，动静刚度比为1.38，压缩永久变形为3.21%，工作电阻为1.4×1012Ω，耐油性膨胀比为3.2%。 关键词：聚氨酯弹性垫板；断裂伸长率；动静刚度比；压缩永久变形；工作电阻；耐油性体积膨胀比 高速铁路轨道根据轨道结构形式的不同，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，在国内外获得广泛应用，其建设费用低、噪声传播范围小、建设周期段，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[1]。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，社会经济效益显著等优点，在国内外越来越受重视，已经成为高速铁路轨道结构的发展方向[2-3]。 弹性垫板是一种微孔弹性体材料，此产品采用工厂预制、现场安装的工艺，铺设在Ⅱ型板轨道下，起到减小震动、降低噪音的作用（如图1所示）。 图1 高铁用弹性垫板在高铁上应用示意图 目前弹性垫板已经应用到了高速铁路的建设当中了。本文通过低压发泡浇注机制备了高铁用弹性垫板，并分别考察了三官能度聚醚与两官能度聚醚以及两者之间的质量比例对弹性垫板老化前后拉伸强度、老化前后断裂伸长率、动静刚度比、压缩永久变形、工作电阻以及耐油性膨胀比的影响。 1 实验部分 1.1 实验原料 Wannate 8617，工业品，北京科聚化工新材料有限公司；聚醚三醇TEP-3600，羟值28mgKOH/g，天津第三石油化工厂，工业品；聚醚三醇TEP-330N，羟值35mgKOH/g，天津第三石油化工厂，工业品；聚醚三醇TEP-3033，羟值34 mgKOH/g，天津第三石油化工厂，工业品；聚醚二醇TED-28，羟值28mgKOH/g，天津第三石油化工厂，工业品；聚醚二醇DL-2000，羟值56mgKOH/g；山东蓝星东大有限公司，工业品；聚醚二醇DL-1000，羟值112mgKOH/g；山东蓝星东大有限公司，工业品；1，4-丁二醇，日本三菱，工业品；催化剂三乙烯二胺，工业品，空气化工；匀泡剂：DABCO-3043，工业品，空气化工。 1.2 弹性垫板的制备 依次在容器内加入相应量的聚醚三醇、聚醚二醇、1，4-丁二醇、蒸馏水、催化剂以及匀泡剂，搅拌均匀后倒入SZST4-MF型聚氨酯发泡机A罐内；在SZST4-MF型聚氨酯发泡机B罐内加入Wannate 8617。 通过发泡机控制面板，调整两个料罐的温度至40-42℃之间，调整B料罐计量泵转速并输入两个料的比例（B/A值），待发泡机循环半个小时后，设置搅拌转速8000rpm，向弹性垫板的模具中注料，随后模具在50℃的烘道中放置15min。弹性垫板的密度在0.79g/cm3左右。 弹性垫板出模后，常温放置12h后，放入100℃烘箱中熟化3h，随后进行送样分析。 1.3 弹性垫板的测试方法 1.3.1 弹性垫板拉伸强度和断裂身伸长率的测试 弹性垫板的拉伸强度和断裂伸长率测试按GB/T 10654的规定进行。每块垫板取6个试样，其中3个试样进行老化前性能测试，另外3个进行老化后性能测试。老化试验按照GB/T 3512的规定进行，老化条件为：100±2℃,96h。老化完毕后试样需停放24h再进行测试。 1.3.2 弹性垫板动静刚度比的测试方法 （a）弹性垫板静刚度的测试 试验环境温度为23±2℃。 开始试验前，试验用所有部件和设备在23±2℃的环境中至少放置24h。 把试验装置安放在试验机上，安放顺序为：支承钢板、被测弹性垫板、加载钢板（确保加载钢板放置在被测弹性垫板起作用的区域上）、短钢轨（放置在加载钢板中央，长度方向垂直于弹性垫板长度方向）。 利用在短钢轨对角处布置两位移测试仪