專利名稱：：用丙烯酸酯粘合劑常溫粘接鋼軌的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明是鋼軌接頭常溫粘接技術及其所用的粘合劑。粘合劑在鋼軌連接方面的應用據(jù)文獻報導有二個方面，一個方面是用于鋼軌絕緣接頭的連接，另一方面是用于非絕緣接頭的連接，它包括短鋼軌粘接或長鋼軌和已焊好的無縫長軌接頭的再粘接。六十年代粘接接頭已在美、英、法、日、蘇和西德應用，我國是七十年代開始采用，但大多使用環(huán)氧樹脂粘合劑，少量用酚醛樹脂粘合劑。美國圣非鐵路在1963年就用環(huán)氧樹脂粘合劑粘接無縫長軌接頭，在施工中要求將魚尾板和鋼軌接觸面清洗干凈，涂粘合劑后，用丙烷加熱裝置加熱到121-154℃使之固化(RailwayTrackandStructures1963Vo159.NO.12.19-22).US3139364(1964)也是用環(huán)氧樹脂粘合劑接長軌接頭制造連續(xù)長軌的專利。1982年奧地利專利(374.216)報導鋼軌粘接，螺栓緊固結構中也是用環(huán)氧樹脂粘合劑，其中加入微細鋼珠，加熱固化后仍能導電，形成了非絕緣接頭。由此可見采用環(huán)氧樹脂粘合劑粘接鋼軌接頭，必須帶有加熱到100℃以上的熱固化裝置，必然增加了操作的復雜性和施工成本，特別是對長軌接頭的粘接更加難于實施。改性丙烯酸脂粘合劑又叫第二代丙烯酸酯膠，是世界所稱的六大工程粘合劑之一。與環(huán)氧樹脂粘合劑相比，粘接強度相當，都能達到結構膠的要求。但在抗沖擊、耐振動性能上則優(yōu)于環(huán)氧樹脂粘合劑，而且二組份混合時不需嚴格稱量，對粘接面潔凈程度無苛刻要求，更突出的優(yōu)點是能常溫快速固化，這些優(yōu)點對鋼軌粘結，野外施工十分有利。目前丙烯酸脂結構膠多用于衡器、力具、汽車另件、電氣設備、探傷儀、探頭的粘接，尚未見到有粘接鋼軌接頭的報告。本發(fā)明的目的是用改性丙烯酸脂粘合劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的環(huán)氧樹脂粘合劑粘接鋼軌接頭，以簡化粘接工藝，降低成本保證行車平穩(wěn)，延長鋼軌和列車的壽命。本發(fā)明的另一個目的是提供一個韌性好，粘接強度高的改性丙烯酸脂粘合劑，作為粘接鋼軌用粘合劑。本發(fā)明使用的改性丙烯酸酯粘合劑由甲、乙二組份組成。甲、乙二組份的組成和用量如下本發(fā)明采用的反應性丙烯酸酯單體有丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯，甲基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等。多宮能活性單體可用丙烯酸的羥基酯，甲基丙烯酸的羥基酯，丙烯酸乙二醇雙酯，三羥甲基丙烷和季戊四醇的丙烯酸多酯及雙酚A酯類化合物等。特別是采用帶苯環(huán)的多宮能活性單體如-羥乙基雙酚A丙烯酸雙酯，有利于提高巨合速度和粘接強度。彈性體可用聚丁二烯、氯丁橡膠、丁晴橡膠、氯磺化聚乙烯、ABS、SBS等，也可以是它們的混合物。特別是丁晴橡膠和ABS樹脂并用，用量比一般粘合劑大時，可明顯增加粘合劑的韌性。引發(fā)劑(氧化劑)可用過氧化苯甲酰，異丙苯過氧化氫，特丁基過氧化氫，過氧化甲乙酮等有機過氧化物。催化劑(還元劑)可用胺類化合物如三乙胺、二乙胺、二乙烯三胺、N、N、-二甲基苯胺(DMA)，N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基對甲基苯胺等。為了加快固化時間還要加入一種還元性活性劑作為助催化劑，它和胺類化合物組成活性高的催化體系。這類物質(zhì)有硫脲類，如乙撐硫脲，四甲基硫脲和抗壞血酸(維生素C)等。過渡金屬鹽能參加氧化-還元反應，起到促進劑的作用這類物質(zhì)有醋酸銅、醋酸鐵、醋酸鈷、醋酸錳、三氯化鐵、硫酸鎳等。特別是一種由胺化合物-硫脲-維生素C-醋酸鹽組成的復合還元體系，能夠與氧化劑高效匹配，保證了粘接強度達到了結構膠的要求。本發(fā)明所用的穩(wěn)定劑有對苯二酚和苯醌類化合物。用本發(fā)明的改性丙烯酸酯粘合劑粘接鋼軌接頭時，首先將魚尾夾板和鋼軌粘接面用砂紙或噴砂打磨以除去鐵銹和油垢，然后將甲、乙二組份按1∶1的比例混合均勻，涂于粘接面上，粘合定位后，加螺栓緊固，常溫放置一定時間(24小時)使粘合劑完全固化，就可使用。為了實現(xiàn)鐵路接頭的“凍結”，鋼軌接頭阻力(PH)應與鋼軌受熱脹冷縮引起的溫度應力(Pt)平衡。