[发明专利]一种互嵌式酚醛树脂复合轨枕及其制备方法

说明书

一种互嵌式酚醛树脂复合轨枕，包括由发泡酚醛树脂制成嵌入式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有在截面上均匀或者预先设计好的非均匀单向纤维层；形成互嵌结构两部分轨枕本体通过胶黏剂粘接在一起形成所述合成轨枕；所述互嵌结构是直角梯形、梯形、三角形中的一种，优选是直角梯形。所述复合轨枕采用嵌合技术，并改进了发泡工艺和纤维排布方式，提高了提升轨枕的横向强度50％以上，降低了轨枕的噪音水品；有效提高了轨枕的机械强度和寿命。

技术领域

本发明涉及一种酚醛树脂复合轨枕及其制备方法，属于铁路轨道材料领域。

背景技术

早期的轨枕是用木材制成的，存在易朽坏、维修费用高的缺点，随后逐渐被水泥轨枕大规模替代，但是水泥轨枕存在刚性大、列车运行时振动较大的缺点，随着材料科学的进步，出现了聚合物复合轨枕，其中目前应用最多的是聚氨酯弹性轨枕。聚氨酯弹性轨枕是硬质聚氨酯发泡树脂中添加了纤维纱束并用拉挤成型制成的一种结构性材料，具有耐腐蚀、绝缘性好、强度高以及具有类似木材的轻量化和可再加工的性能。最早的聚氨酯轨枕是由日本积水化学工业株式会社在1975年研发的，这种FFU合成枕木是玻璃长纤维增强硬质聚氨酯泡沫制备的。目前，拜耳、巴斯夫等公司都已成功开发出聚氨酯弹性枕木。

国外的研究结果表明：FFU轨枕使用寿命长，在铺设15年后，表面没有出现裂纹，整体没有弯曲，整体颜色、尺寸基本无变化；性能方面，使用15年后，弯曲强度仅降低17%、拉拔强度相差不多，且各项参数均高于要求指标。

CN106120480A公开了一种高纤维含量纤维增强聚氨酯硬泡合成轨枕，由多块高纤维含量纤维增强聚氨酯硬泡合成板材通过粘结剂粘接而成，且所述轨枕的外表面设有防腐漆膜，所述高纤维含量纤维增强聚氨酯硬泡合成板材以聚氨酯树脂和增强纤维为基体材料。所述轨枕采用低羟值低官能度的混合型聚醚多元醇、使用偶联剂，提高了聚氨酯树脂与增强纤维浸渍相容度，进而提高增强纤维含量，能够制作出密度高于840kg/m³且增强纤维含量大于60％的纤维增强聚氨酯硬泡材料制品。

CN103497503A公开了一种轻质复合轨枕，该复合轨枕采用短纤维或复合筋作为基体增强材料，采用三乙醇胺和有机锡作为催化剂，制备的轨枕重量轻，强度高。

CN108504085A公开了一种纤维增强聚氨酯发泡合成轨枕，其中轨枕包括由聚氨酯树脂一次层压成型的本体，本体内横向设置有起横向增强作用的若干层复合毡，相邻复合毡之间的聚氨酯树脂中穿设有起纵向增强作用的纤维纱层；所述轨枕采用双钢带层压机结合多层同步注胶一次成型的方法制备，提高了轨枕的横向强度。

弹性轨枕对于轨道的刚度均匀化、减少道床应力、减轻道床及下部基础的冲击效应具有一定的效果。但是弹性轨枕仍存在轨枕横向强度不足、钢轨和轨枕的振动加速度较大、道床不稳定、线路噪声大等问题。

发明内容

本发明提供的互嵌式酚醛树脂复合轨枕，是由聚醚多元醇增韧的发泡酚醛树脂制成，由互相嵌入的两部分，通过胶粘剂粘接成一个整体，可上下堆叠使用也可以左右堆叠使用，所述轨枕本体内纤维分布在截面范围按照特定规则排布，因具有可设计性，更能体现复合后的性能。互相嵌入的部分，除了增加粘接强度，减少使用中错位的安全风险之外，还成为一个加强筋，提升轨枕的横向强度，互相嵌入的结构还可以降低复合轨枕中纤维的含量，进一步降低成本和密度。

互嵌堆叠粘合工艺可以提高轨枕横向强度，并降低轨枕产生的噪音，具有良好的吸音效果。通过纤维表面改性提高纤维和聚氨酯之间的浸润程度。对纤维进行表面改性，现采用强碱处理，然后加入壳聚糖材料浸润处理，是纤维表面的分子上活性羟基的数量增加，有利于纤维和树脂之间形成化学键，增强浸润程度，从而提高轨枕材料整体的机械强度。

一种互嵌式酚醛树脂复合轨枕，包括由发泡酚醛树脂制成嵌入式的轨枕本体，所述轨枕本体内设有在横截面上均匀或非均匀设置的单向纤维层；形成互嵌结构两部分轨枕本体通过胶黏剂粘接在一起形成所述合成轨枕。