專利名稱：一種預埋套管錨固膠及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種預埋套管錨固膠，具體涉及一種具有快速錨固性能的預埋套管錨固膠及其制備方法和應用。
背景技術：
伴隨我國高速鐵路的迅速建設和發展，扣件系統被大量應用于各種無砟軌道。扣件系統是指連接鋼軌和軌枕的中間連接零件，其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動。預埋套管是扣件系統的重要組成部分，又稱預埋尼龍套管，主要起定位作用，同時使道釘旋入并緊固，使彈條緊扣鋼軌。如果預埋套管損壞，則道釘擰緊力不能達到要求，彈條將無法緊扣鋼軌，致使扣件系統喪失作用。列車在高速通過時，鋼軌將隨之擺動，特別是在彎道地段，很可能引發列車脫軌事故。如需更換預埋套管，國內外都沒有行之有效的方法。德國曾有更換預埋套管的設計，即在預埋套管的外層加套一個帶有螺紋的金屬套管，金屬套管和預埋套管之間采用螺紋配合。如在使用過程中里層的預埋套管損壞，可將預埋套管從金屬套管中退卸出來。但該方案的成本很高，未能大面積實施。澆注水泥混凝土維修預埋套管是在公路交通和建筑施工中較為成熟的方法，具有施工成本低，操作簡單，易于掌握等特點。然而公路交通和建筑施工中的預埋套管一般受力較小，對新舊混凝土間的結合力要求不高。同時，水泥混凝土養護需要7 觀山且澆注后需要機器搗鼓，以使水泥混凝土密實。因此，對于天窗點一般僅有4小時高速鐵路維修工作來說，采用該方法在規定時間內維修預埋套管并使其抗拔力達到IOOkN以上，這是非常難以實現的。硫磺錨固也是鐵路維修中常用的錨固技術，采用硫磺水泥砂漿進行澆注。但是該方法存在諸多問題，一是砂漿的溫度不得低于140°C，通常需在160°C左右，因而在嚴冬條件下難以施工；二是140 160°C的澆注溫度很可能使預埋套管變形，并再次出現花絲等損壞現象；三是硫磺錨固的抗拔力一般僅能達到60 80kN，很難達到IOOkN的技術要求。環氧樹脂是一種重要的熱固性樹脂品種。普通的環氧錨固膠一般需要2 4小時才能凝膠，通常需M小時以上才能達到最佳的粘接效果。在凝膠前不能對預埋套管施加扭緊力，而凝膠后也只能使套管定位，仍然不能施加扭緊力，因此要在4小時的天窗點內達到 IOOkN的抗拔強度是非常困難的。此外，使用丙烯酸樹脂作為錨固膠一般可以做到30分鐘凝膠，1 2小時達到最大強度，但其抗拔力最高僅達70 80kN，不能滿足扣件系統的抗拔力要求。現有的預埋套管錨固方式所采用的材料均難以在短時間內固化并達到較高的抗拔強度，因此需要尋找和開發能夠滿足當今高速鐵路維修要求的預埋套管快速錨固材料
發明內容
因此，本發明的目的在于克服上述預埋套管錨固材料難以在短時間內快速固化并達到較高抗拔力的缺陷，提供了一種具有快速錨固性能的預埋套管錨固膠及其制備方法和應用。本發明提供了一種預埋套管錨固膠，其包括分開放置的A組分、B組分和C組分； 所述錨固膠包括按重量份計30 70份的乙烯基樹脂，5 20份的不飽和聚酯樹脂，10 20份的活性稀釋劑，5 25份的增韌劑，1. 0 2. 0份的促進劑，1. 0 10. 0份的白碳黑，
1.0 5. 0份的固化劑，100 250份的填料；其中，所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑、促進劑和白碳黑為A組分，所述固化劑為B組分，所述填料為C組分。作為優選，所述錨固膠可以包括按重量份計50 70份的乙烯基樹脂，10 20份的不飽和聚酯樹脂，10 18份的活性稀釋劑，10 20份的增韌劑，1. 0 1. 5份的促進劑，
