趙升龍 劉清方 梁濱

摘 要：介紹我國(guó)鐵路鋼軌膠接絕緣材料從國(guó)外引進(jìn)到自主創(chuàng)新的過(guò)程， SY系列膠粘劑的研制、應(yīng)用及長(zhǎng)期來(lái)國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)情況。SY系列鋼軌膠接絕緣材料具有良好的力學(xué)性能、絕緣性能、抗老化性能和工藝性能。

關(guān)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(lèi)號(hào)：TQ437? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(jì)90年代我國(guó)鐵路大提速，鐵路線路由原來(lái)的一般無(wú)縫線路改造成跨區(qū)間無(wú)縫線路。為滿(mǎn)足軌道電路閉塞的要求，在信號(hào)控制的處所設(shè)置鋼軌膠接絕緣接頭，用膠粘劑將軌道膠接成一個(gè)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(xué)性能、抗老化性能和工藝性能。

1992年作為世界銀行貸款項(xiàng)目從美國(guó)3M公司引進(jìn)中溫固化鋼軌膠接絕緣材料。3M公司的產(chǎn)品無(wú)論是外觀和力學(xué)性能均達(dá)到較高水平，但也存在缺點(diǎn)：價(jià)格貴，供貨不及時(shí)，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(jìn)行國(guó)產(chǎn)化研究，1995年研制成國(guó)產(chǎn)中溫固化膠SY-TG1型膠粘劑，經(jīng)檢驗(yàn)，用SY-TG1膠生產(chǎn)的絕緣接頭能滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)性能的要求，1996年始大量應(yīng)用。中溫固化膠粘劑在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)能耗高，且現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)時(shí)鋼軌需要焊接。 2000年先后研制出可常溫固化廠內(nèi)膠接用SY-36型和現(xiàn)場(chǎng)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(shè)的進(jìn)行，線路上的大量鋁熱焊接頭需要膠接加強(qiáng)。2008年研制出SY-TG3型高強(qiáng)度常溫固化膠粘劑。在此基礎(chǔ)上又研制出SY-TG3（Ⅱ）型常溫快固膠，滿(mǎn)足了高鐵搶修用膠粘劑的要求[1]。

2000年至今20年來(lái)，按照TB2975《鋼軌膠接絕緣接頭》標(biāo)準(zhǔn)，每年多次委托國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)SY系列膠粘劑的各項(xiàng)技術(shù)性能進(jìn)行檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)結(jié)果證明SY系列膠粘劑能全面滿(mǎn)足我國(guó)鐵路的使用要求[2～9]。

1 中溫固化膠粘劑

1.1 力學(xué)性能和抗老化性能

航材院以固體環(huán)氧樹(shù)脂為主，對(duì)其進(jìn)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(xué)性能和抗老化性能及用該類(lèi)型膠粘劑制作的實(shí)物試件的力學(xué)性能和絕緣性能的檢驗(yàn)結(jié)果。

從表1、表2可見(jiàn)，SY-TG1型膠粘劑和用此類(lèi)型膠粘劑制作的75kg/m和60kg/m鋼軌實(shí)物試件都能全面滿(mǎn)足TB 2975規(guī)定的各項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 中溫固化膠膠接工藝

當(dāng)時(shí)，引進(jìn)的美國(guó)3M公司中溫固化膠絕緣材料在工藝方面存在缺點(diǎn)：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(dǎo)致接頭的絕緣電阻和膠接強(qiáng)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(huì)降低成品率。 鐵道科學(xué)研究院經(jīng)試驗(yàn)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(jiǎn)便、環(huán)保，同時(shí)也提高了成品率。

2 常溫固化膠粘劑

2.1 力學(xué)性能和抗老化性能

航材院利用自身在熱固性樹(shù)脂增韌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，先后研制出了廠內(nèi)膠接用SY-36型膠粘劑和現(xiàn)場(chǎng)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(xué)性能和抗老化性能及用兩種類(lèi)型膠粘劑制作的實(shí)物試件的力學(xué)性能和絕緣性能的檢驗(yàn)結(jié)果。

由表3和表4可見(jiàn)，常溫固化SY-36型、SY-TG2型膠粘劑和用此類(lèi)型膠粘劑制作的75kg/m和60kg/m鋼軌實(shí)物試件都能全面滿(mǎn)足TB 2975規(guī)定的各項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 常溫固化膠膠接工藝

