一种轨道交通防火板用树脂及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及ipc分类的c08g领域，尤其涉及一种轨道交通防火板用树脂及其制备工艺。

背景技术：

2.我国城市轨道交通相关机构在2019年的报告显示，截止2018年，大陆有34座城市的城市轨道交通投入运营，线路多达165条，总线路长度为5030公里。在地铁、apm、磁浮交通、有轨电车、市域快轨、单轨、轻轨这7种制式中，地铁长度为3880公里，占比78％。
3.轨道交通防火板通常是指轨道用电缆进行防火保护的板材，目前国内采用顶部防火保护板材，种类很多，有玻镁板、硅酸钙板、硅酸铝棉板、硅酸铝陶瓷板、玻镁陶粒板、无机纤维复合板等，但是使用最多的板材还是玻镁板和硅酸钙板。但是，这两种板材都存在着易变性和易吸湿以及粉尘较多等缺点，所以，近些年来，树脂复合材料防火板因其具有良好的强度、低烟密度、耐磨性和耐菌霉性等性能，得到了越来越多的运用。
4.现有技术(cn201811652872.0)提供了一种可弯曲的环氧树脂防火板，其制备原料主要包括：环氧树脂，阻燃剂，钛白粉，膨胀石墨等常规原料，并声称其板材的制备工艺简单，具有良好的阻燃防火效果，但是其使用的复合树脂材料中加入的钛白粉等原料容易引入较多的亲水基团造成亲水性等性能的下降。
5.因此，亟需一种在具有优异的防火阻燃效果的同时，还能够具有有效的力学性能，防水性能并且收缩率小，自身稳定性好的防火板用树脂材料。

