一种表面防护涂料及其制备方法和合成轨枕

技术领域

本文涉及材料技术，尤指一种表面防护涂料及其制备方法和合成轨枕。

背景技术

目前国内合成轨枕的表面保护层主要为溶剂型高分子涂刷层，其价格高、环境污染及人体危害较大、易掉落、对表面上的接受冲击性差，并且制备效率低下，加工费用较高。例如CN 209076986U专利中，其提出采用喷涂的方式提高效率。对于喷涂而言，虽然操作方便，但涂层的固化速率不可预期，仍会影响轨枕喷涂操作。

发明内容

本发明提供了一种表面防护涂料及其制备方法和合成轨枕，具体为一种纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕用表面涂覆层，此涂覆层为非溶剂型双组分物料，具有附着力较好、涂层厚度可预期、硬度可预期、可实现修补着色一次性成型，达到工艺缩减降低成本、提高生产效率及与合成轨枕硬度相当、较好的耐磨耐水效果。

本发明提供了一种表面防护涂料，所述表面防护涂料的原料由第一组分和第二组份组成；所述第一组分按重量份计包括：胺基封端聚醚和聚合物多元醇以及氨基化合物85-99份(优选85-95份)、阻燃剂5-10份；所述第二组份包括多异氰酸酯；所述第一组分和第二组份的重量比为1:(0.95-1.1)。

可选地，所述第一组分由胺基封端聚醚、聚合物多元醇、氨基化合物和阻燃剂组成，所述第二组份为多异氰酸酯。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述第一组分按重量份计包括：胺基封端聚醚和聚合物多元醇以及氨基化合物85-99份、阻燃剂5-10份、抗氧剂0-0.4份、紫外光吸收剂0-0.4份和着色剂0-1份(优选0-0.2份)；

优选地，所述第一组分按重量份计包括：聚合物多元醇70份、胺基封端聚醚13.9份、氨基化合物6份、阻燃剂10份、抗氧剂0.04份、紫外光吸收剂0.04份和着色剂0.02份。

优选地，所述第一组分由聚合物多元醇、胺基封端聚醚、氨基化合物、阻燃剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和着色剂组成。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述胺基封端聚醚、聚合物多元醇和氨基化合物的重量比为(1-20):(60-80):(5-27)；优选的重量比为(3-15):(60-80):(5-27)。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述聚合物多元醇选自聚醚型多元醇和聚酯型多元醇中的一种或两种；

可选地，所述聚合物多元醇为官能度在2-5.5之间的单一组分或者多组分的混合物；

可选地，所述聚合物多元醇为聚醚多元醇，所述聚醚多元醇选自蔗糖类多元醇、丙三醇类多元醇、乙二醇类多元醇、丙二醇类多元醇中的一种或几种。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述氨基化合物选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、二氨基二甲硫基氯苯和双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种或多种。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述胺基封端聚醚选自以丙三醇为起始剂的聚氧化丙烯三胺、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯三胺、聚氧化乙烯-氧化丙烯二胺三类胺基封端聚醚；优选地，所述胺基封端聚醚选自Jeffamine T-3000、Jeffamine THF100、Versalink P-250、Versalink P-650、Versalink P-1000。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述阻燃剂选自磷酸三氯丙酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯和四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯中的一种或多种；

可选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1035、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂264、抗氧剂3114、抗氧剂1024、抗氧剂1790、抗氧剂1315、亚磷酸二苯基异葵基酯(DPDP)和亚磷酸三苯基酯(TPP)中的一种或多种；

可选地，所述紫外光吸收剂选自UV571、UV328和UV531中的一种或多种。

在本发明提供的表面防护涂料中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基二次甲基苯二异氰酸酯、三甲基六次甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；

可选地，所述多异氰酸酯选自5005、PM200、44V20、PM400、Wannate8314、Wannate8316、Wannate 8324、MIPS、MDI50和CDC中的一种或多种。

另一方面，本发明还提供了上述的表面防护涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将胺基封端聚醚、聚合物多元醇、胺基化合物、阻燃剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和着色剂混合均匀，置于反应容器中；

