改性聚氨酯密封胶在铁路嵌缝中的应用研究

　　摘要：铁路的快速发展有助于我国经济效益的提高，于是提高铁路建设项目的质量是必要保障。在铁路建设过程中凸型档台需要使用到密封胶进行粘接加固和密封，所以密封胶的综合性能非常重要。当前聚氨酯密封胶使用较为频繁，然而其耐候性较差，并且容易产生气泡等缺陷，于是对其进行了改性研究。文章研究了一种改性聚氨酯密封胶，通过实验研究，该密封胶的综合性能有所提高，能够满足铁路嵌缝中的性能要求。

　　关键词：改性聚氨酯密封胶;铁路;嵌缝

　　1964年第一条高速铁路建成之后取得了非常大的效益，于是让人们认识到其重要性。改革开放之后，我国大力发展铁路建设，直至今日，我国铁路建设成为了让世界瞩目的项目。传统的铁路结构不断被优化，如今的高速铁路无咋轨道具有非常大的优势，其整体强度较高，使用时间长，受到各种撞击力后的变形较小，能够获得更好的经济效益等，这些优势使得其发展变得快速[1-2]。图1即为无咋轨道的组成结构图，从图中可以看出在轨道板之间需要嵌入一个凸型档台，其中就需要使用到密封胶将其进行固定密封处理。当前聚氨酯密封胶以其优异性能在铁路中广泛使用，图2即为使用聚氨酯密封胶的填充状态。

　　随着铁路的不断发展，对其各方面的要求也在不断提升，聚氨酯密封胶在铁路嵌缝中长期的应用就会暴露出一些问题，比如聚氨酯密封胶容易产生气泡，虽然在制作过程中能够尽量避免发生，但是对于制作的效率就会降低，而且还需要更加专业的人去完成制作过程，这将会提高制作难度，如稍有不注意产生气泡，就会降低密封胶的性能;另外该类型密封胶的耐候性较差[3-4]。还有另一种较为常用的硅酮密封胶，虽然其耐候性能较好，但是在应用过程中其耐水性能较差，而且其涂覆性能也不好等一，。如果能够将两种密封胶较好的性能综合起来，那么即可制作出更加优异的密封胶。于是本文研究了一种改性聚氨酯密封胶用于铁路嵌缝中，其密封胶的综合性能更加优异，具有更好的应用效果。

　　1 实验部分

　　1.1 实验材料

　　制作改性聚氨酯密封胶需要的材料比较多，其中主要的几种材料包含：硅烷改性聚氨酯顶聚物(简称为STP)，助粘剂，增塑剂，除水剂，抗氧化剂，抗紫外吸收剂，填料，轻质碳酸钙，催化剂，抗氧化剂等。制作过程中主要使用的仪器为双行星搅拌机。

　　1.2 制作过程

　　将制作密封胶的材料准备齐全之后，其制作过程比较简单，就是将各种材料按照一定的比例进行配置，表1即为各种材料的基础配比。需要注意的为制作密封胶需要将填料进行除水处理，然后将其放人搅拌机中，进行真空搅拌，将其搅拌均匀之后放人催化剂，再同样使用真空搅拌30min即可。

　　1.3 性能测试

　　性能测试具体参数见表2。

　　2 结论与讨论

　　2.1 密封胶性能受填料的影响分析

　　在密封胶中加入填料有两种作用，一可以降低密封胶的生产成本，再就是可以提高其综合性能。因为制作密封胶的其他材料比较贵，填料比较便宜，加入填料之后就可以减少其他材料的加入;再就是硅烷改性聚氨酯树脂没有很好的强度，加入加入填料可以增加其性能。然而当填料量使用过多时，也会不利于密封胶的性能，即制作硅烷改性聚氨酯密封胶时需要有合理的填料用量。于是本实验将对其用量进行研究，选择的填料为纳米碳酸钙，表3即为不同用量的填料对密封胶3种性能的影响结果。

　　在密封胶中加入填料能够提高其强度的原理在于两者混合后会发生物理的纠缠、吸附作用，还有化学的吸附作用等[6]。从表3中可以看出，当填料的用量不断增多时，拉伸强度和拉伸模量都会随之提高，而断裂伸长率呈现凸状，即其强度呈现先增加后降低的趋势。出先这种变化的原因在于：當填料用量使用过多时，物质之间就会形成更加紧密的三维网络结构，当其受力之后就不容易发生形变，于是其断裂伸长率就会降低。

　　实验选择纳米碳酸钙作为填料是因为其粒径很小，比其他一般的填料更能增加密封胶的性能，能够提升其断裂伸长率，然而也会增加其拉伸模量。于是本文将选择一种复合碳酸钙用做填料，该复合填料为轻质碳酸钙和纳米碳酸钙，两种材料的总量为250份，两者比例不同对密封胶性能的影响如表4所示。

　　王跃林等人通过实验研究证明了如果填料的粒径越小，更有利于提高密封胶的性能[7]。从表3中可以看出来，如果单独使用纳米碳酸钙，其质量份为250时，拉伸强度为1.94MPa，断裂伸长率为898%，拉伸模量为0.47MPa，再将表4与表3相比较可以看出，当复合填料的配比为150比100时，虽然其拉伸强度有所降低，但是其断裂伸长率升高并且其拉伸模量降低，而且单独使用纳米碳酸钙的成本将会更贵，使用复合填料能够降低密封胶成本，在满足铁路嵌缝性能要求的前提上降低密封胶的成本将会更有利于其应用。所以相比于纳米碳酸钙，使用复合填料更有利于密封胶的性能和发展。

　　2.2 密封胶性能受增塑剂的影响分析

　　增塑剂的主要作用就是有助于施工过程，因为其能够降低胶体黏度;并且在密封胶中加入不同量的增塑剂会影响其性能，而且不同种类的增塑剂也会影响密封胶性能[8]。所以为了保证改性聚氨酯密封胶的性能，需要对增塑剂用量进行分析，并且选择合适的增塑剂类型。本文选择的邻苯二甲酸二异壬酯，因为这种增塑剂的性能较好，然后研究其用量对密封胶的影响。表5即为增塑剂用量不同对密封胶4种性能的影响结果。

　　顶聚体树脂的稠度较大，不仅不利于施工，还会其性能也达不到要求，加入增塑剂后能够将反应集团进行稀释，还能将物质之间进行隔离，从而降低之间的作用力，使得反应速度降低。从表5中可以看出，当增塑剂的加入量不断增多时，密封胶的硬度会不断降低，表干时间会随之不断变长，拉伸强度会随之不断减弱，拉裂伸长率会呈现出先增大后减小的趋势。用量不同时，密封胶的这些性能发生变化的原因是增塑剂的用量越多，物质内部的分子就会变得更加滑，硬度和拉伸强度就会变小，表干时间就会变长;另外，当增塑剂的用量过多后，物质内的聚能密度就会大幅度降低，于是其断裂伸长率就会减少。

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文章名称： 改性聚氨酯密封胶在铁路嵌缝中的应用研究

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