2.0 7. 0份的白碳黑，1. 0 3. 5份的固化劑，150 200份的填料。作為更優選，所述錨固膠可以包括按重量份計55 65份的乙烯基樹脂，10 15 份的不飽和聚酯樹脂，10 18份的活性稀釋劑，12 15份的增韌劑，1. 2 1. 4份的促進齊IJ，2. 0 5. 0份的白碳黑，3. 0 3. 5份的固化劑，150 200份的填料。本發明中所使用的乙烯基樹脂具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，粘接強度高， 具有較好的耐疲勞性能和耐沖擊性能，且固化時間穩定，受環境溫度影響小。缺陷在于其固化收縮較率較高，容易造成開裂、脫落等自然破壞，因此需要合適的組分及配比以克服上述缺陷。根據本發明的錨固膠，其中，所述乙烯基樹脂可以為聚氨酯改性乙烯基樹脂和環氧改性乙烯基樹脂中的一種或多種。作為優選，所述乙烯基樹脂可以為聚氨酯改性乙烯基樹脂和環氧改性乙烯基樹脂的混合物。作為更優選，所述聚氨酯改性乙烯基樹脂可以為甲苯二異氰酸酯(TDI)型聚氨酯改性乙烯基樹脂或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)型聚氨酯改性乙烯基樹脂，所述環氧改性乙烯基樹脂可以為雙酚A環氧改性乙烯基樹脂。采用所述的乙烯基樹脂可以更好地提升材料的粘接性能。根據本發明的錨固膠，其中，所述不飽和聚酯樹脂可以為含有三個以上乙烯基官能團的不飽和聚酯樹脂。作為優選，所述不飽和聚酯樹脂可以為雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或多種。采用所述不飽和聚酯樹脂可以提升材料的交聯度，并在一定程度上增加材料的強度。根據本發明的錨固膠，所述活性稀釋劑可以為含有乙烯基的單體。作為優選，所述活性稀釋劑可以為苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥甲酯和甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或多種。采用所述活性稀釋劑可以提高材料的反應活性，使促進劑更好地引發材料反應。根據本發明的錨固膠，其中，所述增韌劑可以為液體丁腈橡膠、液體氯丁橡膠、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異辛酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯中的一種或多種。所述增韌劑可以提高材料的韌性，保證材料的斷裂伸長率。根據本發明的錨固膠，其中，所述促進劑可以為環烷酸鈷、辛酸鈷、DMP-30、二甲基對苯胺、二乙基苯胺和二甲基對苯甲胺中的一種或多種。所述DMP-30的全稱為2，4，6_三 (二甲胺基甲基)苯酚。
根據本發明的錨固膠，其中，所述固化劑可以為過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、過氧化苯酰和2，4_過氧化二氯苯酰中的一種或多種。根據本發明的錨固膠，其中，所述填料可以為重鈣粉、石英砂、水泥和滑石粉中的一種或多種。所述填料可以提高材料的強度，降低成本。本發明還提供了所述錨固膠的制備方法，該方法可以包括以下步驟(1)制備A組分按照所述重量份組成稱取乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑、促進劑和白碳黑，將所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑和促進劑混合并攪拌均勻，然后加入白碳黑，攪拌均勻即得所述A組分；(2)制備B組分和C組分按照所述重量分數組成分別稱取固化劑和填料，即得所述B組分和C組分。根據本發明的制備方法，其中，該方法還包括在使用時按照如下方法配制錨固膠 在-10 40°C的條件下，將B組分添加至A組分中，攪拌1 5分鐘至均勻，然后加入C組分，攪拌均勻后即得所述錨固膠。本發明還提供了所述錨固膠或所述制備方法制得的錨固膠用于錨固預埋套管的應用。本發明的預埋套管錨固膠具有以下有益效果(1)快速凝膠，30分鐘內可以拆除定位系統，并可安裝扣件系統的其他組件；(2)強度上升快，最短在50分鐘內可以施加扭緊力；(3)達到最大強度時間短，1小時內抗拔力可以達到IOOkN以上；(4)環境適應性強，可以在-10 40°C的溫度范圍內使用；(5)具有優異的動態載荷性能。耐疲勞性和耐沖擊性好，經300萬次疲勞后，抗拔力依然可達IOOkN ；耐候性好，經長時間雨雪凍融，抗拔力仍可達到100kN。