(2)将多异氰酸酯置于另一反应容器中；

(3)设置步骤(1)所述反应容器和步骤(2)所述反应容器的温度为60-70℃，之后将两容器中的原料共混均匀，即得表面防护涂料。

可选地，所述表面防护涂料的制备方法由以上步骤组成。

另一方面，本发明提供了涂覆有上述表面防护涂料的轨枕，所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕；

在本发明提供的合成轨枕中，所述表面防护涂料在轨枕表面的厚度为0.01-2mm；

在本发明提供的合成轨枕中，所述涂覆有表面防护涂料的轨枕的硬度在30A-90D；

在本发明提供的合成轨枕中，所述轨枕表面可以为光滑平面；也可以轨枕表面为带有凸起的表面；

在本发明提供的合成轨枕中，所述带有凸起的表面中，凸起的尺寸为0.1-2mm；优选地，所述凸起为球型或半球形，所述凸起间距为0-2mm。

所述着色剂其颜色可随意控制；

所述双组分体系反应后可生成氨基甲酸酯基、脲基中的一种或两种及两种成分的任意比例。

本发明的有益效果是：

本发明提供的表面防护涂料涂层厚度可预期、硬度可预期、可实现修补着色一次性成型，达到工艺缩减降低成本、提高生产效率及与合成轨枕硬度相当、较好的耐磨耐水效果。可有效解决轨枕在安装搬运过程中产生的表面磨损及有一定的弹性可缓冲减震。此外，本发明提供的涂覆层为非溶剂型双组分物料，避免了污染环境、对人体造成损害、表面抗冲击性能差等问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例中提供了一种表面防护涂料，所述表面防护涂料的原料由第一组分和第二组份组成；所述第一组分按重量份计包括：胺基封端聚醚和聚合物多元醇以及氨基化合物85-99份(优选85-95份)、阻燃剂5-10份；所述第二组份包括多异氰酸酯；所述第一组分和第二组份的重量比为1:(0.95-1.1)。

可选地，所述第一组分由胺基封端聚醚、聚合物多元醇、氨基化合物和阻燃剂组成，所述第二组份为多异氰酸酯。

在本发明实施例中，所述第一组分按重量份计包括：胺基封端聚醚和聚合物多元醇以及氨基化合物85-99份、阻燃剂5-10份、抗氧剂0-0.4份、紫外光吸收剂0-0.4份和着色剂0-1份(优选0-0.2份)；

在本发明实施例中，优选地，所述第一组分按重量份计包括：聚合物多元醇70份、胺基封端聚醚13.9份、氨基化合物6份、阻燃剂10份、抗氧剂0.04份、紫外光吸收剂0.04份和着色剂0.02份。

在本发明实施例中，优选地，所述第一组分由聚合物多元醇、胺基封端聚醚、氨基化合物、阻燃剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和着色剂组成。

在本发明实施例中，，所述胺基封端聚醚、聚合物多元醇和氨基化合物的重量比为(1-20):(60-80):(5-27)；优选的重量比为(3-15):(60-80):(5-27)。

在本发明实施例中，所述聚合物多元醇选自聚醚型多元醇和聚酯型多元醇中的一种或两种；

在本发明实施例中，可选地，所述聚合物多元醇为官能度在2-5.5之间的单一组分或者多组分的混合物；

在本发明实施例中，可选地，所述聚合物多元醇为聚醚多元醇，所述聚醚多元醇选自蔗糖类多元醇、丙三醇类多元醇、乙二醇类多元醇、丙二醇类多元醇中的一种或几种。

在本发明实施例中，所述氨基化合物选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、二氨基二甲硫基氯苯和双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种或多种。

在本发明实施例中，所述胺基封端聚醚选自以丙三醇为起始剂的聚氧化丙烯三胺、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯三胺、聚氧化乙烯-氧化丙烯二胺三类胺基封端聚醚；

在本发明实施例中，优选地，所述胺基封端聚醚选自Jeffamine T-3000、Jeffamine THF100、Versalink P-250、Versalink P-650、Versalink P-1000。

