SY系列鋼軌膠接絕緣材料的應用和發展

趙升龍 劉清方 梁濱

摘 要：介紹我國鐵路鋼軌膠接絕緣材料從國外引進到自主創新的過程， SY系列膠粘劑的研制、應用及長期來國家鐵路產品監督檢驗中心的產品質量檢測情況。SY系列鋼軌膠接絕緣材料具有良好的力學性能、絕緣性能、抗老化性能和工藝性能。

關鍵詞：膠接絕緣材料;SY系列膠粘劑;中溫固化;常溫固化

中圖分類號：TQ437? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-5922（2021）07-0063-04

Application and Development of SY Series Rail Bonding Insulating Materials

Zhao Shenglong， Liu Qingfang， Liang Bin

（AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials， Beijing 100095， China）

Abstract：This paper introduces the process of introducing the bonding insulating materials used in the manufacture of rail jointless track from abroad to independent innovation， the development and application of SY series adhesives， and the inspection of them by the National Railway Product Supervision and inspection center in recent years. SY series rail bonding insulation material has good mechanical properties， insulation properties， anti-aging properties and process performance.

Key words：bonding insulating materials; SY series adhesive; medium temperature curing; room temperature curing

0 引言

20世紀90年代我國鐵路大提速，鐵路線路由原來的一般無縫線路改造成跨區間無縫線路。為滿足軌道電路閉塞的要求，在信號控制的處所設置鋼軌膠接絕緣接頭，用膠粘劑將軌道膠接成一個整體。鋼軌膠接絕緣材料除要有較好的絕緣性能外，還要有良好的力學性能、抗老化性能和工藝性能。

1992年作為世界銀行貸款項目從美國3M公司引進中溫固化鋼軌膠接絕緣材料。3M公司的產品無論是外觀和力學性能均達到較高水平，但也存在缺點：價格貴，供貨不及時，有效期短等。為此北京鐵路局委托北京航空材料研究院（航材院）進行國產化研究，1995年研制成國產中溫固化膠SY-TG1型膠粘劑，經檢驗，用SY-TG1膠生產的絕緣接頭能滿足各項技術性能的要求，1996年始大量應用。中溫固化膠粘劑在應用中發現能耗高，且現場鋪設時鋼軌需要焊接。 2000年先后研制出可常溫固化廠內膠接用SY-36型和現場膠接用SY-TG2型膠粘劑，為制造絕緣接頭提供了另外一套材料方案。隨著高鐵建設的進行，線路上的大量鋁熱焊接頭需要膠接加強。2008年研制出SY-TG3型高強度常溫固化膠粘劑。在此基礎上又研制出SY-TG3（Ⅱ）型常溫快固膠，滿足了高鐵搶修用膠粘劑的要求[1]。

2000年至今20年來，按照TB2975《鋼軌膠接絕緣接頭》標準，每年多次委托國家鐵路產品監督檢驗中心對SY系列膠粘劑的各項技術性能進行檢驗， 檢驗結果證明SY系列膠粘劑能全面滿足我國鐵路的使用要求[2～9]。

1 中溫固化膠粘劑

1.1 力學性能和抗老化性能

航材院以固體環氧樹脂為主，對其進行增韌改性后，加入潛伏性中溫固化劑，于1995年研制出中溫固化SY-TG1型膠粘劑。表1和表2分別列出了SY-TG1型膠粘劑的力學性能和抗老化性能及用該類型膠粘劑制作的實物試件的力學性能和絕緣性能的檢驗結果。

從表1、表2可見，SY-TG1型膠粘劑和用此類型膠粘劑制作的75kg/m和60kg/m鋼軌實物試件都能全面滿足TB 2975規定的各項檢驗標準。

1.2 中溫固化膠膠接工藝

當時，引進的美國3M公司中溫固化膠絕緣材料在工藝方面存在缺點：①采用火焰加熱，一方面溫度很難控制均勻;另一方面可能在被粘物表面附著碳離子等污染物，導致接頭的絕緣電阻和膠接強度降低;②需采用二次噴砂工藝，很難控制溫度，尤其冬季可能會降低成品率。 鐵道科學研究院經試驗研究后，將加熱方式改用電烘箱加熱，二次噴砂工藝改為一次噴砂工藝。操作更簡便、環保，同時也提高了成品率。

2 常溫固化膠粘劑

2.1 力學性能和抗老化性能

航材院利用自身在熱固性樹脂增韌技術的優勢，先后研制出了廠內膠接用SY-36型膠粘劑和現場膠接用SY-TG2型膠粘劑。表3和表4分別列出了兩種膠粘劑的力學性能和抗老化性能及用兩種類型膠粘劑制作的實物試件的力學性能和絕緣性能的檢驗結果。

