本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法。
背景技术：
1、近年来，为解决城市交通压力，国家正大力推进城轨地铁的发展。我国的城轨地铁普遍采用直流牵引供电，城轨会在接触网获得相关电流，经过钢轨返回牵引变电所，由于钢轨无法与地面达到完全绝缘，所以钢轨上的电流会经过绝缘效果不佳的部位进入到地面上，导致电流耗散、钢轨电位异常，这就是城轨杂散电流。杂散电流对城轨具备严重危害，它会加重金属材质的腐蚀，杂散电流比自然腐蚀电流会高出上百倍，而且杂散电流一般集中在漏电点的局部范围，隧道又是高湿环境，所以对钢材的腐蚀更加致命，容易使钢材腐蚀穿孔，威胁设备寿命和人员出行安全。而且杂散电流通过地面进入混凝土后，也会对混凝土中的钢筋产生腐蚀，致使混凝土裂缝，后果不堪设想。目前杂散电流防护的方式较多，可分为源头治理和过程治理，源头治理需要从运行原理根本性革新技术，牵扯内容和情形复杂，所以这里我们只说减少电流泄漏的方法。可以从两方面入手：一是提高轨地过渡电阻，加强电气化铁轨与大地的绝缘，如对道床进行定期保养保持洁净、减少潮湿、减少接地长度、接地处增加绝缘垫等；二是降低回流轨的纵向电阻，如选用大截面的重型钢轨、降低焊接处电阻等。
2、目前铁轨接地长度的设计和使用的钢材基本都是在设计之初完成的，这种大规模的改进措施需要长时间去试验和调整；保持轨道清洁和更换绝缘垫是属于后期维护工作，铁轨的维护是阶段性的，并不能保证钢轨一直清洁或绝缘垫不会损耗破损，隧道湿度较大，以青岛为例，受海风影响常年保持在85％以上，降低隧道湿度并没有较好的方法。
3、因此，需要设计一种可以疏水、防腐且绝缘的新型材料，涂敷在钢轨纵面和底面，以实现既可以防止杂散电流又可以保护钢材，延长使用寿命的需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，该方法制备的硅氧烷改性环氧树脂复合材料具有优良的电绝缘性能和疏水防腐能力，能有效减少杂散电流对钢轨的侵蚀，延长轨道使用寿命。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：双端氨基硅氧烷预聚物的制备
5、在氮气氛围下，向装有控温控速反应釜中加入氨基硅烷，30％的催化剂和促进剂，进行加热和搅拌反应；
6、将60％的催化剂和促进剂与低分子有机硅氧烷单体进行预混，电磁搅拌至均相，采用滴液漏斗缓慢滴加至反应釜中，滴加完毕后补加剩余10％催化剂和促进剂，保温反应；
7、升温反应，使催化剂失去活性，减压蒸馏除去未反应单体，得到双端氨基硅氧烷预聚物。
8、步骤二：硅氧烷改性环氧树脂的制备
9、在氮气氛围下，向装有控温控速反应釜中加入计量的步骤一中得到的双端氨基硅氧烷预聚物并溶解于溶剂中，与加入的缩水甘油醚和促进剂dmp30反应，期间不断检测环氧值，减压蒸馏出去未反应单体和溶剂，得到透明均相的两端环氧中间硅氧烷链段的硅氧烷改性环氧树脂。
10、步骤三：复合材料的制备
11、按预定配方，将硅氧烷改性环氧树脂与稀释剂、合成云母、氮化硅、聚四氟乙烯微粉、钛白粉(金红石型)、改性硅微粉、纳米磷酸铝锌、分散剂、防沉剂和流平剂混合制得a组分；
12、将a组分与b组分混合，其中b组分包含聚酰胺固化剂、dmp30和稀释剂，以制备所述复合材料。
13、作为本发明的进一步方案，30％的催化剂和促进剂，进行加热至105℃并开启搅拌，60％的催化剂和促进剂与低分子有机硅氧烷单体进行预混，电磁搅拌5-10min至均相，其中，封端剂氨基的当量比与硅氧烷单体比例在2:1，1-1.5h滴加完毕，补加剩余10％催化剂和促进剂后，保温反应2h，升温至150℃，反应1h使催化剂失去活性。
14、作为本发明的进一步方案，双端氨基硅氧烷预聚物调节温度至80℃，溶解于加入的溶剂中，加入缩水甘油醚和促进剂dmp30后，控制温度在110℃，其中，n(缩水甘油醚)：n(双端氨基硅氧烷预聚物)＝(2.0-2.2)：1；反应4h，环氧值降至原体系的1/2，减压蒸馏除去未反应单体和溶剂。
15、作为本发明的进一步方案，a组分包括按以下重量份的原料：
16、硅氧烷改性环氧树脂25-35份；
17、稀释剂15-30份；
18、合成云母10-20份；
19、氮化硅5-10份；
20、聚四氟乙烯微粉5-15份；
21、钛白(金红石型)8-12份；
22、改性硅微粉5-10份；
23、纳米磷酸铝锌10-20份；
24、分散剂2-5份；
25、防沉剂0.2-1份；
26、流平剂0.2-1。
27、作为本发明的进一步方案，b组分中原料的重量份配比为：
28、聚酰胺固化剂15-30份；
29、dmp30 1-5份；
30、稀释剂10-20份。
31、作为本发明的进一步方案，低分子有机硅氧烷单体为五甲基二硅氧烷；八甲基环四硅氧烷；1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷的一种或多种；封端剂为安徽硅宝双氨基硅烷gx1146、氨端聚二甲基硅氧烷、氨基硅烷kh-550的一种或多种；催化剂为二月桂酸二丁基锡、四甲基氢氧化氨的一种或多种；促进剂为二甲基亚砜dmso；环氧基团由双酚a二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚的一种或多种引入。