在本发明实施例中，所述阻燃剂选自磷酸三氯丙酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯和四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯中的一种或多种；

在本发明实施例中，可选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1035、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂264、抗氧剂3114、抗氧剂1024、抗氧剂1790、抗氧剂1315、亚磷酸二苯基异葵基酯(DPDP)和亚磷酸三苯基酯(TPP)中的一种或多种；

在本发明实施例中，可选地，所述紫外光吸收剂选自UV571、UV328和UV531中的一种或多种。

在本发明实施例中，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基二次甲基苯二异氰酸酯、三甲基六次甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；

在本发明实施例中，可选地，所述多异氰酸酯选自5005、PM200、44V20、PM400、Wannate8314、Wannate8316、Wannate 8324、MIPS、MDI50和CDC中的一种或多种。

另一方面，本发明实施例中还提供了上述的表面防护涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将胺基封端聚醚、聚合物多元醇、胺基化合物、阻燃剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和着色剂混合均匀，置于反应容器中；

(2)将多异氰酸酯置于另一反应容器中；

(3)设置步骤(1)所述反应容器和步骤(2)所述反应容器的温度为60-70℃，之后将两容器中的原料共混均匀，即得表面防护涂料。

可选地，所述表面防护涂料的制备方法由以上步骤组成。

另一方面，本发明实施例中提供了涂覆有上述表面防护涂料的轨枕，所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕；

在本发明提供的合成轨枕中，所述表面防护涂料在轨枕表面的厚度为0.01-2mm；

在本发明实施例中，所述涂覆有表面防护涂料的轨枕的硬度在30A-90D；

在本发明实施例中，所述轨枕表面可以为光滑平面；也可以轨枕表面为带有凸起的表面；

在本发明实施例中，所述带有凸起的表面中，凸起的尺寸为0.1-2mm；优选地，所述凸起为球型或半球形，所述凸起间距为0-2mm。

在本发明实施例中，所述着色剂其颜色可随意控制；

在本发明实施例中，所述双组分体系反应后可生成氨基甲酸酯基、脲基中的一种或两种及两种成分的任意比例。

在本发明实施例中，所述聚醚多元醇牌号450L，购自山东蓝星东大有限责任公司；牌号307，购自一诺威公司；牌号450K，购自河北亚东公司；

在本发明实施例中，所述胺基封端聚醚牌号Versalink P-1000，购自AirProducts公司；牌号Versalink P-250，购自Air Products公司；牌号Versalink P-650，购自Air Products公司；

在本发明实施例中，所述磷酸三氯丙酯牌号为TCPP，购自张家港丰通化工有限公司；

在本发明实施例中，所述多异氰酸酯牌号PM200，购自万华化学集团股份有限公司；牌号5005，购自亨斯曼公司；

在本发明实施例中，所述着色剂根据生产需要进行调配，购自奥莱鑫科技股份有限公司，以油性物质为溶剂配置色粉，所述着色剂不与本发明中的各组分发生反应。

实施例1

将6.7kg的聚醚多元醇450L，0.403kg的胺基封端聚醚Versalink P-250，1.5kg的二乙基甲苯二胺(DEDTA)，100g的着色剂，0.9kg的磷酸三氯丙酯TCPP，2.1g的UV571和2.1g的抗氧剂1035在搅拌釜内搅拌均匀，以9.411kg的多异氰酸酯PM200为黑料置于另一搅拌釜，将量两种组分的温度分别设置为65℃和65℃，搅拌循环45min，将两种组分混合均匀后涂覆至轨枕表面。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，230*140规格，在未涂覆实施例1制备的涂料时，轨枕硬度为60D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面；测量轨枕硬度为62D；