美國(guó)鐵路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)線路封鎖時(shí)間較長(zhǎng)，采用常溫固化膠粘劑膠制作鋼軌膠接絕緣接頭時(shí)，全部膠粘作業(yè)都在現(xiàn)場(chǎng)封鎖區(qū)間時(shí)間內(nèi)完成，而我國(guó)鐵路線繁忙，封鎖時(shí)間最多只有90min。所以采用常溫固化膠時(shí)，在工廠內(nèi)預(yù)制復(fù)合絕緣夾板，即在全斷面金屬夾板上用常溫固化膠粘接復(fù)合玻璃纖維布絕緣膠層，現(xiàn)場(chǎng)采用快固膠組裝，大大縮短現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的時(shí)間。

3 高鐵用常溫固化膠粘劑

高鐵線路上的鋁熱焊接頭強(qiáng)度較低，鐵路部門(mén)提出了用膠粘劑來(lái)補(bǔ)強(qiáng)。航材院選擇以聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂為膠粘劑的甲組分，帶苯環(huán)的改性脂肪胺和促進(jìn)劑為乙組分，可室溫固化高強(qiáng)度SY-TG3型膠粘劑用于高鐵鋁熱焊接頭的補(bǔ)強(qiáng)。為完成高鐵搶修任務(wù)，需提高固化速度，在此基礎(chǔ)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(lèi)型膠粘劑的力學(xué)性能和抗老化性能。

用SY-TG3型膠粘劑制作的實(shí)物試件同樣多次委托國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行各項(xiàng)力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。全面滿(mǎn)足TB 2975規(guī)定的各項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 SY系列膠粘劑的應(yīng)用情況及檢測(cè)情況

4.1 應(yīng)用情況

多年來(lái)SY系列膠粘劑在我國(guó)普速鐵路、重載鐵路和高速鐵路上廣泛應(yīng)用，制作的鋼軌膠接絕緣接頭、膠接凍結(jié)接頭和鋁熱焊接頭的補(bǔ)強(qiáng)接頭，總計(jì)數(shù)量已達(dá)數(shù)十萬(wàn)套，按照規(guī)定工藝要求制作的產(chǎn)品，運(yùn)營(yíng)過(guò)程中傷損率極低（不到1‰），大量產(chǎn)品使用壽命達(dá)到鐵路線路的一個(gè)大修周期，SY系列膠粘劑深受現(xiàn)場(chǎng)歡迎，為我國(guó)鐵路上采用的主要膠粘劑系列之一。

4.2 檢測(cè)情況

4.2.1 中溫固化膠粘劑的檢測(cè)情況

2010年以來(lái)，每年國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心依據(jù)TB2975對(duì)SY系列膠粘劑進(jìn)行檢測(cè)。表7列出了近幾年國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)三批次中溫固化SY-TG1型膠粘劑按TB2975進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果[3]， [8-9]。

從表7可見(jiàn)，SY-TG1型膠粘劑滿(mǎn)足TB2975中對(duì)中溫固化膠的要求，且批次穩(wěn)定性較好。

4.2.2 常溫固化膠粘劑的檢測(cè)情況

每年國(guó)家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)中心依據(jù)TB2975對(duì)SY系列常溫膠粘劑進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)結(jié)果[4] [5] [6] [7]。

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

5 結(jié)語(yǔ)

20多年來(lái)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(guó)鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中急切所需膠粘劑絕緣材料的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，SY系列膠粘劑強(qiáng)度高、抗老化性能和工藝性能良好，且批次穩(wěn)定。隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的發(fā)展，鐵路對(duì)膠粘劑絕緣材料的應(yīng)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(guó)產(chǎn)所需膠粘劑絕緣材料提高到更高水平。

參考文獻(xiàn)

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

[2]中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，TB/T 2975-2018 文后附錄A.[S].北京：國(guó)家鐵路局發(fā)布，2018.

[3]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0084號(hào).

[4]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0083號(hào).

[5]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0166號(hào).

[6]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0165號(hào).

[7]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0164號(hào).

[8]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2015） GTJ（JH）字第W3042號(hào).

[9]國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，檢測(cè)報(bào)告[R].（2017） GTJ（JH）字第W3714號(hào).