32、作为本发明的进一步方案，分散剂选用分子量大于9000的非离子型，流平剂为非离子型的丙烯酸酯类，防沉剂为非离子型的改性聚脲类。
33、作为本发明的进一步方案，合成云母选用莫氏硬度在3.2以上的单斜晶片状氟金云母，目数不低于800目；氮化硅选用高纯度的β-氮化硅，目数在800目以上；改性硅微粉选用硅烷包覆改性的球型硅微粉，目数大于1000目；纳米磷酸铝锌含水量低于2％，所有粉料不含结晶水。
34、与现有技术相比，本发明的一种用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法具有以下有益效果：
35、1.优异的绝缘性能：本发明的复合材料中含有的氮化硅和改性硅微粉等填料能够提高材料的耐电压性能，有效防止城轨系统中杂散电流对周围环境和结构的腐蚀和损害。
36、2.良好的耐热性能：使用硅氧烷改性环氧树脂可以提高复合材料的热稳定性，使其在城轨系统运行过程中产生的热量下能维持性能稳定。
37、3.增强的机械强度：通过合成云母和纳米磷酸铝锌等的添加，复合材料的机械强度和韧性被增强，能够抵抗城轨运行中产生的各种力学压力。
38、4.改善的粘接性能：采用聚酰胺固化剂能够增强材料的粘接力，确保复合材料与城轨系统的接触面牢固结合，减少材料的脱落和磨损。
39、5.优良的化学稳定性：本发明的制备方法中选择的原材料及其配比，使得最终的复合材料具有较强的抗化学腐蚀性能，可以在恶劣的城轨环境中保持稳定。
40、6.良好的环境适应性：本发明的复合材料的成分和制备过程考虑了抵抗紫外线照射和湿度变化的能力，使其适应户外复杂的城轨环境。
41、7.施工的便利性：通过精确控制反应釜的温度和压力，制备过程可以实现高效率和重复性，同时易于规模化生产，便于现场施工和修补。
42、8.环保性：所选择的原料和制备方法均考虑环保要求，制备过程中产生的挥发性有机物(vocs)低，符合环保标准，减少了对环境的负面影响。
43、9.长期耐久性：由于复合材料具有高度的稳定性和耐久性，在长期运行中可以减少维护成本和更换频率，提高城轨系统的整体运营效率。
44、综上所述，本发明的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法不仅提供了全面的城轨杂散电流防护解决方案，同时还具备了维护简便、环境适应性好以及长期耐久等多方面的有益效果。
1.一种用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，30％的催化剂和促进剂，进行加热至105℃并开启搅拌，60％的催化剂和促进剂与低分子有机硅氧烷单体进行预混，电磁搅拌5-10min至均相，其中，封端剂氨基的当量比与硅氧烷单体比例在2:1，1-1.5h滴加完毕，补加剩余10％催化剂和促进剂后，保温反应2h，升温至150℃，反应1h使催化剂失去活性。
3.根据权利要求1所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，双端氨基硅氧烷预聚物调节温度至80℃，溶解于加入的溶剂中，加入缩水甘油醚和促进剂dmp30后，控制温度在110℃，其中，缩水甘油醚：双端氨基硅氧烷预聚物＝(2.0-2.2)：1；反应4h，环氧值降至原体系的1/2，减压蒸馏除去未反应单体和溶剂。
4.根据权利要求1所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，a组分包括按以下重量份的原料：
5.根据权利要求4所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，b组分中原料的重量份配比为：
6.根据权利要求5所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，低分子有机硅氧烷单体为五甲基二硅氧烷；八甲基环四硅氧烷；1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷的一种或多种；封端剂为安徽硅宝双氨基硅烷gx1146、氨端聚二甲基硅氧烷、氨基硅烷kh-550的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，催化剂为二月桂酸二丁基锡、四甲基氢氧化氨的一种或多种；促进剂为二甲基亚砜dmso；环氧基团由双酚a二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚的一种或多种引入。
8.根据权利要求5所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，分散剂选用分子量大于9000的非离子型，流平剂为非离子型的丙烯酸酯类，防沉剂为非离子型的改性聚脲类。
9.根据权利要求5所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，合成云母选用莫氏硬度在3.2以上的单斜晶片状氟金云母，目数不低于800目；氮化硅选用高纯度的β-氮化硅，目数在800目以上。
10.根据权利要求5所述的用于城轨杂散电流防护的复合材料的制备方法，其特征在于，改性硅微粉选用硅烷包覆改性的球型硅微粉，目数大于1000目；纳米磷酸铝锌含水量低于2％，所有粉料不含结晶水。
