铁路有砟道床聚氨酯固化技术的发展及应用

地铁地质断层聚氨酯宽枕板道床固化施工技术摘要：在全国地铁建设日新月异，我国地域广泛，且地质复杂，聚氨酯固化宽枕板道床就是一种应用于地质断层的兼顾有砟轨道起道方便以及无砟轨道运营维修量少等优点的一种特殊轨道形式，在乌鲁木齐地铁一号线作为科研项目首次在地铁轨道工程中应用，其核心技术为道床碎石道砟的聚氨酯固化技术，此技术直接关系到轨道最后的质量以及列车运行的平顺性、稳定性。

关键词：地下线聚氨酯固化1工程特点及难点聚氨酯固化道床在具有道砟胶固化道床保持轨道几何形位能力强、极大降低有砟道床养护维修工作量的同时，还具有良好的弹性，且当线路出现或其他病害导致基础沉降、上拱或出现较大位移量时，轨道结构可以快速、便捷修复。

乌鲁木齐城市轨道交通1号线穿越瞬时空间大变形的活动断层区域为国内地铁工程尚属首次，无规范、规程可循，也没有相关工程实例和经验可供借鉴。

而且作为聚氨酯固化道床技术最为关键的环节就是聚氨酯的固化，如操作不当，直接严重影响轨道质量。

2工艺原理、施工工艺流程及操作要点道床施工完毕后，通过在道砟之间注入两种胶体，胶体相互发泡反应，形成聚氨酯聚合物，聚合物将道砟充分的粘结稳定固化形成具有一定的强度稳定性的整体。