由表3和表4可見，常溫固化SY-36型、SY-TG2型膠粘劑和用此類型膠粘劑制作的75kg/m和60kg/m鋼軌實物試件都能全面滿足TB 2975規定的各項檢驗標準的要求。

2.2 常溫固化膠膠接工藝

美國鐵路養護維修作業時線路封鎖時間較長，采用常溫固化膠粘劑膠制作鋼軌膠接絕緣接頭時，全部膠粘作業都在現場封鎖區間時間內完成，而我國鐵路線繁忙，封鎖時間最多只有90min。所以采用常溫固化膠時，在工廠內預制復合絕緣夾板，即在全斷面金屬夾板上用常溫固化膠粘接復合玻璃纖維布絕緣膠層，現場采用快固膠組裝，大大縮短現場作業的時間。

3 高鐵用常溫固化膠粘劑

高鐵線路上的鋁熱焊接頭強度較低，鐵路部門提出了用膠粘劑來補強。航材院選擇以聚氨酯改性環氧樹脂為膠粘劑的甲組分，帶苯環的改性脂肪胺和促進劑為乙組分，可室溫固化高強度SY-TG3型膠粘劑用于高鐵鋁熱焊接頭的補強。為完成高鐵搶修任務，需提高固化速度，在此基礎上又研制成功SY-TG3（Ⅱ）型快固膠。表5列出SY-TG3型和SY-TG3（Ⅱ）型兩種類型膠粘劑的力學性能和抗老化性能。

用SY-TG3型膠粘劑制作的實物試件同樣多次委托國家鐵路產品監督檢驗中心進行各項力學性能檢驗，結果如表6所示。全面滿足TB 2975規定的各項檢驗標準的要求。

4 SY系列膠粘劑的應用情況及檢測情況

4.1 應用情況

多年來SY系列膠粘劑在我國普速鐵路、重載鐵路和高速鐵路上廣泛應用，制作的鋼軌膠接絕緣接頭、膠接凍結接頭和鋁熱焊接頭的補強接頭，總計數量已達數十萬套，按照規定工藝要求制作的產品，運營過程中傷損率極低（不到1‰），大量產品使用壽命達到鐵路線路的一個大修周期，SY系列膠粘劑深受現場歡迎，為我國鐵路上采用的主要膠粘劑系列之一。

4.2 檢測情況

4.2.1 中溫固化膠粘劑的檢測情況

2010年以來，每年國家鐵路產品監督檢驗中心依據TB2975對SY系列膠粘劑進行檢測。表7列出了近幾年國家鐵路產品監督檢驗中心對三批次中溫固化SY-TG1型膠粘劑按TB2975進行檢測的結果[3]， [8-9]。

從表7可見，SY-TG1型膠粘劑滿足TB2975中對中溫固化膠的要求，且批次穩定性較好。

4.2.2 常溫固化膠粘劑的檢測情況

每年國家鐵路產品監督檢驗中心依據TB2975對SY系列常溫膠粘劑進行檢測，表8列出了其中一批次常溫固化SY-36、SY-TG2、SY-TG3、SY-TG3（Ⅱ）型膠粘劑的檢測結果[4] [5] [6] [7]。

從表8可見，SY-TG3（Ⅱ）膠粘劑的剪切強度最高，而SY-TG3膠粘劑的剝離強度和濕熱老化后的剪切強度最高。SY-36、SY-TG2、SY-TG3、SY-TG3（Ⅱ）膠粘劑性能都滿足TB2975要求。

5 結語

20多年來航材院與鐵科院、北京鐵路局等單位合作，成功研制SY系列膠粘劑，解決了我國鐵路建設和運營中急切所需膠粘劑絕緣材料的國產化問題，SY系列膠粘劑強度高、抗老化性能和工藝性能良好，且批次穩定。隨著我國鐵路建設的發展，鐵路對膠粘劑絕緣材料的應用更加廣泛、更加多樣化，航材院將不懈努力與鐵路單位建立更緊密的合作，將國產所需膠粘劑絕緣材料提高到更高水平。

參考文獻

[1]劉清方，梁濱，劉力男，等.鋼軌接頭用結構膠粘劑的研制及應用[J].粘接，2001，22（1）：4-6.

[2]中華人民共和國鐵道行業標準，TB/T 2975-2018 文后附錄A.[S].北京：國家鐵路局發布，2018.

[3]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0084號.

[4]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0083號.

[5]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0166號.

[6]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0165號.

[7]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0164號.

[8]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2015） GTJ（JH）字第W3042號.

[9]國家鐵路產品質量監督檢驗中心，檢測報告[R].（2017） GTJ（JH）字第W3714號.