技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种轨道交通防火板用树脂，其特征在于：以质量百分比计，原料包含以下成分：二元醇30～50％，酸酐类30～40％，助剂0.001～0.1％，苯乙烯补充余量。
7.作为一种优选的方案，所述二元醇为乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二甘醇、戊二醇、新戊二醇、丁二醇中的至少一种。
8.作为一种优选的方案，所述二元醇为二甘醇，二丙二醇和新戊二醇。
9.作为一种优选的方案，所述二甘醇，二丙二醇和新戊二醇的质量比为15～20：10：13.8～14.5。
10.作为一种优选的方案，所述二甘醇，二丙二醇和新戊二醇的质量比为16：10：14。
11.本技术中，通过特定的二甘醇，二丙二醇和新戊二醇的二元醇原料的选择，在保持较低的分子量的前提下，有效提高了树脂的力学性能和防火性，并且同时具有良好的防吸湿性。本技术人推测为：当采用二甘醇，二丙二醇和新戊二醇，且三者的质量比为16:10:14时，特定含量的二甘醇能够在二丙二醇和新戊二醇的协同作用下，进项链段的间替的替换作用，从而有效提高体系中链段在受到外力作用的时候的伸缩性能，具有良好的韧性。若二甘醇的含量添加较少，则无法达到本技术中所述的最佳的力学性能的强度；若二甘醇的含
量添加过多，则容易引起链段在轨道户外使用环境中的水分子过量吸收作用，从而形成树脂吸湿现象，降低树脂在长期使用过程中的各项性能。
12.作为一种优选的方案，所述酸酐类为邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、丁二酸酐中的至少一种。
13.作为一种优选的方案，所述酸酐类为邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐。
14.作为一种优选的方案，所述邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的质量比为7～7.5：25～30。
15.作为一种优选的方案，所述邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐的质量比为7.5：25.5。
16.作为一种优选的方案，所述助剂为填料、催化剂、抗氧剂、抗滴落剂、耐紫外吸收剂、流平剂、阻燃剂中的至少一种。
17.作为一种优选的方案，所述助剂为抗氧剂和催化剂。
18.作为一种优选的方案，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚和对苯二酚。
19.作为一种优选的方案，所述催化剂为环烷酸铜。
20.作为一种优选的方案，所述轨道交通防火板用树脂的粘度为800～1000mpa
·
s，25℃。
21.作为一种优选的方案，所述轨道交通防火板用树脂的粘度为900mpa
·
s，25℃。
22.作为一种优选的方案，所述轨道交通防火板用树脂的酸值为14～18mgkoh/g。
23.作为一种优选的方案，所述二元醇与酸酐类的质量比为38～45：32～37.5。
24.作为一种优选的方案，所述二元醇与酸酐类的质量比为40：33。
25.本技术中，通过选用特定的邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐以及相应的二元醇原料，不仅能够有效地控制树脂的粘度范围，还能够有效增强防火板树脂的自身板材适用性。本技术人推测为：当酸酐类原料与二元醇的质量比为40:33时，此时的二甘醇以及新戊二醇等二元醇能够在与酸酐形成的链段中进行有效地均匀穿插加入，有效提升主链空间位阻，从而进一步的降低酸酐在主链形成过程中的反应活性，避免过量的链增长现象，使得树脂体系的分子量大幅度的增长，控制树脂体系在合适的粘度范围内，并且保持有良好的固化力学性能，低烟性和低吸湿性。当酸酐类或二元醇类原料的含量减少或增加时，都容易使得最终形成树脂的粘度低于或高于所需粘度范围以外，从而影响树脂在防火板中的整体应用效果。
26.本技术中，通过酸酐类，二元醇以及苯乙烯阻聚剂的协同作用有效的控制了交通用防火板树脂的整体保持在适用的粘度范围内，能够使得在二甘醇部分取代之后形成耐火防水的轻质，高强度固化树脂，并且有效克服了现有技术下的玻镁板和硅酸盐板的耐磨性差，容易粉化的技术问题，具有优异的户外稳定性。
27.本发明第二方面提供了一种上述轨道交通防火板用树脂的制备工艺，其特征在于：步骤包含以下几步：(1)加入二元醇与顺酐类原料至反应容器，在氮气的保护下升温回流反应，升温至140～160℃回流反应至酸值小于60mgkoh/g；(2)逐渐升温至210～230℃，进行缩聚反应，反应时间3～4小时，直至反应产物150℃粘度600～750mpa
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s，酸值为27～33mgkoh/g；(3)加入助剂与苯乙烯稀释，降温，直至产品粘度到达指定目标，既得。
28.有益效果：
29.1、本技术中制备的一种轨道交通用防火板树脂，通过特定配方的协同作用有效的
控制了交通用防火板树脂的整体保持在适用的粘度范围内，能够使得在二甘醇部分取代之后形成耐火防水的轻质，高强度固化树脂，并且有效克服了现有技术下的玻镁板和硅酸盐板的耐磨性差，容易粉化的技术问题，具有优异的户外稳定性。
30.2、本技术中制备的一种轨道交通用防火板树脂，通过选用特定的二甘醇，二丙二醇以及新戊二醇，在16:10:14质量比下复配，能够在保持较低的分子量的前提下，有效提高了树脂的力学性能和防火性，并且同时具有良好的防吸湿性。
31.3、本技术中制备的一种轨道交通用防火板树脂，通过选用特定的邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐以及相应的二元醇原料，并且限定酸酐类和二元醇的质量比为40:33时，此时不仅能够有效地控制树脂的粘度范围，还能够有效增强防火板树脂的自身板材适用性。
32.4、本技术中制备的一种轨道交通用防火板树脂，其制备方法工艺操作性好，成型时间短，效率高，减少能耗，模压成型一片只要2-3分钟，环氧时间比较久同样工艺需要30分钟以上，价格比环氧便宜一半，具有优异的经济和社会效益。
具体实施方式
33.实施例1
34.实施例1第一方面提供了一种轨道交通防火板用树脂以质量百分比计，原料包含以下成分：二元醇40％，酸酐类33％，助剂0.012％，苯乙烯补充余量。
35.其中，二元醇为二甘醇，二丙二醇和新戊二醇，质量比为16：10：14。
36.酸酐类为邻苯二甲酸酐和顺丁烯二酸酐，质量比为7.5：25.5。
37.助剂为抗氧剂和催化剂；抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚0.002％和对苯二酚0.001％；催化剂为环烷酸铜0.009％。
38.轨道交通防火板用树脂的粘度为900mpa
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s，25℃；酸值为16mgkoh/g。
39.本发明第二方面提供了一种上述轨道交通防火板用树脂的制备工艺，步骤包含以下几步：(1)加入二元醇与顺酐类原料至反应容器，在氮气的保护下升温回流反应，升温至150℃回流反应至酸值小于60mgkoh/g；(2)逐渐升温至220℃，进行缩聚反应，反应时间3小时，直至反应产物150℃粘度700mpa
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s，酸值为30mgkoh/g；(3)加入助剂与苯乙烯稀释，降温，直至产品粘度到达指定目标，既得。
40.实施例2
41.本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：二元醇为二甘醇，二丙二醇和新戊二醇，质量比为20：10：13.8。
42.实施例3
43.本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：二元醇含量为38％，酸酐类含量为37.5％。
44.对比例1
45.本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：二元醇为二甘醇，二丙二醇和新戊二醇，质量比为6：20：14。
46.对比例2
47.本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：二元醇含量为20％，酸酐类含量为40％。
48.性能评价
49.1.力学性能：参考gb/t2567以及gb/t1043.1的标准对于树脂浇注体的拉伸性能、冲击性能进行测试，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
50.2.防水性能：参考gb/t 1034的标准对树脂浇注体的吸水率进行测试，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
51.表1
52.实施例拉伸强度mpa断裂伸长率％实施例178.95.2实施例275.24.8实施例372.34.7对比例165.12.2对比例262.32.5
[0053][0054][0055]
通过实施例1～3、对比例1～2和表1可以得知，本发明提供的一种轨道交通防火板用树脂及其制备工艺，本技术制备的树脂在保持树脂低粘度低分子量的同时，保有优异的树脂固化力学性能，韧性，防水性，耐磨性和低烟性，并且有效增强树脂在轨道交通户外应用中的应对负责环境的能力，适宜在防火板领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的制备原料配比和制备工艺等因素下获得了最佳性能指数。