现场通过工艺性试验参数测试、胶体储存、洞内运输、注胶、保压、轨道监控量测等环节，完成注胶固化施工。

3现场聚氨酯固化施工技术（1）注胶材料准备胶体材料储存：在铺轨基地采用设立现场储料棚的形式保存聚氨酯材料。

储料棚可采用电暖气加热保温的方法，温度控制在15—20度。

另外根据需要加设保温棉被等辅助手段，以利于聚氨酯材料的保护。

催化剂与清洗剂可与聚氨酯材料存放在一个储料棚里，但需要分开存放，并做好隔离及防火措施。

柴油因其易爆等缺陷，由当地加油站提供，本场站不设柴油保存空间。

基地利用现有活动板房建立保温棚，聚氨酯材料采用保温棚内安置电暖气措施保温，同时加盖保温棉被进一步控制温度。

安排人员定时检查保温棚温度及材料温度，保证材料温度状态正常。

聚氨酯潜固化剂的固化机理及应用聚氨酯潜固化剂是一种常用的固化剂，其固化机理及应用广泛存在于各个领域。

本文将从聚氨酯潜固化剂的固化机理和应用两个方面进行阐述。

一、聚氨酯潜固化剂的固化机理聚氨酯潜固化剂是一种含有异氰酸酯基团的化合物。

在固化过程中，聚氨酯潜固化剂与其他材料中的活性氢发生反应，形成聚氨酯的化学键，从而实现材料的固化。

具体来说，聚氨酯潜固化剂中的异氰酸酯基团与其他材料中的醇类或胺类发生反应，生成氨基酯或尿素键。

这种化学反应是一个开环聚合反应，其速率受到温度、固化剂浓度、反应物浓度等因素的影响。

聚氨酯潜固化剂的固化机理基于异氰酸酯与醇或胺之间的反应，因此其固化过程可以在常温下进行，无需额外的热源。

这种固化方式被称为“潜固化”，因为固化剂的活性在固化过程开始时是“潜藏”的，只有在反应发生时才会释放出来。

这种潜藏性的特点使得聚氨酯潜固化剂在实际应用中具备了较高的灵活性和可操作性。

二、聚氨酯潜固化剂的应用聚氨酯潜固化剂广泛应用于涂料、胶黏剂、弹性体等领域。

以下将分别介绍其在这些领域的应用情况。

1. 涂料领域聚氨酯潜固化剂作为涂料的固化剂，能够提供涂膜的硬度、耐磨性和耐化学品性能。

通过调节聚氨酯潜固化剂的配比和固化条件，可以获得不同硬度和耐用性的涂膜。

聚氨酯潜固化剂在环保涂料中的应用尤为重要，因为它不含有机溶剂，能够降低涂料对环境的污染。

2. 胶黏剂领域聚氨酯潜固化剂作为胶黏剂的主要成分之一，能够提供胶黏剂的粘接强度和耐久性。

聚氨酯潜固化剂的固化速度可以通过调节添加剂的种类和用量来控制，从而实现胶黏剂的定制化。

3. 弹性体领域聚氨酯潜固化剂在弹性体领域的应用主要包括聚氨酯弹性体、聚胺酯弹性体和聚醚弹性体等。

聚氨酯潜固化剂能够为弹性体提供良好的弹性和耐磨性，广泛应用于汽车、建筑和医疗器械等领域。

总结聚氨酯潜固化剂是一种常用的固化剂，其固化机理基于异氰酸酯与醇或胺之间的反应。

聚氨酯潜固化剂在涂料、胶黏剂和弹性体等领域具有广泛的应用。

研究探讨新型有砟道床聚氨酯表面胶结材料靳昊1，罗慧刚2，易忠来1，董延东2，李化建1，梁雪江3（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081；2.朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西原平034100；3.中国铁路北京局集团有限公司工务部，北京100860）摘要：基于等体积混合喷涂要求，对高早强、易捣固破坏的有砟道床聚氨酯表面胶结材料进行研究。

性能测试结果显示：MDI100与220制备的预聚物粘度低，所制产品的综合性能最佳；合理控制PAPI掺量，可有效改善材料的工作性能和力学性能；聚醚多元醇330N与819复配效果优、憎水效果好，产品兼具良好的力学强度与柔顺性；液体高活性扩链交联剂T-41所制产品的早期力学强度和粘结强度满足天窗期施工要求，对水不敏感；R值在1.05～1.35时，产品性能稳定；断裂伸长率是胶结道床可捣固性优劣的决定性指标，为便于捣固维修，产品断裂伸长率宜为10%～35%。

研制的聚氨酯表面胶结材料服役寿命长，可有效解决道砟飞溅问题，不影响道床正常养护维修。

关键词：工程材料；表面胶结材料；有砟道床；聚氨酯；性能测试中图分类号：U214；TQ323.8文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）10-0094-05DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.0941研究背景道砟固化技术是提高、改善有砟道床性能的关键技术手段，地位日益重要。

其中，道床表层固化技术的胶结厚度小、成本低、施工便捷，对道床横纵向阻力略有提高，是防止高速铁路有砟道床道砟飞溅、杂质入侵道床等的有效技术手段［1-2］。

早期道砟胶结材料以水泥砂浆为主，但在长期列车动荷载作用下易被破坏，后逐渐被韧性更好的有机高分子材料取代。

沥青类材料价格低廉，是最早被用于道砟胶结的材料。

但是，其耐老化性能差、受温度影响显著、胶结道床服役寿命短，已不被使用。

环氧树脂、高分子乳液等曾被用于防止道砟飞溅研究，在日本东海道新干线、秦沈客专等进行试应用。

聚氨酯（PU）属于高分子，其主链中含有氨基甲酸酯特征单元。

聚氨酯材料的制备离不开异氰酸酯（NCO）和活泼氢。

一、聚氨酯材料概述聚氨酯材料（简称T P U）为聚合物，经多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或小分子多元醇、 多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成。

