鐵路車輛可剝離防護(hù)涂料的研制及應(yīng)用

陶加法 ，汪 洋，陳 強(qiáng) ，肖 艷

（1.中車長江車輛有限公司，湖北武漢 430212；2.武漢材料保護(hù)研究所，湖北武漢 430030；3.特種表面保護(hù)材料及應(yīng)用技術(shù)國家重點實驗室，湖北武漢 430030）

鐵路車輛可剝離防護(hù)涂料的研制及應(yīng)用

陶加法1，汪 洋2，3，陳 強(qiáng)1，肖 艷1

（1.中車長江車輛有限公司，湖北武漢 430212；2.武漢材料保護(hù)研究所，湖北武漢 430030；3.特種表面保護(hù)材料及應(yīng)用技術(shù)國家重點實驗室，湖北武漢 430030）

根據(jù)鐵路車輛海洋運輸防護(hù)特點，研制了一種高固體分可剝離防護(hù)涂料，確定了其材料組成和配方比例，并對其進(jìn)行了鹽霧試驗和實際應(yīng)用。該涂料在鐵路車輛上的應(yīng)用，可提高鐵路車輛海洋運輸?shù)姆雷o(hù)能力，有效保證出口產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和整體質(zhì)量。

鐵路車輛；可剝離涂料；防護(hù)涂料

0 引言

出口鐵路車輛通常通過海洋運輸方式運抵至用戶，在海洋運輸過程中，由于受海洋氣候和鹽霧環(huán)境影響，車輛表面極易被腐蝕而出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。盡管可以通過整車或局部包裝的方法，來減少可能出現(xiàn)的腐蝕，但這種包裝方法，仍然無法避免鹽霧或海水侵入車輛表面，甚至?xí)L期累積于車輛局部且難以自然排出，造成局部銹蝕更為嚴(yán)重的后果。為保證出口鐵路車輛的質(zhì)量，解決出口產(chǎn)品在海洋環(huán)境運輸過程中的防腐蝕問題，需使用臨時性防護(hù)材料進(jìn)行防護(hù)。

可剝防護(hù)涂料具有優(yōu)異、長久的保護(hù)作用和優(yōu)良的綜合性能，并且易于清除，且清除過程無其他額外設(shè)備設(shè)施要求。應(yīng)用于鐵路車輛，可有效保護(hù)金屬基材和漆膜，避免和防止鹽霧腐蝕、鹽水侵蝕等對金屬基材和漆膜的破壞，且其彈性好、附著力適中、可剝性能好，施工簡單方便，防護(hù)功能結(jié)束后去除容易。

1 可剝離防護(hù)涂料的制備

1.1 成膜基料的篩選

根據(jù)擬研制產(chǎn)品的使用環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)要求，確定高固體分可剝離涂料的成膜樹脂選用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）。SBS在常溫下具有良好的拉伸強(qiáng)度和彈性，扯斷永久變形比塑料小，具有和通用橡膠相近的摩擦因數(shù)；SBS有兩個玻璃化溫度，使之具有明顯的熱塑性彈性體特征；SBS能溶解在許多烴類、酯和酮類溶劑中，且能耐水、醇、弱酸和弱堿的侵蝕。此外，SBS具有良好的電性能和耐老化性能。上述特性使SBS用于制備可剝離防護(hù)涂料具有明顯的優(yōu)勢。

1.1.1 SBS嵌段共聚物的溶解性試驗

選用常規(guī)溶劑甲苯、二甲苯、丁醇、醋酸丁酯、環(huán)己酮、丁酮等進(jìn)行溶解性能比較試驗，按m（SBS）∶m（溶劑）=1∶8在溶劑中加入SBS顆粒。試驗結(jié)果見表1。

表1 SBS在各類溶劑中溶解性能的試驗結(jié)果Table 1 The test results of solubility of SBS in various solvents

由表1可見，苯類溶劑對SBS有良好的溶解效果，其中二甲苯的溶解效果最好，在同樣的濃度下，SBS顆粒在二甲苯中的溶解速度較快；醇溶劑對SBS無溶解性；而酮類溶劑和醋酸丁酯對SBS的溶解效果較弱。故選擇二甲苯為溶劑，二甲苯用量的影響見表2。

表2 二甲苯用量的影響Table 2 The effect of xylene amount

由表2可見，二甲苯用量較少時，溶解速度慢，部分SBS未溶解；二甲苯過量時，完全溶解后的溶液黏度較低，當(dāng)m（SBS）∶m（二甲苯）為1∶3時，溶液黏度適中。

1.1.2 單獨SBS溶液成膜后的性能評價

單獨SBS溶液成膜后的性能評價見表3。

1.2 顏填料試驗

使用藍(lán)色顏料、鈦白粉、有機(jī)膨潤土和分散劑按常規(guī)的色漿制備方法研磨制備色漿，細(xì)度30 μm。將10%的顏填料色漿添加到SBS溶液中，制得的可剝防護(hù)涂膜強(qiáng)度增加，可剝離性變好，具體配比需進(jìn)行定量試驗分析確定。

