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高速铁路WJ-8聚氨酯减振弹性垫板研制
| 论文题名： | 高速铁路WJ-8聚氨酯减振弹性垫板研制 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;聚氨酯;减振性能;弹性垫板 |
| 摘要： | WJ-8扣件是我国新建高速铁路无砟轨道用弹性扣件，具体缓冲钢轨对轨道板的冲击力由系统中WJ-8减振弹性垫板完成。其在承轨道上直接承受列车荷载动力，并耗散振动保护轨下基础结构，在轨道各组成部件中使用条件最为严酷，具体表现为:弹性垫板长期受到20kN压力，循环受20～70kN，相当于长期处于耐受0.47MPa，应变3～15％不变，循环受0.47～1.64MPa，循环应变10～30％下工作。可见，它在高速铁路中作为结构件承载压力。这就对弹性垫板使用前提及年限要求很高。这是普通高分子材料无法满足的。国内目前主要依靠进口弹性垫板成品或者购买相应原料及设备进行加工成品来完成WJ-8扣件配套。本研究的目的就是研制减振性能优良的弹性垫板，弥补国内该领域研发空缺。 聚氨酯材料是一种创造性设计强的现代化高分子材料，鉴于此，选用聚氨酯材料研制WJ-8减振弹性垫板。创造新的聚氨酯微孔弹性体分子结构，使垫板在工作时主要是气泡和软段弹性变形，保护硬段不发生永久形变。因此，本项目通过结构设计提出如下解决方案:1.提高化学、物理交联点强度。2.加入有机硅结构，让聚氨酯软段足够软，以此降低材料压缩永久变形。3.在基体中充入空气，气泡均匀规整，降低内耗，从而降低动静刚度比。 实验取得学术成果:探索了高分子量多元醇、芳香族异氰酸酯和小分子扩链剂的种类、含量对材料性能，尤其是压缩永久变形的影响。以M-10011/P1220/T330为主要材料，通过反应注射成型工艺，得到了低压变高强度的聚氨酯弹性体，其压缩永久变形7.9％，拉伸强度6.05MPa，断裂伸长率243％。采用羟基有机硅嵌段低压变高强度聚氨酯弹性体，配合化学发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂，在半预聚工艺法下制备了聚氨酯微孔弹性体。考察了硬段含量、R值、老化因素对力学性能的影响规律，评价了电阻绝缘。应用扫描电镜研究了聚氨酯微孔弹性体的泡孔形貌。其具有突出的低压缩永久变形(1.9％)、低动静刚度比低于1.15。材料性能达到铁道部标准。测试了WJ-8垫板压缩应力松弛行为，采用广义Maxwell模型拟合了应力松弛行为。随着压缩应变增加，软段抵抗弹性形变和粘性形变的能力下降，硬段抵抗弹性形变和粘性形变的能力升高;同一应变下，硬段的松弛时间比软段的松弛时间长，抵抗变形能力越强;故可采用化学交联代替物理交联来减小应力松弛，提高应用耐久性。 |
| 作者： | 罗玉媛 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 姜志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京化工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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