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原文传递轨顶水基摩擦控制剂的制备及性能研究

论文题名：	轨顶水基摩擦控制剂的制备及性能研究
关键词：	轨顶摩擦控制剂;异佛尔酮二异氰酸酯;聚丙二醇2000;水性聚氨酯;热分解性能
摘要：	随着列车轴重和车速的不断提高，轮轨之间的损伤不断加剧，在轮轨之间实施摩擦控制技术可以有效缓解轮轨磨损，降低能耗。本文主要进行轨顶面水基摩擦控制剂的原料筛选、配方设计及优化的研究。首先选取环氧改性水性聚氨酯作为粘接剂，研究确定其最佳合成条件；再设计两种摩擦控制产品的配方进行均匀实验设计，创新性地采用相关数学建模，分别对配方进行了对比和验证，并选取最佳配方；最后针对实际应用过程中的性能要求，对两种最优配方的老化性能、流变性能、摩擦性能以及热分解性能等进行研究，选取一种综合性能较优的轨顶摩擦控制剂配方。　　1、本研究以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）及聚丙二醇2000（PPG2000）为原料，添加2,2-双（羟甲基）丙酸（DMPA）引入亲水官能团，改性剂环氧E44，以及中和剂三乙胺（TEA），小分子扩链剂1,4-丁二醇（BDO）和乙二胺（EDA）合成环氧改性水性聚氨酯，并探讨DMPA加入量、R值、硬段含量以及环氧E44的加入量对乳液以及涂膜性能的影响。研究发现，当DMPA的加入量为5%、R值为1.5、硬段含量为35%，环氧E44加入量为8%时，形成的乳液既有很好的贮存稳定性，同时涂膜也有较好的耐水性以及力学性能。与未改性的水性聚氨酯相比，涂膜在耐水性能、力学性能、热分解性能上都有很大的提高。　　2、本研究以环氧改性水性聚氨酯为保持剂、有机增稠剂CMC和无机增稠剂WJ为流变剂，二硫化钼为固体润滑剂、滑石粉为摩擦改性剂来设计摩擦控制剂配方。采用均匀设计、DPS数据处理系统和网格法分别对有机增稠剂CMC和无机增稠剂WJ作为流变剂的配方进行优化，并采用MATLAB程序对指标优化，且配方做了结果预测。得到有机增稠剂CMC型摩擦控制剂的最优配方为：100g水中加入环氧改性水性聚氨酯27.0g、有机增稠剂CMC3.0g、二硫化钼4.4g、滑石粉4.4g；无机增稠剂WJ型摩擦控制剂的最优配方为：100g水中加入环氧改性水性聚氨酯29.6g、无机增稠剂WJ11.2g、二硫化钼6.3g、滑石粉6.3g。对其进行了验证，有机增稠剂CMC型结果为：磨损率3.35%、吸水率3.49%、拉伸剪切强度3.81MPa、拉伸强度5.42MPa、断裂伸长率169.87%；无机增稠剂WJ型结果为：磨损率2.32%、吸水率5.72%、拉伸剪切强度4.43MPa、拉伸强度3.32MPa、断裂伸长率54.48%。　　3、针对摩擦控制产品实际应用过程中的一些性能要求，通过紫外老化实验，研究涂膜的耐磨性、吸水率以及力学性能的变化。研究发现，在人工老化试验条件下，无机增稠剂WJ型摩擦控制剂能够有效延缓摩擦控制剂涂膜的老化过程。并且对比研究了两种摩擦控制剂的流变性能、摩擦性能以及热分解性能等，最终的轮轨间水基摩擦控制剂选择的是无机增稠剂WJ型摩擦控制剂的优化配方。
作者：	张信
专业：	化学工程与技术
导师：	胡萍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文