表3 單獨SBS涂膜的性能Table 3 The property of SBS coating alone

1.3 紫外光吸收劑試驗

單獨SBS涂膜紫外老化500 h后的試驗結(jié)果表明，涂膜表面有輕微粉化、失光和變色現(xiàn)象，但涂膜強(qiáng)度無明顯下降。加入顏填料后，老化試驗前涂膜光澤度26，紫外老化試驗500 h后的涂膜光澤度為3。

為解決涂膜的紫外老化失光和粉化問題，嘗試在涂料中加入多種紫外吸收劑：N，N-苯基對苯二胺（TPPD）、辛基化二苯胺（OD）、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鎳（NBC）、4，4'-二辛基二苯胺（ODA）和4，4′-雙（α，α-二甲基芐基）二苯胺（HS-911），用量為1%，試驗結(jié)果如表4所示。由表4可見：OD和ODA有較明顯的效果，加入后涂膜光澤損失較小。

表4 不同紫外光吸收劑對涂膜抗紫外老化性能的影響Table 4 The influence of different UV absorber on the anti-UV aging property of coating

1.4 熱穩(wěn)定劑試驗

單獨SBS溶液成膜物的熱穩(wěn)定性評價結(jié)果表明，經(jīng)過80℃高溫后，涂膜的附著力變好，可剝離性變差，加入少量熱穩(wěn)定劑（0.3%左右）后，涂膜耐熱性有所改善，可剝離性受熱影響較小。

1.5 緩蝕劑選擇

金屬基材上單獨SBS溶液成膜物的耐鹽霧性能為150 h，邊緣有銹蝕。配方中加入5%氨基三亞甲基膦酸（ATMP）后，鹽霧試驗168 h，涂膜性能無明顯變化。

1.6 高固體分可剝離防護(hù)涂料的配制

經(jīng)反復(fù)試驗和優(yōu)化，確定了由SBS、二甲苯、顏填料、熱穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、消泡劑、流平劑、緩蝕劑（ATMP）按一定比例配制高固體分可剝離防護(hù)涂料。

2 可剝離性能

比較了不同厚度下可剝離防護(hù)涂料的剝離狀態(tài)，以確定可剝離防護(hù)涂料方便剝離的最小厚度。

表5 不同厚度可剝離防護(hù)涂料的剝離情況Table 5 The peeling state of strippable protective coatings with different thickness

由表5可見，可剝離防護(hù)涂料的厚度為120 μm左右時，即可大片剝離。為保證涂膜厚度，采用空氣噴涂方式涂裝時，需噴涂4道，每道干膜厚度≥30 μm；采用高壓無氣噴涂方式時，需噴涂2道，每道干膜厚度≥60 μm；采用輥涂或刷涂方式施工時，只需涂裝1道，干膜厚度即可達(dá)120 μm左右。

3 可剝離防護(hù)涂料的鹽霧試驗

使用實際車輛產(chǎn)品用涂料和涂層體系，按正常施工工藝噴涂試樣，干燥后，對試樣的一半進(jìn)行遮蔽，在未遮蔽區(qū)域噴涂約120 μm厚的可剝離涂料。按GB/T 1771—2007《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定》進(jìn)行鹽霧試驗，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 鹽霧試驗結(jié)果Figure 1 The results of salt spray test

4 鐵路車輛中的實際應(yīng)用

在噴涂醇酸清漆的鐵路車輛配件表面，噴涂可剝離防護(hù)涂料。實際應(yīng)用結(jié)果表明，可剝離防護(hù)涂料可有效提高鐵路車輛表面涂層的防護(hù)能力，能滿足鐵路車輛長期存放或海洋運輸后，表面原有涂層光亮如新的效果，在其防護(hù)功能結(jié)束后，能方便簡單地剝離。

5 結(jié)語

可剝離防護(hù)涂料在鐵路車輛中的應(yīng)用，可提高鐵路車輛海洋運輸?shù)姆雷o(hù)能力，有效保證出口產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和整體質(zhì)量，并可降低人工包裝車輛的費用，提高工作效率。

可剝離防護(hù)涂料除應(yīng)用于海洋運輸?shù)蔫F路車輛和配件的防護(hù)外，也可應(yīng)用于其它大、中型出口機(jī)械產(chǎn)品的防護(hù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

Development and Application of Strippable Protective Coatings for Railway Vehicles

Tao Jiafa1，Wang Yang2，3，Chen Qiang1，Xiao Yan1
（1.CSR Yangtze Co.，Ltd.，Wuhan Hubei，430212，China ；2.Wuhan Research Institute of Materials Protection，Wuhan Hubei，430030，China；3.State Key Laboratory of Special Surface Protection Materials and Application Technology，Wuhan Hubei，430030，China）

According to the characteristics of marine transportation protection of railway vehicles，a kind of high solids strippable protective coatings was developmented. The composition and ratio of the formulation were determined. Its salt spray test and practical application were carried out. The application of the strippable protective coatings for railway vehicles could not only improve the protection of vehicles in marine transportation but also guarantee the appearance and overall quality of the export products.

railway vehicle；strippable coatings；protective coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）06-0022-04

2017-03-27

陶加法（1966—），男，華中理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任中車長江車輛有限公司高級工程師，主要從事鐵路車輛表面處理和涂料涂裝工作。

汪洋，男，博士研究生，主要研究方向為涂料涂裝。