姜海鵬，張靖宇，侯英彬，吳德勇，曲家良，董偉，常鳳忱

(1.中國石油吉林石化公司 高碳醇廠,吉林 吉林 132022；2.中國石油吉林石化公司 乙二醇廠，吉林 吉林 132022)

近幾年來，隨著城市軌道交通設施建設的迅速發(fā)展，輕型軌道建設施工量越來越大，輕軌鑲嵌在混凝土基礎槽內(nèi)，需要使用大量的減震密封材料，要求與鋼軌及混凝土均有良好的粘接性能和減震效果以及電絕緣性，并且需要有良好的耐水性、耐老化性。多年來國內(nèi)一直大量使用進口的密封材料，大部分為德國勞爾公司等國外的產(chǎn)品，價格較高。通過對進口產(chǎn)品的剖析和性能測試，筆者基本了解了進口同類產(chǎn)品的主要成分和性能。密封膠由A、B 2個組分配制而成；在澆注密封膠前在鋼軌和混凝土基槽表面噴涂2種底涂料，起到保護基層和偶聯(lián)作用[1]。為了滿足國內(nèi)輕軌建設的需要，開發(fā)代替進口產(chǎn)品，筆者開展了輕軌減震密封膠的研究工作，通過查閱文獻[2-4]，進行了大量的實驗研究，研制出聚氨酯型減震密封膠及環(huán)氧基偶聯(lián)涂料，各項應用指標均達到或超過了進口同類產(chǎn)品的水平。

1 實驗部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇預聚物：運動粘度為5 000 mm2/s，沈陽化工學院；聚酯多元醇：運動粘度為6 000 mm2/s，沈陽化工學院；粉末橡膠：粒度100～150 μm，中國石油北京化工研究院；氣相法白炭黑：HN-300 型，揚州昊能化工有限公司；炭黑：120 μm，北京普林森科技有限公司；硅微粉：粒度60～80 μm，連云港萬祥硅微粉廠；癸二酸二辛酯(DOS)、鄰苯二甲酸丁基辛酯(BOP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)：鹽城市雙鴻化工科技有限公司；防老劑：BLE型，南通新長化學有限公司；硅偶聯(lián)劑 KH-550：南京品寧偶聯(lián)劑有限公司；環(huán)氧樹脂：NPES901，臺灣進口；碳鋼及混凝土試件:自制。

1.2 設備儀器

高速混合機：SHR-100A型，張家港市永利機械有限公司；反應釜：KCF-100型，煙臺科立化工設備有限公司；三輥研磨機：GKM-65型，上海易勒機電設備有限公司；電子拉力實驗機：GT-700S型，高鐵檢測儀器有限公司；硬度測定儀：TH-200型，上海倫捷機電儀表有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 A組分的配制

稱取一定量的聚醚多元醇預聚物，加入反應釜，再加入增塑劑、防老劑等，攪拌約2 h。將粉末橡膠、氣相法白炭黑等放入到高速混合機中攪拌20 min左右[4]，取出后加到上述反應釜中，攪拌約2 h放到三輥研磨機上研磨2遍，然后密封包裝。

1.3.2 B組分的配制

稱取一定量的聚酯多元醇預聚物、果殼類炭黑、有機溶劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑等加到反應釜中攪拌約1 h放到三輥研磨機上研磨2遍，然后密封包裝。

1.3.3 底涂料的配制

底涂料有2種，一種固含量較低，提前噴涂在除銹后的鋼軌和混凝土表面，主要起表面防銹和保護作用；另一種固含量較高，是在施工時現(xiàn)場噴涂的偶聯(lián)涂料，主要是起到增加密封膠與鋼軌及混凝土粘接性能[4]的作用。2種涂料的主要成分基本相同，固含量和添加劑不同。

1.3.3.1 A組分的配制

稱取一定量的環(huán)氧樹脂、無水乙醇、惰性溶劑、增塑劑等加入到反應釜中，再加入硅微粉、氣相法白炭黑、偶聯(lián)劑等，攪拌2 h放料包裝。

1.3.3.2 B組分的配制

稱取一定量的樹脂型環(huán)氧固化劑、無水乙醇、惰性溶劑等，加入到反應釜中攪拌1.5 h放料包裝。

1.3.4 測試件預制

按照相關(guān)標準澆注混凝土試件和加工碳鋼試件，混凝土件去掉表面浮灰，碳鋼件除銹后涂上保護底涂料備用。

1.3.5 樣片和粘接件的制作

1.3.5.1 樣片的制作

稱取密封膠料A、B組分按一定比例混合均勻后澆注在標準模具中，自然流平，24 h后起片，7 d后測試物理機械性能。

1.3.5.2 粘接件制作

將偶聯(lián)涂料噴涂在涂完保護涂料的碳鋼和混凝土試件表面，0.5 h后將配制好的密封膠涂在試件粘接表面，將2種相應的試件粘在一起，7 d后測試物理機械性能。