具體實施例方式下面通過具體的實施例進一步說明本發明，但是，應當理解為，這些實施例僅僅是用于更詳細具體地說明之用，而不應理解為用于以任何形式限制本發明。本部分對本發明試驗中所使用到的材料以及試驗方法進行一般性的描述。雖然為實現本發明目的所使用的許多材料和操作方法是本領域公知的，但是本發明仍然在此作盡可能詳細描述。本領域技術人員清楚，在上下文中，如果未特別說明，本發明所用材料和操作方法是本領域公知的。以下實施例中，如無特別說明，所述聚氨酯改性乙烯基樹脂為濟南綠洲復合材料有限公司牌號為LZV3201的TDI型聚氨酯改性乙烯基樹脂，所述環氧改性乙烯基樹脂為濟南綠洲復合材料有限公司牌號為LZV158的雙酚A環氧改性乙烯基樹脂，所述雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯購自岳陽聚雅光固化新材料有限公司，所述三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯購自天津天驕化工有限公司，所述丙氧化丙三醇三丙烯酸酯購自上海恒然生物科技有限公司，所述季戊四醇三丙烯酸酯購自上海邁瑞爾化學技術有限公司，所述液體丁腈橡膠購自蘭州石化，所述液體氯丁橡膠購自上海立深行國際貿易有限公司，所述丙烯酸異辛酯購自撫順安信化學有限公司。實施例1
本實施例用于說明本發明的預埋套管錨固膠及其制備方法。本實施例的預埋套管錨固膠的配方為(按重量份計)聚氨酯改性乙烯基樹脂40份，環氧改性乙烯基樹脂20份，雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯10份，甲基丙烯酸甲酯18份，液體丁腈橡膠12份，N，N- 二甲基對苯胺1. 5份，白碳黑1. 0份，過氧化苯酰3. 0份，重鈣粉150份。按配比稱取上述配料后，將聚氨酯改性乙烯基樹脂、環氧改性乙烯基樹脂、雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、液體丁腈橡膠和N，N-二甲基對苯胺攪拌均勻， 然后加入白碳黑，攪拌均勻制得A組分。使用時，在20°C下將過氧化苯酰作為B組分加入A 組分并攪拌2分鐘至均勻，最后將重鈣粉作為C組分加入A組分和B組分的混合物中并攪拌均勻，即制得所述預埋套管錨固膠。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。實施例2本實施例用于說明本發明的預埋套管錨固膠及其制備方法。本實施例的預埋套管錨固膠的配方為(按重量份計)聚氨酯改性乙烯基樹脂30份，環氧改性乙烯基樹脂25份，三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯15份，苯乙烯10份，液體氯丁橡膠20份，N, N- 二甲基對苯胺1. 2份，白碳黑 2. 0份，2，4-過氧化二氯苯酰3. 5份，滑石粉150份。按配比稱取上述配料后，將聚氨酯改性乙烯基樹脂、環氧改性乙烯基樹脂、三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、液體氯丁橡膠和N，N-二甲基對苯胺攪拌均勻，然后加入白碳黑，攪拌均勻制得A組分。使用時，在30°C下將2，4_過氧化二氯苯酰作為B組分加入A組分并攪拌2分鐘至均勻，最后將滑石粉作為C組分加入A組分和B組分的混合物中并攪拌均勻，即制得所述預埋套管錨固膠。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。實施例3本實施例用于說明本發明的預埋套管錨固膠及其制備方法。本實施例的預埋套管錨固膠的配方為(按重量份計)聚氨酯改性乙烯基樹脂40份，環氧改性乙烯基樹脂25份，丙氧化丙三醇三丙烯酸酯10份，甲基丙烯酸羥甲酯5份，苯乙烯5份，甲基丙烯酸異辛酯15份，環烷酸鈷1. 4份， 白碳黑5. 0份，過氧化甲乙酮1. 0份，石英砂200份。按配比稱取上述配料后，將聚氨酯改性乙烯基樹脂、環氧改性乙烯基樹脂、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸異辛酯和環烷酸鈷攪拌均勻， 然后加入白碳黑，攪拌均勻制得A組分。使用時，在40°C下將過氧化甲乙酮作為B組分加入A組分并攪拌1分鐘至均勻，最后將石英砂作為C組分加入A組分和B組分的混合物中并攪拌均勻，即制得所述預埋套管錨固膠。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。實施例4
