铁路桥用聚氨酯

高速铁路桥梁用聚氨酯伸缩缝的研究

点击次数:更新时间:2017-08-04 08:19【打印】

  2281媒介 高速铁路桥梁用聚氨酯伸缩缝的研究 (1。化工大学材料科学取工程学院,100029;2.市新型高材料制备取加工沉点尝试室,100029) 摘要以组合聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯(硼DI)制备的预聚体,取夹杂扩链剂,制 备了一种双组份低模量高伸长率聚氨酯伸缩缝。颠末试验可知NCo/0H为1.0511,硬段含量 为14%制备的伸缩缝材料,达到了所需聚氨酯伸缩缝的各项要求。 环节词高铁桥梁聚氨酯伸缩缝 高速铁路以其便利、快速、成本低的劣势界范畴内获得极大成长,正在我国成长尤为敏捷, 正在扶植规模和手艺程度二方面都达到了国际先辈程度。按照中国《分析交通网中持久成长规划》, 到2020年中国铁路网总里程将达到12万km以上,此中客运专线]。现正在中 国正冲向现实高速铁路手艺的前沿,同时我们也碰到了新的手艺问题,此中之一是梁端伸缩缝的损 毁。按照京津试验段查抄,此中近30%颠末2年运营曾经零落,梁端起头侵蚀。研制、设想、利用 新型伸缩缝材料曾经成为高铁工程的火急需求。按照高铁桥梁强冲击和大变形的特点,需要弹性体 材料具有低模量高伸长的机能。聚氨酯弹性体因为具有软硬段合金布局,通过适宜的设想,可 以实现大伸长率、低应力、高回弹和长命命要求,同时具有优良的缓冲、绝缘、耐磨、耐油和耐高 低温等机能[3--引。本文采用聚氨酯浇注弹性体材料进行了伸缩缝研制工做。 2尝试部门 2.1尝试原料 A组分:聚醚多元醇,BHTT02,天津第三石油化工场;甲苯二异氰酸酯,TDI 80/20,汉 丰聚氨酯公司。 B组分:聚醚多元醇,BHTT01,天津第三石油化工场;扩链剂,BHT705,汉丰聚氨酯公 司;催化剂,BHT703,汉丰聚氨酯公司;油溶性色膏,BHTT06,百正威塑胶无限公司; UV紫外线,南京米兰化工无限公司;防老剂,1010,南京米兰化工无限公司。 2.2尝试仪器 QZM-1锥形磨,中国天津材料试验机厂;AY220电子天平,SHIMADZU cORPORATl0N; BL-620S电子天平,SHIMADZU CORPORATION;G-9240A型电热恒温鼓风干燥箱,上海一恒 科技无限公司;CMT4304全能拉力机,深圳新三思仪器无限公司;JJ一1型细密按时电动搅拌器, 江苏金坛市仪器制制无限公司;电动搅拌器电机,金坛市中大仪器厂;98—1_C型电子调温电热 套,天津市泰斯特仪器无限公司;调压器,天津市四通节能调压器厂;WMZK-IO型温度节制 仪,上海医用仪表厂;模具,便宜;SHB-III轮回水式多用实空泵,郑州长城科工贸无限公司;水 分测定仪,三泵科森仪器无限公司。 中国聚氨酯工业协会第十五次年会论文集 2292.3尝试步调 A组份制备 正在拆有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中按配方插手所需计量的BHT702,并升温至 110‘C线小时,测定水分含量小于0.1%时,遏制抽实空,并降至常温。插手计量好的TDI 80/20,通入氮气,升温并连结系统正在90"C反映3小时,当测定系统的NCO含量达到理论值时遏制 反映,做为A组份备用。 B组份的制备 将紫外线遍,用刮板细度计测试研磨料细度小 于20肛m时,竣事研磨;正在拆有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中插手BHT701、BHT703、 BHT705、BHT706和研磨好的原料,并升温至110"C线小时,测定水分含量小于0.1% 时,遏制抽实空,氮气并降温,为B组份备用。 涂膜的制备 将A、B组分按要求1:1质量比进行夹杂。