轨道扣件绝缘涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及铁路轨道扣件技术领域，具体为一种轨道扣件绝缘涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

2.传统铁路轨道系统包括钢轨、轨枕、扣件系统及其绝缘系统，绝缘系统包括扣件系统的绝缘轨距座、绝缘轨距块、绝缘螺母帽、预埋绝缘螺旋道钉套和轨下绝缘橡胶减震垫板等。
3.传统铁路轨道扣件系统中的轨距挡板、弹条、螺栓、道钉、预埋铁件和无肩轨下铸铁垫板，仅具有其材质本身的特性，但都不具有绝缘性，耐磨性、防腐性、防尘性能也差强人意。
4.因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种轨道扣件绝缘涂料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：轨道扣件绝缘涂料，由以下重量百分比的原料制成：
7.水溶性聚酯改性有机硅树脂25％-35％，有机硅树脂15％-25％，水8％-15％，石英粉3％-20％，硅灰石粉10％-30％，高岭土2％-10％，磷酸二氢铝5％-15％，硅烷偶联剂0.2％-1％，甲基丙烯酸甲酯0.2％-1％，三聚磷酸钠0.1％-0.5％。
8.上述轨道扣件绝缘涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.s1配料：按重量百分比称取所述各种原料；
10.s2球磨：将石英粉、硅灰石粉、高岭土、水和三聚磷酸钠，加入湿法球磨机内，球磨6h-12h，制得泥浆；
11.s3混合：在泥浆中加入磷酸二氢铝溶胶、水溶性聚酯改性有机硅树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯和硅烷偶联剂，搅拌均匀后，制得涂料。
12.上述轨道扣件绝缘涂料在轨道扣件及其配件上的应用。
13.进一步地，该应用方法包括以下步骤：
14.s1预处理：对轨道扣件及其配件进行除油、去脂、除锈、喷丸和清灰处理；
15.s2喷涂：采用离心喷涂设备或高压喷涂设备将轨道扣件绝缘涂料均匀喷涂在轨道扣件及其配件表面，喷涂层厚为0.05mm-1.00mm。
16.s3热固化：将喷涂后的轨道扣件及其配件在固化室进行固化，固化温度110℃-180℃，固化时间20min-30min，得到喷涂后的轨道扣件及其配件。
17.进一步地，所述s2中的喷涂层厚为0.3mm-0.6mm。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.(1)本发明公开的轨道扣件绝缘涂料具有良好的绝缘性、抗冲击性、柔韧性、耐油性、耐磨性、耐候性、抗中性盐雾腐蚀性和抗二氧化硫腐蚀性，对扣件系统进行涂装后，可以起到综合绝缘、防腐、耐候、耐磨、抗冲击等作用，有效改善现有技术产品的不足。
20.(2)水溶性聚酯改性有机硅是水溶性聚氨酯与有机硅中间体共聚形成的改性有机硅聚合物，经改性后的有机硅聚合物具有一定的亲水性，可与水一起制备成乳液型水性涂料；但是其憎水性、耐水性远不如有机硅树脂，而且价格也比有机硅树脂贵的多。采用水溶性聚氨酯改性有机硅树脂与有机硅树脂复配可以解决涂层耐水性和价格等问题；
21.(3)有机硅并不溶于水，水溶性聚氨酯改性有机硅也只是有亲水基团，甲基丙烯酸甲酯的加入，可以形成核-壳式结构的聚氨酯-有机硅-丙烯酸微乳液，促使其形成稳定的水乳液涂料。
22.(4)石英粉、硅灰石粉、高岭土作为无机填料，可以提高涂料耐高温性、耐候性、防腐性、抗冲击性和热稳定性，降低热失重率、减少热缩聚性等，塑料原料高岭土的加入，可以提高水性泥浆和涂料稳定性。
23.(5)磷酸二氢铝溶胶可以提高涂料的粘度，涂层强度和涂层与金属之间的结合力；硅烷偶联剂可以作为聚合物单体提高有机材料的聚合度，也可以提高无机填料与树脂、涂料与金属之间的螯合度和结合力。
具体实施方式
24.下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例一
26.一种轨道扣件绝缘涂料，由以下重量百分比的原料制成：
27.连接剂：水溶性聚酯改性有机硅树脂25％，有机硅树脂15％，水溶性聚酯改性有机硅树脂为市售水性聚酯改性有机硅树脂，产品外观呈透明粘稠液体，固含量70％