对制备聚氨酯材料的原料种类和组成变化就可以得到产品形态和性能不一样的聚氨酯材料。

因此聚氨酯材料形态多样，有柔软的，也有坚硬的，硬质泡沫塑料，密封胶，胶粘剂弹性纤维，以及油漆涂料等。

对此聚氨酯应用广泛，在汽车制造业、交通运输业、石油化工、航空、医疗、土木建筑、冰箱制造、农业、鞋类、机电等领域都有深入涉及。

国外早在1937年就开始了对聚氨酯材料的研究，同时也在工业领域中有所应用。

之后以英美为代表的其他国家引进德国的聚氨酯树脂制造技术，投入工业使用。

然而，我国在20世纪50年代才开始聚氨酯工业，到如今已取得一定的进展，对聚氨酯的应用研究也越来越深入。

二、聚氨酯材料的应用与研究进展1.汽车用聚氨酯材料的应用与研究进展。

近年来随着我国一直坚持并深入可持续化发展战略和汽车行业竞争愈加激烈，在未来汽车行业一定是注重产品质量大于产能产量的趋势，高质量、低成本、环境友好的产品会受到越来越多人的青睐。

在其中，聚氨酯（PU）以及复合材料因优异的耐磨性、耐热性、机械性能、软硬度可调等性能成为汽车制造行业的明星材料。

当前汽车用的PU材料类别多样，包含泡沫塑料、弹性体、胶粘剂、涂料以及PU革等，应用范围大到汽车的车身，小到汽车的底盘以及电器设备。

PU泡沫材料在汽车行业的应用主要是因为其具备质量轻、可以隔热、弹性好、舒适度高、耐用、吸振性高等特点，可以令车的舒适度大大提高，因此能够满足汽车多方面的应用。

一些学者研发的以低相对分子质量、多官能度的聚醚多元醇和二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯（MDI）为主要原料，经历发泡、稳定以及催化等过程从而合成的聚氨酯软泡材料被广泛应用在坐垫以及脚垫等，可以很好的吸收噪音以及减震特点。

特别策划氨酯固化道床是在稳定的碎石道床内，浇注聚氨酯混合料形成的弹性整体道床结构。

我国自2010年开始系统研究聚氨酯固化道床技术，形成了具有自主知识产权的聚氨酯固化道床结构设计、材料制备、施工工艺和装备、养护维修等成套技术；2016年2月25日通过了中国铁路总公司的技术评审；2016年7月聚氨酯固化道床第一个工程化项目在沪昆高速铁路北盘江特大桥顺利实施完成，聚氨酯固化道床技术日趋成熟。

至今，铺设最早的聚氨酯固化道床线路已开通运营7年，研究其运营现状及养护维修技术，对今后聚氨酯固化道床在我国更大范围的推广应用，具有重要意义。

1 铺设概况自2009年起，我国分别在客货共线铁路、重载铁路、高速铁路累计铺设聚氨酯固化道床共计6 686 m。

我国聚氨酯固化道床应用情况见表1[1]。

2 运营现状目前，我国聚氨酯固化道床运营时间最长已达7年。

从跟踪观测结果来看，聚氨酯固化道床轨道结构稳定，能够满足高速和重载运营安全性要求，能够较好地应对普速、高速和重载铁路有砟道床存在的问题，对提高线路设备质量、减少养护维修工作量和简化作业意义重大。

聚氨酯固化道床线路运营与维护郄录朝1，2，王红1，2，陈宏3，吴仕凤4，李烨峰5，任坤6（1. 中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081；2. 高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京 100081；3. 武汉铁路局，湖北 武汉 430000；4. 南昌铁路局，江西 南昌 330002；5. 太原铁路局，山西 太原 030013；6. 郑州铁路局，河南 郑州 450052）摘 要：自2009年以来，聚氨酯固化道床在我国的高速、重载和客货混运线路上已铺设近7 km，运营中的固化道床轨道结构状态良好，无维修或少维修，验证聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。

聚氨酯固化道床技术在我国已具备推广应用的条件，研究固化道床的维修技术，对于固化道床的推广使用、保证线路运营安全、发挥聚氨酯固化道床的优势，具有重要意义。

Chemical Propellants & Polymeric Materials２０１０年第８卷第２期· 69 ··行业信息·第三届化工新材料峰会将在成都举办第三届国际化工新材料峰会将于２０１０年５月６日至８日在成都召开。

本届峰会由成都市人民政府、　中国化工集团公司、德国化学工程和生物技术协会、国际化学品制造商协会和德意志银行等５家目前在 化工新材料产业颇具代表性的政府、企业、行业组织和金融投资方共同主办。

