SY系列钢轨胶接绝缘材料的应用和发展

赵升龙 刘清方 梁滨

摘 要：介绍我国铁路钢轨胶接绝缘材料从国外引进到自主创新的过程， SY系列胶粘剂的研制、应用及长期来国家铁路产品监督检验中心的产品质量检测情况。SY系列钢轨胶接绝缘材料具有良好的力学性能、绝缘性能、抗老化性能和工艺性能。

关键词：胶接绝缘材料;SY系列胶粘剂;中温固化;常温固化

中图分类号：TQ437                           文献标识码：A                        文章编号：1001-5922（2021）07-0063-04

Application and Development of SY Series Rail Bonding Insulating Materials

Zhao Shenglong， Liu Qingfang， Liang Bin

（AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials， Beijing 100095， China）

Abstract：This paper introduces the process of introducing the bonding insulating materials used in the manufacture of rail jointless track from abroad to independent innovation， the development and application of SY series adhesives， and the inspection of them by the National Railway Product Supervision and inspection center in recent years. SY series rail bonding insulation material has good mechanical properties， insulation properties， anti-aging properties and process performance.

Key words：bonding insulating materials; SY series adhesive; medium temperature curing; room temperature curing

0 引言

20世紀90年代我国铁路大提速，铁路线路由原来的一般无缝线路改造成跨区间无缝线路。为满足轨道电路闭塞的要求，在信号控制的处所设置钢轨胶接绝缘接头，用胶粘剂将轨道胶接成一个整体。钢轨胶接绝缘材料除要有较好的绝缘性能外，还要有良好的力学性能、抗老化性能和工艺性能。

1992年作为世界银行贷款项目从美国3M公司引进中温固化钢轨胶接绝缘材料。3M公司的产品无论是外观和力学性能均达到较高水平，但也存在缺点：价格贵，供货不及时，有效期短等。为此北京铁路局委托北京航空材料研究院（航材院）进行国产化研究，1995年研制成国产中温固化胶SY-TG1型胶粘剂，经检验，用SY-TG1胶生产的绝缘接头能满足各项技术性能的要求，1996年始大量应用。中温固化胶粘剂在应用中发现能耗高，且现场铺设时钢轨需要焊接。 2000年先后研制出可常温固化厂内胶接用SY-36型和现场胶接用SY-TG2型胶粘剂，为制造绝缘接头提供了另外一套材料方案。随着高铁建设的进行，线路上的大量铝热焊接头需要胶接加强。2008年研制出SY-TG3型高强度常温固化胶粘剂。在此基础上又研制出SY-TG3（Ⅱ）型常温快固胶，满足了高铁抢修用胶粘剂的要求[1]。

2000年至今20年来，按照TB2975《钢轨胶接绝缘接头》标准，每年多次委托国家铁路产品监督检验中心对SY系列胶粘剂的各项技术性能进行检验， 检验结果证明SY系列胶粘剂能全面满足我国铁路的使用要求[2～9]。

1 中温固化胶粘剂

1.1 力学性能和抗老化性能

航材院以固体环氧树脂为主，对其进行增韧改性后，加入潜伏性中温固化剂，于1995年研制出中温固化SY-TG1型胶粘剂。表1和表2分别列出了SY-TG1型胶粘剂的力学性能和抗老化性能及用该类型胶粘剂制作的实物试件的力学性能和绝缘性能的检验结果。

从表1、表2可见，SY-TG1型胶粘剂和用此类型胶粘剂制作的75kg/m和60kg/m钢轨实物试件都能全面满足TB 2975规定的各项检验标准。

1.2 中温固化胶胶接工艺

当时，引进的美国3M公司中温固化胶绝缘材料在工艺方面存在缺点：①采用火焰加热，一方面温度很难控制均匀;另一方面可能在被粘物表面附着碳离子等污染物，导致接头的绝缘电阻和胶接强度降低;②需采用二次喷砂工艺，很难控制温度，尤其冬季可能会降低成品率。 铁道科学研究院经试验研究后，将加热方式改用电烘箱加热，二次喷砂工艺改为一次喷砂工艺。操作更简便、环保，同时也提高了成品率。

2 常温固化胶粘剂

2.1 力学性能和抗老化性能

航材院利用自身在热固性树脂增韧技术的优势，先后研制出了厂内胶接用SY-36型胶粘剂和现场胶接用SY-TG2型胶粘剂。表3和表4分别列出了两种胶粘剂的力学性能和抗老化性能及用两种类型胶粘剂制作的实物试件的力学性能和绝缘性能的检验结果。