本實施例用于說明本發明的預埋套管錨固膠及其制備方法。本實施例的預埋套管錨固膠的配方為(按重量份計)聚氨酯改性乙烯基樹脂30份，季戊四醇三丙烯酸酯5份，甲基丙烯酸10份，丙烯酸異辛酯5份，DMP-301份，白碳黑7. 0份，過氧化環己酮2份，石英砂100份。按配比稱取上述配料后，將聚氨酯改性乙烯基樹脂、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸異辛酯和DMP-30攪拌均勻，然后加入白碳黑，攪拌均勻制得A組分。使用時， 在-10°C下將過氧化環己酮作為B組分加入A組分并攪拌5分鐘至均勻，最后將重鈣粉作為 C組分加入A組分和B組分的混合物中并攪拌均勻，即制得所述預埋套管錨固膠。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。實施例5本實施例用于說明本發明的預埋套管錨固膠及其制備方法。本實施例的預埋套管錨固膠的配方為(按重量份計)聚氨酯改性乙烯基樹脂35份，環氧改性乙烯基樹脂35份，三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯20份，苯乙烯20份，液體氯丁橡膠25份，N，N- 二甲基對苯胺2份，白碳黑10. 0 份，2，4-過氧化二氯苯酰5份，滑石粉250份。按配比稱取上述配料后，將聚氨酯改性乙烯基樹脂、環氧改性乙烯基樹脂、三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、液體氯丁橡膠和N，N-二甲基對苯胺攪拌均勻，然后加入白碳黑，制得A組分。使用時，在30°C下將2，4-過氧化二氯苯酰作為B組分加入A組分并攪拌2分鐘至均勻，最后將滑石粉作為C組分加入A組分和B組分的混合物中并攪拌均勻，即制得所述預埋套管錨固膠。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。對比例1本對比例用于說明丙烯酸樹脂錨固膠及其性能。市售的丙烯酸樹脂錨固膠(廣州永固建筑加固材料有限公司，牌號SW-2)。將該丙烯酸樹脂錨固膠按其甲組份乙組份=2 1的比例，使用電鉆混合攪拌均勻后使用。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。對比例2本對比例用于說明丙烯酸樹脂錨固膠及其性能。市售的環氧樹脂錨固膠(斯溫格特種建材有限公司，牌號YJS-503)。將該環氧樹脂錨固膠按其甲組份乙組份=31的比例通過電鉆混合攪拌均勻后使用。按照國家相關標準及通用方法檢測所述錨固膠的物理機械性能，其性能指標數據與測試方法參見表1。表1錨固膠性能指標數據表
權利要求
1.一種預埋套管錨固膠，其包括分開放置的A組分、B組分和C組分；所述錨固膠包括按重量份計30 70份的乙烯基樹脂，5 20份的不飽和聚酯樹脂，10 20份的活性稀釋劑，5 25份的增韌劑，1. 0 2. 0份的促進劑，1. 0 10. 0份的白碳黑，1. 0 5. 0份的固化劑，100 250份的填料；其中，所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑、 促進劑和白碳黑為A組分，所述固化劑為B組分，所述填料為C組分；優選地，所述錨固膠包括按重量份計50 70份的乙烯基樹脂，10 20份的不飽和聚酯樹脂，10 18份的活性稀釋劑，10 20份的增韌劑，1. 0 1. 5份的促進劑，2. 0 7. 0 份的白碳黑，1. 0 3. 5份的固化劑，150 200份的填料；更優選地，所述錨固膠包括按重量份計55 65份的乙烯基樹脂，10 15份的不飽和聚酯樹脂，10 18份的活性稀釋劑，12 15份的增韌劑，1. 2 1. 4份的促進劑，2. 0 5. 0份的白碳黑，3. 0 3. 5份的固化劑，150 200份的填料。
2.根據權利要求1所述的錨固膠，其中，所述乙烯基樹脂為聚氨酯改性乙烯基樹脂和環氧改性乙烯基樹脂中的一種或多種；優選地，所述乙烯基樹脂為聚氨酯改性乙烯基樹脂和環氧改性乙烯基樹脂的混合物；更優選地，所述聚氨酯改性乙烯基樹脂為甲苯二異氰酸酯型聚氨酯改性乙烯基樹脂或二苯基甲烷二異氰酸酯型聚氨酯改性乙烯基樹脂，所述環氧改性乙烯基樹脂為雙酚A環氧改性乙烯基樹脂。