±
2％，酸值(mgkoh/g)50-60，粘度(mpa.s)900-1200；
28.溶剂：水15％；
29.无机填料：石英粉10％，硅灰石粉20％；石英粉为市售化工级石英粉，细度425目，sio2≥99.1％，al2o3《0.5％，fe2o3《0.2％，白度≥85，自由水含量≤0.3％。硅灰石粉为市售油漆涂料级针状硅灰石粉，细度600目，硅灰石含量≥95％，sio2≥51％，cao≥46％，fe2o3《0.2％，烧失《1.8％，白度≥93；
30.无机塑性填料：高岭土5％；高岭土为市售涂料行业用水洗二级高岭土，细度1250目，sio2≤50％，al2o3≥35％，fe2o3《0.2％，ph值5-8，白度≥85，自由水含量≤2％；
31.无机粘结剂：磷酸二氢铝9％；磷酸二氢铝为市售磷酸二氢铝，外观无粘稠透明液体，p2o
5 31％-33％，al2o
3 8％-9％，水不溶物≤0.30％，相对密度数(25℃)1.47
±
0.03kg/m3；
32.偶联剂：硅烷偶联剂0.4％；硅烷偶联剂为市售硅烷偶联剂kh560，外观无透明液体，含量≥97％，沸点290℃，闪点110℃，密度(25℃)1.065kg/m3；
33.稳定剂：甲基丙烯酸甲酯0.4％；甲基丙烯酸甲酯为市售，外观为无易挥发液体，沸点105℃，闪点10℃，引燃温度421℃-435℃，密度(25℃)0.94kg/m3。
34.分散剂：三聚磷酸钠0.2％；三聚磷酸钠为市售，外观为白粉末，含量≥99.5％。
35.上述轨道扣件绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
36.s1配料：按重量百分比称取所述各种原料；
37.s2球磨：将石英粉、硅灰石粉、高岭土、水和三聚磷酸钠加入湿法球磨机内，球磨6hr-12hr，制得泥浆；泥浆的水分控制在29％-32％，细度控制在全部通过425目筛，流速控制(涂-4粘度计)在25s-60s之间，比重检测在1.72-1.85kg/m3之间；
38.s3混合：在泥浆中加入磷酸二氢铝溶胶、水溶性聚酯改性有机硅树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯和硅烷偶联剂，搅拌均匀后，制得涂料。涂料的流速(涂-4粘度)在25s-50s之间，比重在1.35-1.50kg/m3之间，ph值在3-5.5。
39.上述轨道扣件绝缘涂料的在轨道扣件及其配件上应用的方法为：
40.s1预处理：对轨道扣件及其配件进行除油、去脂、除锈(酸洗)、喷丸和清灰处理；
41.s2喷涂：在密闭室内，采用离心喷涂设备或高压喷涂设备将轨道扣件绝缘涂料均匀喷涂在轨道扣件及其配件表面，喷涂层厚为0.5mm；
42.s3热固化：将喷涂后的轨道扣件及其配件在固化室进行固化，固化温度150℃，固化时间20min，得到喷涂后的轨道扣件及其配件。
43.对喷涂热固化后的扣件经行对喷涂热固化后的扣件进行干膜厚度、附着力、冲击强度、硬度、光泽度、绝缘电阻、耐油性、耐高温、耐磨性、柔韧性、耐人工气候性、中性盐雾腐蚀和二氧化硫腐蚀等性能测试实验，检测结果表1所示。
44.实施例二
45.一种轨道扣件绝缘涂料，由以下重量百分比的原料制成：
46.连接剂：水溶性聚酯改性有机硅树脂32％，有机硅树脂18％，水溶性聚酯改性有机硅树脂为市售水性聚酯改性有机硅树脂，产品外观呈透明粘稠液体，固含量70％
±
2％，酸值(mgkoh/g)50-60，粘度(mpa.s)900-1200；
47.溶剂：水12％；
48.无机填料：石英粉10％，硅灰石粉15％；石英粉为市售化工级石英粉，细度425目，sio2≥99.1％，al2o3《0.5％，fe2o3《0.2％，白度≥85，自由水含量≤0.3％。硅灰石粉为市售油漆涂料级针状硅灰石粉，细度600目，硅灰石含量≥95％，sio2≥51％，cao≥46％，fe2o3《0.2％，烧失《1.8％，白度≥93；
49.无机塑性填料：高岭土5％；高岭土为市售涂料行业用水洗二级高岭土，细度1250目，sio2≤50％，al2o3≥35％，fe2o3《0.2％，ph值5-8，白度≥85，自由水含量≤2％；
50.无机粘结剂：磷酸二氢铝7％；磷酸二氢铝为市售磷酸二氢铝，外观无粘稠透明液体，p2o
5 31％-33％，al2o
