[发明专利]一种铁路货车轴向聚氨酯垫及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚氨酯预聚体以及以所述聚氨酯预聚体为原料对的一种聚氨酯弹性体及其制备方法。所述聚氨酯预聚体的原料包括芳香族二异氰酸酯和低聚多元醇，以所述聚氨酯组合物的总质量为基准，所述组分的质量百分比为：芳香族二异氰酸酯15‑45％，低聚多元醇55‑85％。在此基础上，本发明还提供一种含有所述聚氨酯弹性体的铁路轴向聚氨酯垫。该铁路轴向聚氨酯垫具有优良的弹性和力学性能，而且各项抗老化性能突出，从而延长了轴向聚氨酯垫的使用寿命，降低养护成本，保证行车安全。

技术领域

本发明属于高分子技术领域和铁路货车配件技术领域，具体涉及一种聚氨酯组合物及其制备的铁路货车轴向聚氨酯垫。

背景技术

采用交叉支撑装置的转向架是我国铁路货车装用的主流转向架。与传统铸钢三大件式转向架所不同的是，采用交叉支撑装置转向架是通过交叉杆和轴向橡胶垫将两侧架弹性连接的一种转向架，具有良好的抗菱刚度和直线运行的稳定性。其中轴向橡胶垫是交叉支撑装置转向架的重要配件之一，主要用于转8G、转8AG和转K2型转向架。它成对安装在交叉杆端部,每个转向架安装8个,每辆车安装16个。轴向橡胶垫的主要功能是在转向架发生菱变、交叉杆扭动时起缓冲、减振作用。轴向橡胶垫由硫化橡胶和金属(铁件)复合而成，见图1所示，其中橡胶层3和铁芯1、铁件2及铁件4之间通过胶黏剂粘合。《铁路货车段修规程》第2.2.3.9条规定：段修时，交叉杆轴向橡胶垫使用满6年时须报废。但是由于铁路货车本身载量大，提速之后带来的振动冲击进一步加大；在工作状态下长期受到压缩力会使轴向橡胶垫的橡胶环状部分外露而处于大气环境中，外露的橡胶极易受到大气中臭氧老化而产生裂纹并扩展。因此轴向橡胶垫往往不满6年就不得不报废。另外，轴向橡胶垫的制备工艺复杂，需经过铁件喷砂、清洗、涂刷胶黏剂、包胶、硫化、去飞边等一系列工序。

针对轴向橡胶垫的上述缺陷，现有技术中已经出现了以聚氨酯弹性体或聚酯弹性体材料的弹性件替代橡胶的轴向聚氨酯垫，其中所述弹性体与铁件过盈配合而非粘合。具体参见中国实用新型专利“轴向弹性垫”(专利号ZL201721089712.0，授权公号日2018年5月8日)，在此以全文引用形式并入本发明的说明书。该轴向弹性垫的结构示意图见图2，包括第一铁件10和弹性件20，所述第一铁件包括具有中央通孔的第一铁件柱状部，并且第一铁件柱状部的一端沿着与第一铁件柱状部的轴向方向垂直的方向向外延伸以形成第一铁件凸台；所述嵌套在第一铁件的外侧，并且弹性件包括具有中央通孔的弹性件柱状部，并且弹性件柱状部的内壁下部与第一铁件柱状部的外壁过盈配合、弹性件柱状部的内壁上部与第一铁件柱状部的外壁之间具有缝隙，并且弹性件具有与第一铁件凸台相贴合的弹性件凸台，且弹性件凸台的外边缘不超出第一铁件凸台的外边缘。因为弹性体20与第一铁件10之间仅需要简单的装配，不再需要借助胶黏剂粘合，简化了加工过程。但是，显而易见的，聚氨酯弹性体或聚氨酯弹性材料的性能，尤其是抗老化性能对轴向聚氨酯垫决定了轴向聚氨酯垫的使用寿命。对于这方面，现有技术的研究报道较少。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种聚氨酯组合物及其在制备铁路货车轴向聚氨酯垫中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种聚氨酯预聚体，原料包括芳香族二异氰酸酯和低聚多元醇，以所述聚氨酯组合物的总质量为基准，所述组分的质量百分比为：

芳香族二异氰酸酯15-45％，低聚多元醇55-85％。

优选的，所述聚氨酯组合物，原料由芳香族二异氰酸酯和低聚多元醇组成。

优选的，所述芳香族二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二苯基联苯二异氰酸酯(TODI)和萘二异氰酸酯(NDI)中的至少一种。

优选的，所述二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为MDI-100。

优选的，所述低聚多元醇的官能度大于等于2，数均分子量800-2000。