放置到聚四氟乙烯的模具中,制得(1.50.1) mm的涂层,正在尺度前提(23士2),湿度(6015)%下成膜,养护96h,然后脱模,涂膜翻过来 再正在尺度前提下养护72 2.4机能测试拉伸机能和断裂伸长率按GB/T16777--2008中9.2.1进行试验,拉伸速度为(50050)mm/ min;扯破强度按GB/T529--1997中5.1.2曲角形进行试验,无豁口,拉伸速度为(500 4-50) mm/min;邵A硬度按GB/T531.1—2008进行试验;测试材料的回弹率。 3成果取会商 3.1 NcO指数的影响(竹Nc0/,跏) 正在硬段含量为14%时,通过调整咒N。D/蚴来研究分歧的NCO指数对材料机能的影响,以确定 A、B组分的最佳配比。 3.1.1 nN。0/咖对拉伸强度的影响 4.03.5 2.0 1.5 1.0 1.1/1 1.05/1 111.0 I/I.05 1/1.1 J1Ncc/JloII 230CPUIA CONFERENCE 2010 由图1可知,跟着咒N00/,loH的添加,材料的拉伸强度逐渐升高,当咒N00/,zoH为1.15/1时拉伸 强度为最大。这是由于,跟着刀N。0/咖的添加,硬段含量添加,硬段之间绨合正在一路构成的微区体 积分数添加,有益于两相分手,从而提高物理交联。正在A组分过量后,呈现了脲基甲酸酯,它的极 性比氨基甲酸酯基还要大,可构成更强的氢键感化,并且跟着咒N。0/,z0H的添加生成的脲基甲酸酯更 多,如许它们之间感化力更大,因而拉伸强度添加。 3.1.2 7孙/枷对断裂伸长率的影响 1800 1600 葶1400 \出壁1200 裂豁1000 800 600 1.15/1 I.1/l 1.05/1 l/1.0 1/1.05 l/1.1 nsco/nva r孙踊/咖对断裂伸长率的影响由图2可知,跟着行N。0/彻的添加,断裂伸长率逐步降低。A组分不脚时,过量的B组分溶正在 材猜中起到增塑感化,因而断裂伸长率添加;A组分过量,过量的一NcO基团和氨基甲酸酯反映 生成脲基甲酸酯,跟着交联反映的继续,氢键感化力加强,障碍间活动,呈现应力集中,因而 断裂伸长率跟着7zNc0/彻的添加而降低。 3.1.3咒N。D/咖对100%模量的影响 1.15/1 1.1,l 1.05/1 l,1.05l,1.1 r粕co/noH 图3,卸/摇嘣对100%模量的影响 由图3可知,跟着咒N00/,蛐的添加,材料的100%模量由0.2升到0.63,了小应力下的大 形变,过高的模量影响链的活动,导致应力无法传送和消弭,呈现应力集中,材料。当 确。0/,10H逐步增大时,跟着氨基甲酸酯含量添加,刚性部门增加,脲基甲酸酯也随之增加,刚性过 大,柔性链段和刚性链段嵌段,氢键感化力增大障碍柔性链段的活动,因而loo%模量逐步升高。 765432OOOOOO删辎零oo_ 中国聚氨酯工业协会第十五次年会论文集 2313.1.4懒/咖对回弹率的影响 由图4可知,材料正在nNCO/nOH为1/1~1.15/1时都表示很好的回弹机能,一方面是聚氨酯本身 就具有很好的回弹性,其的长链布局和键的扭转都能帮帮材料回到能量最低的不变形态, 另一方面适度的交联能够加强材料的回弹机能。通过曲线阐发可知,当A组分过量时,就会呈现化 学交联合构,交联的网状布局使其塑性流动削减而回弹机能添加。因而跟着咒N。0/彻的增大,材料 的回弹机能更好。分析以上数据表白当nm。o/noH为1.05/1时材料的分析机能最佳。 3.2硬段含量的影响 图5---8为正在连结NCO指数为1.05/1时,分歧硬段含量对材料的拉伸强度、断裂伸长率、 100%模量、回弹率的影响曲线.0 1/1.05 111.1 nl烈)/non nmo/no.