[发明专利]一次整体成型竹轨枕及其制备方法

说明书

本发明公开了一次整体成型竹轨枕，所述一次整体成型竹轨枕以竹单元为原料，经过在过热度为10～80度的过热水蒸气进行干燥和改性处理、浸胶、甩胶、固化、多巴胺溶液处理、防霉和/或防腐和/或防虫处理、紧固后得到，所述一次整体成型竹轨枕的密度为0.9～1.5g/cm³，本发明还提供前述竹轨枕的制备方法，本发明制备得到的竹轨枕弹性模量适宜，适用于铁路、城市轨道交通有砟轨道。

技术领域

本发明涉及铁路、城市轨道交通用新材料领域，尤其涉及一次整体成型竹轨枕及其制备方法。

背景技术

当前铁路、城市轨道交通中有砟轨道大多采用木轨枕、混凝土轨枕、钢轨枕、复合材料轨枕等等，经过长时间的工程应用发现：寿命短、易磨损、木轨枕易受生物侵蚀，不同木轨枕力学性能存在差异，木轨枕防腐处理所需的杂酚油等化学制品危害环境及人体健康，等等轨枕应用中的问题；混凝土轨枕，列车荷载因其刚度大产生很大动应力损害铁路轨道，绝缘不良，脆性大，弹性差，存在冲击损坏的风险，稳定性低，重量大，难更换，回收困难，废弃物处理成本极高，高碳消耗影响环境；钢轨枕也存在不绝缘、行车噪音大、刚度较大、易锈蚀、高碳消耗影响环境等缺点；复合材料轨枕也被发现质量轻，扣件和螺栓握钉能力差，黏结层的强度不均匀，易受环境影响而变脆等等不足。特别是，混凝土、钢、复合材料轨枕的原料生产向大气排放大量二氧化碳，对环境造成巨大冲击。事实上，理想的轨枕对弹性模量有一定的要求，应该避开木轨枕的偏低弹性模量、混凝土轨枕偏大的弹性模量，而理想轨枕的弹性模量取值应介于木轨枕和混凝土轨枕之间。

竹材是我国重要的森林资源，具有优良的物理力学性能，特别是弹性模量，其应用范围十分广泛，而且竹材的定期砍伐有利于竹子生长和生态环境，竹质新材料现在已广泛应用于户外。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于铁路、城市轨道交通有砟轨道的一次整体成型竹轨枕及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一次整体成型竹轨枕，所述一次整体成型竹轨枕以竹单元为原料，经过在110～180℃进行干燥和改性处理、浸胶、甩胶、固化、多巴胺溶液处理、防霉和/或防腐和/或防虫处理、紧固后得到，所述一次整体成型竹轨枕的密度为0.9～1.5g/cm³。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一次整体成型竹轨枕的制备方法，包括以下步骤：

1）采用过热度为10～80度的水蒸汽对经过预处理的竹单元进行干燥和改性处理，直至竹单元的含水率为8～20%，得经过干燥和改性处理后的竹单元；

2）将步骤1）中经过干燥和改性处理后的竹单元浸渍于胶黏剂中进行浸胶处理，甩胶，沥干，干燥直至竹单元的含水率为10%～16%，得坯料；

3）将步骤2）中坯料进行固化成型，得竹轨枕坯料；

4）将步骤3）中竹轨枕坯料表面涂覆多巴胺溶液，再进行防霉和/或防腐和/或防虫处理，得竹轨枕；

5）将步骤4）中竹轨枕用紧固件锁紧牢固，得一次整体成型竹轨枕。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选地，所述步骤3）具体为：

将步骤2）中坯料组坯，得板坯，对板坯的上、下方同时进行施压和加热处理，使板坯固化成型，得竹轨枕坯料，其中板坯中心的压力为15～30MPa，温度为120～160℃。

所述板坯的厚度为D，施压时间为t，其中，t=D×30，t的单位为秒，D的单位为毫米。

优选地，所述步骤3）具体为：