化工新材料已被纳入“十二五”新兴战略产业规划中，国内对化工新材料的产能和技术需求也日益放大，其市场空间、投资空间与日俱增，发展机遇难得。

本届峰会将秉承“高端、前沿”定位，以“面向十二五、引领新发展”为主题，聚集新材料产业发展的多方核心力量，解读中国乃至全球未来的化工新材料产业格局和发展，在国家“十二五”规划即将出台之际，为行业寻发展、谋出路。

本届峰会将特别设立“能源新材料产业大会”、“生物新材料发展大会”、“高尖端先进材料发展大会”、“ＣＥＯ圆桌峰会”与“产业创新与研发大会”等５个专题会议，对新材料产业目前最为火热的几大领域进行广泛而深入的研讨。

其中ＣＥＯ圆桌峰会将汇聚国内外公司决策人，进行封闭式探讨，形成产业宣言，为参与产业政策规划争取更多的话语权。

郭智臣提供聚氨酯材料在高铁上的应用我国正处于高铁修建的起步阶段，高铁正成为孕育中国日益崛起的城市群体的“脐带”。

据“中国铁路中长期发展规划”，到２０２０年，我国建设客运专线　１．２万ｋｍ以上，时速目标值达２００ｋｍ以上。

高铁的兴建为聚氨酯材料带来广阔的发展前景。

１　无砟铁轨无砟轨道是当前和今后世界铁路建设发展的趋势和方向。

无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，可减少维护、降低粉尘、美化环境。

铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上，水泥枕与铁轨间采取了许多连接稳固的措施。

列车时速可达２００ｋｍ以上。

聚氨酯弹性体在交通领域的应用摘要：聚氨酯弹性体经二异氰酸酯和活泼氢化合物聚合反应形成，其中二异氰酸酯和二元胺扩链剂构成的含有脲基的刚性链段，玻璃化温度远高于室温，它在常温下呈玻璃态、次晶或微晶，这些特殊形态构成了塑料相；由聚醚或聚酯的柔性链段聚集在一起，构成聚氨酯橡胶的基质或基体，由于其玻璃化温度低于室温，称之为橡胶相。

聚氨酯弹性体微相分离使聚氨酯弹性体具有耐磨性好、硬度范围宽、高强力和高伸长率、负载支撑容量大、减震效果好和耐油性能优异等优点。

关键词：聚氨酯弹性体；交通领域；应用引言中国聚氨酯工业协会弹性体专委会高级工程师刘菁介绍说，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是大分子二醇(聚酯或聚醚)、二异氰酸酯(MDI、HDI、PPDI、H12MDI)和小分子扩链剂(二醇或二胺)加成聚合而成的嵌段共聚物。

TPU具有优异的耐磨性能，拉伸强度高、伸长率大，耐油性能，耐低温性、耐候性、耐臭氧性能突出，良好的生物相容性，硬度范围广等优点，近些年已在国民经济的许多领域如交通行业、医疗卫生、服装面料和国防用品等行业得到了广泛的应用。

1聚氨酯弹性体产量情况聚氨酯弹性体配方多种多样，可调范围很大，制品性能范围很宽，可替代普通橡胶、塑料以及金属。

与金属材料相比，聚氨酯弹性体具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点;与塑料相比，聚氨酯弹性体具有不发脆、耐磨等优点;与常规橡胶相比，聚氨酯弹性体具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承载性的特点，透明或半透明，耐臭氧，可灌封或浇注，硬度范围广。

据报道，2010年我国聚氨酯弹性体产量为46万t，2018年我国弹性体产量达到107万t，发展非常迅速。

2019～2021年聚氨酯弹性体市场规模将继续增加，预计2019年产量为118万t，2021年产量将达到近150万t。

2016年至2021年年均复合增长率为10.2%。

从全球范围来看，2018年全球聚氨酯弹性体产量达到281.6万t，2019年全球产量预计为302.2万t，2021年产量将达到353.9万t。