对回弹率的影响68lO 12 14 16 18 20 硬段含量/% 图5硬段含量对拉伸强度的影响 硬段是由二异氰酸酯和低扩链剂构成,为带有极性基团的氨基甲酸酯和脲基甲酸酯,其内 聚能密度大,易于构成氢键,成为硬相加强的合金布局。硬段含量添加,两相分手更充实,物理交 联点增加,间感化力更大,因而呈现图5~7所表示的机能变化。跟着硬段含量的添加,拉伸 强度增大,断裂伸长率降低、100%模量增大。本尝试采用了低模量组合聚醚,链扭转势能小, 5O5O5O5O66554433£=\越嘿晕议 232Cf'IA OONF隙ENCE 2010 间感化力低,表示出优良的回弹机能,如图8所示。 鋈II{卜 姒罂烈罄1400 1200 1.0 O.8 1.6 0.4 O.2 105 100 芝敲国95 6810 12 14 16 18 20 硬段含量/% 图6硬段含量对断裂伸长率的影响 硬段含量/% 图7硬段含量对100%模量的影响 6810 12 14 16 18 20 硬段含量/% 图8硬段含量对回弹率的影响 0OOOO们加嘟辎零ooH 中国聚氨酯工业协会第十五次年会论文集 233扩链剂1具有强氢键布局,扩链剂2具有范德华力布局,由表1可知,当插手部门扩链剂1后, 材料的拉伸强度和100 oA模量有了大幅添加。这是由于分歧扩链剂对硬段结晶的分歧影响所致。 通过度析原料品种和含量对低模量聚氨酯伸缩缝机能的影响,确定了当,zN。0/蚴为1.0511,硬 段含量为14%,材料达到表2所列机能目标,可满脚《高速铁路桥梁聚氨酯伸缩缝暂行手艺规范》 的要求。 表2高速铁路桥梁聚氨酯伸缩缝暂行手艺规范次要目标 项目 目标 本产物机能 4结论 按照高速铁路桥梁伸缩缝对材料低模量高伸长的要求,设想了一种特殊的CPU布局,通 234过研究材料品种、用量对机能的影响,合成了合适《高速铁路桥梁用聚氨酯伸缩缝暂行手艺规范》 要求的新型聚氨酯材料。 参考文献 陈春荣,郑强,胡洪国,刘歃洁,林薇薇,陶小乐.低模量室温硫化无机硅密封胶材料的制备及机能[J].高材料科学取工程,2005,21(6):221~223. 刘凉冰,庞坤伟,韩雪岗,刘红梅,虞莉萍.低模量聚醚型PU弹性体力学机能的研究[J].弹性体,2000,10(1):24~26. [53,郑家玉.高铁桥梁混凝土桥面防水材料的研制取开辟[J].中国建建防水,2009(5):25~28. Research PolyurethaneExpansion Joint High-spe娥!RailwayBridge Zhang Meil,Tang Gongqin91,Pan Shan91,Luo Yuyuanl,Liu Shujin2,Jiang Zhigu01 (1.College MaterialsScience&Engineering,Beijing University Chemical&Technology,Chinal00029;2.Key Laboratory NovelPolymer Materials,China 100029) AI矧瑚d:The two-component polyurethane Expansion Joint high-speedrailway bridge mixedchain extender isocyanatewhich ale prepared polyetherpolyol TDI.AccordingtO experiment,theformed polyurethane Expansion Joint qualifiedwhen hardsegment content 14%.Keywords:high-speed raiway bridge,pdyurethane;Expansion Joint

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