3 8％-9％，水不溶物≤0.30％，相对密度数(25℃)1.47
±
0.03kg/m3；
51.偶联剂：硅烷偶联剂0.4％；硅烷偶联剂为市售硅烷偶联剂kh560，外观无透明液体，含量≥97％，沸点290℃，闪点110℃，密度(25℃)1.065kg/m3；
52.稳定剂：甲基丙烯酸甲酯0.4％；甲基丙烯酸甲酯为市售，外观为无易挥发液体，沸点105℃，闪点10℃，引燃温度421℃-435℃，密度(25℃)0.94kg/m3。
53.分散剂：三聚磷酸钠0.2％；三聚磷酸钠为市售，外观为白粉末，含量≥99.5％。
54.上述轨道扣件绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
55.s1配料：按重量百分比称取所述各种原料；
56.s2球磨：将石英粉、硅灰石粉、高岭土、水和三聚磷酸钠加入湿法球磨机内，球磨6hr-12hr，制得泥浆；泥浆的水分控制在29％-32％，细度控制在全部通过425目筛，流速(涂-4粘度计)在25s-60s之间，比重在1.72-1.85kg/m3之间；
57.s3混合：在泥浆中加入磷酸二氢铝溶胶、水溶性聚酯改性有机硅树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯和硅烷偶联剂，搅拌均匀后，制得涂料。涂料的流速(涂-4粘度)控制在25s-50s之间，比重控制在1.35-1.50kg/m3之间，ph值在3.0-5.5；
58.上述轨道扣件绝缘涂料的在轨道扣件及其配件上应用的方法为：
59.s1预处理：对轨道扣件及其配件进行除油、去脂、除锈(酸洗)、喷丸和清灰处理；
60.s2喷涂：在密闭室内，采用离心喷涂设备或高压喷涂设备将轨道扣件绝缘涂料均匀喷涂在轨道扣件及其配件表面，喷涂层厚为0.6mm；
61.s3热固化：将喷涂后的轨道扣件及其配件在固化室进行固化，固化温度150℃，固化时间25min，得到喷涂后的轨道扣件及其配件。
62.对喷涂热固化后的扣件经行对喷涂热固化后的扣件进行干膜厚度、附着力、冲击强度、硬度、光泽度、绝缘电阻、耐油性、耐高温、耐磨性、柔韧性、耐人工气候性、中性盐雾腐蚀和二氧化硫腐蚀等性能测试实验，检测结果如表2所示。
63.实施例三
64.一种轨道扣件绝缘涂料，由以下重量百分比的原料制成：
65.连接剂：水溶性聚酯改性有机硅树脂32％，有机硅树脂28％；水溶性聚酯改性有机硅树脂为市售水性聚酯改性有机硅树脂，产品外观呈透明粘稠液体，固含量70％
±
2％，酸值(mgkoh/g)50-60，粘度(mpa.s)900-1200；
66.溶剂：水9％；
67.无机填料：石英粉3％，硅灰石粉17％；石英粉为市售化工级石英粉，细度425目，sio2≥99.1％，al2o3《0.5％，fe2o3《0.2％，白度≥85，自由水含量≤0.3％。硅灰石粉为市售油漆涂料级针状硅灰石粉，细度600目，硅灰石含量≥95％，sio2≥51％，cao≥46％，fe2o3《0.2％，烧失《1.8％，白度≥93；
68.无机塑性填料：高岭土4％；高岭土为市售涂料行业用水洗二级高岭土，细度1250目，sio2≤50％，al2o3≥35％，fe2o3《0.2％，ph值5-8，白度≥85，自由水含量≤2％；
69.无机粘结剂：磷酸二氢铝6％；磷酸二氢铝为市售磷酸二氢铝，外观无粘稠透明液体，p2o
5 31％-33％，al2o
3 8％-9％，水不溶物≤0.30％，相对密度数(25℃)1.47
±
0.03kg/m3；
70.偶联剂：硅烷偶联剂0.4％；硅烷偶联剂为市售硅烷偶联剂kh560，外观无透明液体，含量≥97％，沸点290℃，闪点110℃，密度(25℃)1.065kg/m3；
71.稳定剂：甲基丙烯酸甲酯0.4％；甲基丙烯酸甲酯为市售，外观为无易挥发液体，沸点105℃，闪点10℃，引燃温度421℃-435℃，密度(25℃)0.94kg/m3。
72.分散剂：三聚磷酸钠0.2％；三聚磷酸钠为市售，外观为白粉末，含量≥99.5％。
73.上述轨道扣件绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
74.s1配料：按重量百分比称取所述各种原料；
75.s2球磨：将石英粉、硅灰石粉、高岭土、水和三聚磷酸钠加入湿法球磨机内，球磨6hr-12hr，制得泥浆；泥浆的水分控制在29％-32％，细度控制在全部通过425目筛，流速(涂-4粘度计)控制在25s-60s之间，比重在1.72-1.85kg/m3之间；