Pt可由下面的近似公式計算Ft＝2.5F(to-tmin)其中Pt溫度應力kgF鋼軌斷面積cm2tn鋪軌溫度℃tmin鐵路所在地最低溫度℃為了安全起見，令PH＝1.1×Pt(1.1為安全系數(shù))，實際上PH為粘接力與螺栓提供的摩擦力之和，只要保證粘接力(承載拉力)等于PH，就可以完全實現(xiàn)“凍結”接頭的要求，因為這里還沒有包含螺栓提供的摩擦力。粘接方式見附中1、鋼軌2、魚尾夾板3、粘合劑4、螺栓及螺帽實施例1在帶電動攪拌的10立升三口并中，按表1甲組份的比例依次加入甲基丙烯酸甲酯，丁晴橡膠、ABS樹脂、丙烯酸羥丙酯。常溫下全部溶解后，再加入丙烯酸，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和異丙苯過氧化氫，溶解均勻，制得甲組份。乙組份按表1比例同甲組份一樣配制。二組份配好后，用標準45＃鋼片進行粘接試驗，固化一定時間后，用萬能拉力機測其剪切強度為248kg/cm2。實施例2、3、4按表1的組份比例，配制方法同實施例1，測定結果列于表1中。表1中符號代表MMA-甲基丙烯酸甲酯β-HPA-丙烯酸羥丙酯AA-丙烯酸TMTA-三羥甲基丙烷三丙烯酸酯CHP-異丙基過氧化氫DMA-N，N-二甲基苯胺Vc-抗壞血酸從表1的結果看，本發(fā)明方法配制的粘合劑都達到了結構膠的強度。實施例5用6＃錳合金板，取長250mm，厚60mm的板條作為試件，在粘接前用噴砂方法除銹和油垢，分別涂以本發(fā)明的丙烯酸酯粘合劑和環(huán)氧樹脂粘合劑，，使二試片搭接在一起。涂環(huán)氧樹脂粘合劑的試件在烘箱中175℃固化2小時，涂丙烯酸酯粘合劑的試件，常溫25分鐘定位固化24小時，認為完全固化。然后用萬能拉力機測試其剪切強度，每種膠同時至少粘接三件取平均值。結果見表2表2不同膠粘結強度比較</tables>由表2可見丙烯酸酯粘合劑與環(huán)氧樹脂粘合劑粘接強度基本相當，但可以不用加熱固化。實施例6取75kg/m鋼軌一段，鋼軌和夾板長度一樣為500mm，用砂輪將粘接面打磨除去鐵銹和油垢，將實施例4的粘合劑按1∶1(重量比)混合均勻，分別涂于鋼軌和夾板的粘接面上，粘接定位后，(25分鐘)用螺栓緊固，常溫下加扭矩50kg-m，然后放置常溫固化。完全固化后用萬能拉力機測試剪切強度，測試前可松開螺帽，去除螺栓壓力，也可不去除螺栓壓力。結果見表3表3、粘接75kg/m鋼軌結果</tables>從表3可見接頭粘接力為相應的PH的二倍完全達到“凍結”接頭的要求。實施例7取75kg/m長標準鋼軌，將魚尾板和鋼軌粘接面用砂紙打磨處理，再用丙酮除油后，用實施例4的粘合劑粘接(方法同實施例6)成500M長軌，常溫放置48小時后，換到京廣線上。經(jīng)三年運行，每天客車60多次，運載量達到2億多噸，接頭處，鋼軌縫隙無變化。權利要求1.用反應型粘合劑粘接鋼軌接頭的方法，其特征在于所用的粘合劑為改性丙烯酸酯類雙組份粘合劑。粘接鋼軌接頭時，只需將甲、乙二組份按1∶1(重量比)混合均勻，涂于予先除銹、除油垢的粘接面上、粘合定位后，加螺栓緊固，然后常溫固化。2.按權利要求1的方法，其特征在于所說的改性丙烯酸酯粘合劑雙組份的組成和用量如下3.按權利要求2的方法，其特征在于改性丙烯酸酯粘合劑甲組份中采用了-羥乙基雙酚A雙丙烯酸酯作為活性單體，并用了較大量的ABS和丁晴橡膠作為彈性體。4.按權利要求2、3的方法，其特征在于改性丙烯酸酯粘合劑乙組份中采用了N，N，二甲基苯胺-維生素C-醋酸鹽-脲復合還元體系。5.用權利要求2、3或貨所說的改性丙烯酸酯雙組份粘合劑可粘接50kg/m.60kg/m.75kg/m鋼軌接頭和25m標準長鋼軌接頭。粘接前予先將粘接面經(jīng)打砂除銹、除油垢，然后將甲、乙二組份按1∶1(重量比)混合均勻，涂于粘接面上，粘合定位后，加螺栓緊固，置常溫固化。全文摘要本發(fā)明是關于鋼軌接頭的常溫粘接技術及其所用的粘接劑。采用丙烯酸酯粘合劑粘接鋼軌接頭，為了要達到鋼軌“凍結”接頭的要求，在粘合劑組分中加入較大量的彈性體、特定的活性單體和復合還元體系，以提高其韌性和剪切強度。與已有技術用環(huán)氧樹脂粘合劑粘接鋼軌接頭比較，省去了加熱固化工序，降低了施工難度和施工成本。文檔編號C09J133/08GK1048877SQ90104718公開日1991年1月30日申請日期1990年7月25日優(yōu)先權日1990年7月25日發(fā)明者肖繼強,張偉,何靜,馬立忠,陳岳源,魏志芳,洪嘯吟申請人:北京市化工研究院