1.3.6 性能測試

拉伸強度、伸長率按GB/T 528—1998測定；撕裂強度按GB/T 528—1999測定；硬度按GB/T 531—1999測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉末橡膠對密封膠的影響

2.1.1 不同種類粉末橡膠的影響

在膠料配制中筆者試用了多種粉末橡膠，粒度均為100～150 μm，不同種類橡膠對密封膠性能的影響見表1。

從表1可以看出，羧基丁苯橡膠性能最好，主要是因為羧基可以和聚醚多元醇以及聚酯多元醇的活性基團發(fā)生交聯(lián)反應[3]，增加了交聯(lián)點。

表1 粉末橡膠種類對密封膠性能的影響

2.1.2 粉末橡膠用量的影響

通過篩選評價，羧基丁苯橡膠效果最好，利用羧基丁苯橡膠進行用量實驗，羧基丁苯橡膠的用量對密封膠性能的影響見圖1。

粉末橡膠用量/份圖1 粉末橡膠用量對密封膠性能的影響

從圖1可以看出，在一定范圍內(nèi)隨著粉末橡膠用量的增加，除伸長率下降外，綜合性能逐漸提高，當羧基橡膠用量超過12份后密封膠性能呈現(xiàn)下降趨勢，故羧基橡膠最佳用量為10份左右。

2.2 增塑劑對密封膠性能的影響

2.2.1 增塑劑種類的影響

增塑劑種類對密封膠性能的影響見表2。由表2可以看出，所選擇的3種增塑劑中綜合性能最好的是DOS，BOP次之，DOP效果最差。

表2 不同種類的增塑劑對密封膠性能的影響

2.2.2 增塑劑用量的影響

選用綜合性能最好的DOS進行用量實驗，結(jié)果見圖2。

增塑劑用量/份圖2 增塑劑用量對密封膠性能的影響

從圖2可以看出，隨著增塑劑用量的提高，密封膠伸長率逐漸提高，硬度和強度逐漸下降，增塑劑最佳用量為10份左右。

2.3 偶聯(lián)劑對密封膠性能的影響

為了提高密封膠與基層的粘接強度以及聚氨酯橡膠與補強材料的結(jié)合效果[4]，在膠料中加入硅偶聯(lián)劑KH-550，實驗結(jié)果見圖3。

KH-550用量/份圖3 偶聯(lián)劑用量對密封膠性能的影響

從圖3可以看出，在一定范圍內(nèi)隨著偶聯(lián)劑用量的增加，密封膠的綜合性能逐漸提高，但用量超過0.35份后效果不明顯，硬度提高，抗撕裂強度下降。偶聯(lián)劑的最佳用量為0.25份左右。

2.4 氣相法白炭黑用量對密封膠性能的影響

根據(jù)相關(guān)資料[5]介紹，氣相法白炭黑對聚氨酯橡膠具有補強作用，氣相法白炭黑用量對密封膠性能的影響見圖4。

白炭黑用量/份圖4 氣相法白炭黑用量對密封膠性能的的影響

從圖4可以看出，隨著白炭黑用量的提高，密封膠的強度和硬度逐漸提高，伸長率逐漸下降，白炭黑的最佳用量為3.0份左右。

2.5 與進口密封膠的性能對比

在相同的條件下分別用研制的膠料和進口膠料同時做片和粘接件，用同樣的儀器和方法進行性能測試,結(jié)果見表3。

從表3可看出，研制的產(chǎn)品各項物理機械性能指標均達到或超過進口產(chǎn)品水平。

表3 研制密封膠與進口密封膠性能對比

3 結(jié) 論

(1) 通過實驗研究確定了輕軌減震密封膠的生產(chǎn)工藝和設備。

(2) 確定了密封膠、偶聯(lián)涂料的配方以及使用方法。

(3) 研究的產(chǎn)品物理機械性能指標達到或超過進口產(chǎn)品的水平，產(chǎn)品可以在輕軌施工中試用。

參 考 文 獻：

[1] 鐘發(fā)春，傅依備，尚雷.聚氨酯彈性體的結(jié)構(gòu)和性能[J].材料科學與工程學報，2003，21(2)：211-214.

[2] 付明源，孫酣經(jīng).聚氨酯彈性體及其應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[3] 喬志超，胡曉玲，管萍.聚氨酯膠粘劑的研究進展[J].熱固性樹脂,2006，21(5)：44-48.

[4] 付青存，宋文生，閻宏永.聚氨酯彈性體/Mg(OH)2納米復合材料的制備與表征[J].彈性體，2007,17(2)：10-13.

[5] 王世財，張曉東，樓濤，等.聚氨酯彈性體/納米二氧化硅改性聚氯乙烯材料的研制[J].彈性體，2009，19(5)：37-40.