由表3和表4可见，常温固化SY-36型、SY-TG2型胶粘剂和用此类型胶粘剂制作的75kg/m和60kg/m钢轨实物试件都能全面满足TB 2975规定的各项检验标准的要求。

2.2 常温固化胶胶接工艺

美国铁路养护维修作业时线路封锁时间较长，采用常温固化胶粘剂胶制作钢轨胶接绝缘接头时，全部胶粘作业都在现场封锁区间时间内完成，而我国铁路线繁忙，封锁时间最多只有90min。所以采用常温固化胶时，在工厂内预制复合绝缘夹板，即在全断面金属夹板上用常温固化胶粘接复合玻璃纤维布绝缘胶层，现场采用快固胶组装，大大缩短现场作业的时间。

3 高铁用常温固化胶粘剂

高铁线路上的铝热焊接头强度较低，铁路部门提出了用胶粘剂来补強。航材院选择以聚氨酯改性环氧树脂为胶粘剂的甲组分，带苯环的改性脂肪胺和促进剂为乙组分，可室温固化高强度SY-TG3型胶粘剂用于高铁铝热焊接头的补强。为完成高铁抢修任务，需提高固化速度，在此基础上又研制成功SY-TG3（Ⅱ）型快固胶。表5列出SY-TG3型和SY-TG3（Ⅱ）型两种类型胶粘剂的力学性能和抗老化性能。

用SY-TG3型胶粘剂制作的实物试件同样多次委托国家铁路产品监督检验中心进行各项力学性能检验，结果如表6所示。全面满足TB 2975规定的各项检验标准的要求。

4 SY系列胶粘剂的应用情况及检测情况

4.1 应用情况

多年来SY系列胶粘剂在我国普速铁路、重载铁路和高速铁路上广泛应用，制作的钢轨胶接绝缘接头、胶接冻结接头和铝热焊接头的补强接头，总计数量已达数十万套，按照规定工艺要求制作的产品，运营过程中伤损率极低（不到1‰），大量产品使用寿命达到铁路线路的一个大修周期，SY系列胶粘剂深受现场欢迎，为我国铁路上采用的主要胶粘剂系列之一。

4.2 检测情况

4.2.1 中温固化胶粘剂的检测情况

2010年以来，每年国家铁路产品监督检验中心依据TB2975对SY系列胶粘剂进行检测。表7列出了近几年国家铁路产品监督检验中心对三批次中温固化SY-TG1型胶粘剂按TB2975进行检测的结果[3]， [8-9]。

从表7可见，SY-TG1型胶粘剂满足TB2975中对中温固化胶的要求，且批次稳定性较好。

4.2.2 常温固化胶粘剂的检测情况

每年国家铁路产品监督检验中心依据TB2975对SY系列常温胶粘剂进行检测，表8列出了其中一批次常温固化SY-36、SY-TG2、SY-TG3、SY-TG3（Ⅱ）型胶粘剂的检测结果[4] [5] [6] [7]。

从表8可见，SY-TG3（Ⅱ）胶粘剂的剪切强度最高，而SY-TG3胶粘剂的剥离强度和湿热老化后的剪切强度最高。SY-36、SY-TG2、SY-TG3、SY-TG3（Ⅱ）胶粘剂性能都满足TB2975要求。

5 结语

20多年来航材院与铁科院、北京铁路局等单位合作，成功研制SY系列胶粘剂，解决了我国铁路建设和运营中急切所需胶粘剂绝缘材料的国产化问题，SY系列胶粘剂强度高、抗老化性能和工艺性能良好，且批次稳定。随着我国铁路建设的发展，铁路对胶粘剂绝缘材料的应用更加广泛、更加多样化，航材院将不懈努力与铁路单位建立更紧密的合作，将国产所需胶粘剂绝缘材料提高到更高水平。

参考文献

[1]刘清方，梁滨，刘力男，等.钢轨接头用结构胶粘剂的研制及应用[J].粘接，2001，22（1）：4-6.

[2]中华人民共和国铁道行业标准，TB/T 2975-2018 文后附录A.[S].北京：国家铁路局发布，2018.

[3]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0084号.

[4]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0083号.

[5]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0166号.

[6]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0165号.

[7]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2019） GTJ（JH）字第W0164号.

[8]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2015） GTJ（JH）字第W3042号.

[9]国家铁路产品质量监督检验中心，检测报告[R].（2017） GTJ（JH）字第W3714号.