76.s3混合：在泥浆中加入磷酸二氢铝溶胶、水溶性聚酯改性有机硅树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯和硅烷偶联剂，搅拌均匀后，制得涂料。检测涂料粘度、比重和ph值，涂-4粘度控制在25s-50s之间，比重控制在1.35-1.50kg/m3之间，ph值控制在3-5.5。
77.上述轨道扣件绝缘涂料的在轨道扣件及其配件上应用的方法为：
78.s1预处理：对轨道扣件及其配件进行除油、去脂、除锈(酸洗)、喷丸和清灰处理；
79.s2喷涂：在密闭室内，采用离心喷涂设备或高压喷涂设备将轨道扣件绝缘涂料均匀喷涂在轨道扣件及其配件表面，喷涂层厚为0.7mm，优选0.3mm-0.6mm；
80.s3热固化：将喷涂后的轨道扣件及其配件在固化室进行固化，固化温度150℃，固化时间30min，得到喷涂后的轨道扣件及其配件。
81.对喷涂热固化后的扣件经行对喷涂热固化后的扣件进行干膜厚度、附着力、冲击强度、硬度、光泽度、绝缘电阻、耐油性、耐高温、耐磨性、柔韧性、耐人工气候性、中性盐雾腐蚀和二氧化硫腐蚀等性能测试实验，检测结果如表3所示。
82.表1：实施例1中喷涂热固化后的扣件的性能参数。
[0083][0084]
表2：实施例2中喷涂热固化后的扣件的性能参数。
[0085][0086][0087]
表3：实施例3中喷涂热固化后的扣件的性能参数。
[0088][0089]
经检测本技术涂层干膜厚度为40-70μm，干附着力等级为ⅰ级，附着力强；冲击强度为50kg.cm；硬度5h-6h，光泽度(几何条件20
°
)28-45，绝缘电阻为5.3-6.7*10
13
ω.m，耐腐蚀、耐油、耐热，耐人工气候性能优异，而且耐磨性能优异，可以起到综合绝缘、防腐、耐候、耐磨、抗冲击等作用。
[0090]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.轨道扣件绝缘涂料，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：水溶性聚酯改性有机硅树脂25％-35％，有机硅树脂15％-25％，水8％-15％，石英粉3％-20％，硅灰石粉10％-30％，高岭土2％-10％，磷酸二氢铝5％-15％，硅烷偶联剂0.2％-1％，甲基丙烯酸甲酯0.2％-1％，三聚磷酸钠0.1％-0.5％。2.根据权利要求1所述的轨道扣件绝缘涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s1配料：按重量百分比称取所述各种原料；s2球磨：将石英粉、硅灰石粉、高岭土、水和三聚磷酸钠，加入湿法球磨机内，球磨6h-12h，制得泥浆；s3混合：在泥浆中加入磷酸二氢铝溶胶、水溶性聚酯改性有机硅树脂、有机硅树脂、甲基丙烯酸甲酯和硅烷偶联剂，搅拌均匀后，制得涂料。3.权利要求1所述的轨道扣件绝缘涂料在轨道扣件及其配件上的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：该应用方法包括以下步骤：s1预处理：对轨道扣件及其配件进行除油、去脂、除锈、喷丸和清灰处理；s2喷涂：采用离心喷涂设备或高压喷涂设备将轨道扣件绝缘涂料均匀喷涂在轨道扣件及其配件表面，喷涂层厚为0.05mm-1.00mm。s3热固化：将喷涂后的轨道扣件及其配件在固化室进行固化，固化温度110℃-180℃，固化时间20min-30min，得到喷涂后的轨道扣件及其配件。5.根据权利要求4所述的应用，所述s2中的喷涂层厚为0.3mm-0.6mm。

技术总结

本发明涉及铁路轨道扣件技术领域，具体为一种轨道扣件绝缘涂料及其制备方法和应用，该涂料由以下重量百分比的原料制成：水溶性聚酯改性有机硅树脂25％-35％，有机硅树脂15％-25％，水8％-15％，石英粉3％-20％，硅灰石粉10％-30％，高岭土2％-10％，磷酸二氢铝5％-15％，硅烷偶联剂0.2％-1％，甲基丙烯酸甲酯0.2％-1％，三聚磷酸钠0.1％-0.5％。本发明公开的涂料可用于轨距挡板、弹条、螺栓、道钉、预埋铁件和铸铁垫板等轨道设施上，起到绝缘、防腐、防尘的效果。防尘的效果。