3.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述不飽和聚酯樹脂為含有三個以上乙烯基官能團的不飽和聚酯樹脂；優選地，所述不飽和聚酯樹脂為雙-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和三乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述活性稀釋劑為含有乙烯基的單體；優選地，所述活性稀釋劑為苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥甲酯和甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或多種。
5.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述增韌劑為液體丁腈橡膠、液體氯丁橡膠、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異辛酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯中的一種或多種。
6.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述促進劑為環烷酸鈷、辛酸鈷、2，4， 6-三(二甲胺基甲基)苯酚、二甲基對苯胺、二乙基苯胺和二甲基對苯甲胺中的一種或多種。
7.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述固化劑為過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、過氧化苯酰和2，4_過氧化二氯苯酰中的一種或多種。
8.根據權利要求1或2所述的錨固膠，其中，所述填料為重鈣粉、石英砂、水泥和滑石粉中的一種或多種。
9.權利要求1至8中任一項所述錨固膠的制備方法，該方法包括以下步驟(1)制備A組分按照所述重量份組成稱取乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、 增韌劑、促進劑和白碳黑，將所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑和促進劑混合并攪拌均勻，然后加入白碳黑，攪拌均勻即得所述A組分；(2)制備B組分和C組分按照所述重量分數組成分別稱取固化劑和填料，即得所述B 組分和C組分。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其中，該方法還包括在使用時按照如下方法配制錨固膠在-10 40°C的條件下，將B組分添加至A組分中，攪拌1 5分鐘至均勻，然后加入C組分，攪拌均勻后即得所述錨固膠。
11.權利要求1至8中任一項所述錨固膠或按照權利要求9或10所述的制備方法制得的錨固膠用于錨固預埋套管的應用。
全文摘要
本發明提供了一種預埋套管錨固膠，其包括分開放置的A組分、B組分和C組分；所述錨固膠包括按重量份計30～70份的乙烯基樹脂，5～20份的不飽和聚酯樹脂，10～20份的活性稀釋劑，5～25份的增韌劑，1.0～2.0份的促進劑，1.0～10.0份的白碳黑，1.0～5.0份的固化劑，100～250份的填料；其中，所述乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、活性稀釋劑、增韌劑、促進劑和白碳黑為A組分，所述固化劑為B組分，所述填料為C組分。本發明還提供了所述錨固膠的制備方法，及其用于錨固預埋套管的應用。
文檔編號C09J11/06GK102516922SQ20111038515
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者吳智強, 吳紹利, 王鑫 申請人:中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所