技术特征：

1.一种轨道交通防火板用树脂，其特征在于：以质量百分比计，原料包含以下成分：二元醇30～50％，酸酐类30～40％，助剂0.001～0.1％，苯乙烯补充余量。2.根据权利要求1所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述二元醇为乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二甘醇、戊二醇、新戊二醇、丁二醇中的至少一种。3.根据权利要求1～2任一项所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述酸酐类为邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、丁二酸酐中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述助剂为填料、催化剂、抗氧剂、抗滴落剂、耐紫外吸收剂、流平剂、阻燃剂中的至少一种。5.根据权利要求4所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚和对苯二酚。6.根据权利要求4所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述催化剂为环烷酸铜。7.根据权利要求1～6任一项所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述轨道交通防火板用树脂的粘度为800～1000mpa
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s，25℃。8.根据权利要求1～7任一项所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述轨道交通防火板用树脂的酸值为14～18mgkoh/g。9.根据权利要求1～8任一项所述的轨道交通防火板用树脂，其特征在于：所述二元醇与酸酐类的质量比为38～45：32～37.5。10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的轨道交通防火板用树脂的制备工艺，其特征在于：步骤包含以下几步：(1)加入二元醇与顺酐类原料至反应容器，在氮气的保护下升温回流反应，升温至140～160℃回流反应至酸值小于60mgkoh/g；(2)逐渐升温至210～230℃，进行缩聚反应，反应时间3～4小时，直至反应产物150℃粘度600～750mpa
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s，酸值为27～33mgkoh/g；(3)加入助剂与苯乙烯稀释，降温，直至产品粘度到达指定目标，既得。

技术总结

本发明涉及IPC分类的C08G领域，尤其涉及一种轨道交通防火板用树脂及其制备工艺。轨道交通防火板用树脂，以质量百分比计，原料包含以下成分：二元醇30～50％，酸酐类30～40％，助剂0.001～0.1％，苯乙烯补充余量。本申请制备的树脂在保持树脂低粘度低分子量的同时，保有优异的树脂固化力学性能，韧性，防水性，耐磨性和低烟性，并且有效增强树脂在轨道交通户外应用中的应对负责环境的能力，适宜在防火板领域推广，具有广阔的发展前景。具有广阔的发展前景。