嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體的試制

趙廷午， 張文新， 王學(xué)明， 賈林才

(山西省化工研究所(有限公司)，山西 太原 030021)

引 言

目前，擁有地鐵、有軌電車(chē)、輕軌等公共軌道交通是一座現(xiàn)代城市的標(biāo)志。城市軌道交通的軌道有有砟軌道、無(wú)砟軌道、自動(dòng)導(dǎo)軌、磁浮導(dǎo)軌和直線(xiàn)電機(jī)輪軌道等[1-2]。

目前，無(wú)砟軌道的類(lèi)型有[3-7]英國(guó)的PACT整體道床軌道、日本的板式軌道、德國(guó)的Rheda型無(wú)砟軌道及Sonneville公司的彈性支承塊軌道結(jié)構(gòu)(LVT)和荷蘭Edilon公司的ERS軌道等。

無(wú)砟軌道的特點(diǎn)為線(xiàn)路穩(wěn)定、平順，有利于鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路和高速行車(chē)；維修工作量少；堅(jiān)固耐久、整潔美觀，使用壽命長(zhǎng)；在隧道、地鐵中可減少開(kāi)挖面積等。缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高。

借鑒歐洲先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)城軌交通運(yùn)行情況，成都新筑機(jī)械股份有限公司聯(lián)合西南交通大學(xué)、北京城建院開(kāi)發(fā)了ERS嵌入式彈性連續(xù)支撐軌道系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)嵌入式軌道系統(tǒng))[8-10]。該系統(tǒng)是將鋼軌嵌入到預(yù)制混凝土整體道床中，采用彈性墊板連續(xù)支撐、聚氨酯阻尼材料鎖固鋼軌的一種無(wú)扣件新型軌道系統(tǒng)。該軌道系統(tǒng)主要由預(yù)制軌道板、槽型軌、彈性墊板、高分子澆注料[11]、調(diào)軌組件等部件組成。該軌道系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)TUV認(rèn)證，中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證中心CRCC認(rèn)證，已處于試運(yùn)營(yíng)階段。

1 嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體的性能指標(biāo)

從實(shí)際的運(yùn)行情況考慮并參照國(guó)外材料的性能指標(biāo)[12-13]，室溫固化雙組分聚氨酯彈性體的性能必須滿(mǎn)足表1規(guī)定的要求。

表1 嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體性能指標(biāo)

2 嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體的試制

依據(jù)表1性能的要求，設(shè)計(jì)了以聚環(huán)氧丙烷醚多元醇和MDI-50反應(yīng)的預(yù)聚物為甲組分，聚環(huán)氧丙烷醚多元醇、二胺擴(kuò)鏈劑、增塑劑、抗氧劑、紫外線(xiàn)吸收劑、光穩(wěn)定劑、催化劑、填料等為乙組分的配方體系。該配方體系見(jiàn)表2。

表2 嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體配方

甲、乙組分合成工藝如下：

甲組分：

將官能度2～3、數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量1 000～2 000范圍內(nèi)的聚環(huán)氧丙烷醚多元醇在100 ℃～120 ℃高真空下脫水至水分小于0.05%。然后，降溫至35 ℃～45 ℃，攪拌下加入MDI-50。待自然溫升結(jié)束，逐步將該反應(yīng)體系升溫至80 ℃～85 ℃，繼續(xù)反應(yīng)2 h～3 h。取樣分析—NCO基含量接近設(shè)計(jì)值時(shí)，脫泡降溫分裝待用。

乙組分：

將聚環(huán)氧丙烷醚多元醇、二胺擴(kuò)鏈劑、增塑劑、抗氧劑、紫外線(xiàn)吸收劑、光穩(wěn)定劑、催化劑、填料等于100 ℃～120 ℃反應(yīng)釜中攪拌均勻并脫水至水分含量小于0.05%，降溫至50 ℃左右經(jīng)膠體磨研磨后分裝待用。

依據(jù)上述配方及工藝，合成的嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體的性能指標(biāo)如表3。

從表3結(jié)果可以看出，試制的嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體無(wú)論從力學(xué)性能還是工藝性能看均可以達(dá)到嵌入式軌道對(duì)聚氨酯彈性體的要求。現(xiàn)已批量提供用于商業(yè)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的建設(shè)。嵌入式軌道的示意圖和建設(shè)的運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路外景圖見(jiàn)圖1和第6頁(yè)圖2。

表3 試制的嵌入式軌道系統(tǒng)用聚氨酯彈性體的力學(xué)性能及工藝性

圖1 嵌入式軌道的結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)論

1) 試制的雙組分室溫固化聚氨酯彈性體的力學(xué)性能和工藝性能皆可滿(mǎn)足嵌入式軌道用阻尼材料的要求；

2) 該材料也可用于其他應(yīng)用領(lǐng)域，如，藝術(shù)地坪模板等的加工和制造。

圖2 嵌入式運(yùn)營(yíng)軌道系統(tǒng)外景