轨枕表面涂料的干燥时间为10min，涂层厚度为0.02mm，表层未流挂。

实施例2

将6.7kg的聚醚多元醇450K，0.403kg的胺基封端聚醚Versalink P-650，1.5kg的二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)，1.2kg的双仲丁氨基二苯基甲烷(W6200)，100g的着色剂，0.9kg的磷酸三氯丙酯TCPP，2.1g的UV571和2.1g的抗氧剂1035在搅拌釜内搅拌均匀，以9.607kg的多异氰酸酯PM200为黑料置于另一搅拌釜，将两种组分的温度分别设置为68℃和62℃，搅拌循环45min，将两种组分混合均匀后涂覆至轨枕表面。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，230*140规格，在未涂覆实施例2制备的涂料时，轨枕硬度为62D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面，轨枕表面设置有半球状凸起，凸起尺寸为1mm，凸起间隔为连续；测量轨枕硬度为58D；

轨枕表面涂料的干燥时间为8min，涂层厚度为0.2mm，表层未流挂。

实施例3

将6.7kg的聚醚多元醇307，0.45kg的胺基封端聚醚Versalink P-1000，1.8kg的二氨基二甲硫基氯苯，100g的着色剂，0.9kg的磷酸三氯丙酯TCPP，2.1g的UV571，2.1g的抗氧剂1035在搅拌釜内搅拌均匀，以9.75kg的多异氰酸酯PM200为黑料置于另一搅拌釜，将两种组分的温度分别设置为65℃和60℃，搅拌循环30-60min，将两种组分混合均匀后涂覆至轨枕表面。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，260*260规格，在未涂覆实施例3制备的涂料时，轨枕硬度为64D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面；测量轨枕硬度为60A；

轨枕表面涂料的干燥时间为40min，涂层厚度为1mm，表层未流挂。

实施例4

将5.7kg的聚醚多元醇450L，1.2kg的聚醚多元醇307，0.403kg的胺基封端聚醚Versalink P-250，1.5kg的二乙基甲苯二胺(DEDTA)，100g的着色剂，0.9kg的磷酸三氯丙酯TCPP，2.1g的UV571和2.1g的抗氧剂1035在搅拌釜内搅拌均匀，以9.607kg的多异氰酸酯5005为黑料置于另一搅拌釜，将两种组分的温度分别设置为65℃和62℃，搅拌循环50min，将两种组分混合均匀后涂覆至轨枕表面。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，260*180规格，在未涂覆实施例4制备的涂料时，轨枕硬度为62D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面，轨枕表面设置有半球状凸起，凸起尺寸为0.3mm，凸起间隔为1mm)；测量轨枕硬度为50D；

轨枕表面涂料的干燥时间为20min，涂层厚度为0.3mm，表层未流挂。

对比例1

将单组分聚氨酯涂料搅拌均匀，用滚刷放入涂料内3s，人工滚涂的方式在轨枕表面滚动，使其着色均匀。聚氨酯涂料的化学成分包含聚氨酯成分、溶剂(乙酸乙酯)、阻燃剂(TCPP)、抗氧剂(1010)、紫外光吸收剂(UV571)。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，260*180规格，在未涂覆实施对比例制备的涂料时，轨枕硬度为62D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面，轨枕表面平整。此涂料为溶剂型涂料、涂料固化过程中存在很大的刺激性气味，对环境污染及人体危害较大。

对比例2

将5.7kg的聚醚多元醇450L，1.2kg的聚醚多元醇307，100g的着色剂，0.9kg的磷酸三氯丙酯TCPP，2.1g的UV571和2.1g的抗氧剂1035在搅拌釜内搅拌均匀，以9.607kg的多异氰酸酯5005为黑料置于另一搅拌釜，将两种组分的温度分别设置为65℃和62℃，搅拌循环50min，将两种组分混合均匀后涂覆至轨枕表面。

所述轨枕为纤维增强聚氨酯泡沫合成轨枕，260*180规格，在未涂覆对比例2制备的涂料时，轨枕硬度为62D；

将涂料涂覆于所述轨枕表面，轨枕表面设置有半球状凸起，凸起尺寸为0.3mm，凸起间隔为1mm；测量轨枕硬度为50D；

轨枕表面涂料的干燥时间为50min，涂层厚度为0.3mm，表层流挂。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。