客車用膩子的幾種關(guān)鍵性能實驗研究

蔣繼成，吉學(xué)剛，趙秀法

客車用膩子的幾種關(guān)鍵性能實驗研究

蔣繼成，吉學(xué)剛，趙秀法

（中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院，山東 聊城 252000）

文章將膩子產(chǎn)品性能檢驗中的部分非常規(guī)項目納入研究范圍，結(jié)合市場及施工過程中常見問題，對膩子的吸水性、吸溶劑性、收縮性進行試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)化研究，以期完善膩子產(chǎn)品的檢驗控制項目，促進膩子各方面性能改善，進而推動客車產(chǎn)品外觀效果的綜合性提升。

膩子；吸水性；吸溶劑性；收縮性；焊縫印

前言

客車用膩子種類多樣，按用途可分為普通原子灰、焊縫灰、普通合金灰、電泳專用合金灰、耐高溫導(dǎo)電原子灰等，各類膩子產(chǎn)品的性能檢驗項目涉及稠度、凝膠時間、刮涂性、打磨性、附著力、柔韌性、耐沖擊性、耐熱性、耐溫變性等，此類性能在行業(yè)內(nèi)的常用檢驗中均有詳細分析介紹。但部分性能，如吸水性、吸溶劑性、耐水性、干燥收縮性等，雖對實際生產(chǎn)及后續(xù)市場問題方面有較重要影響，但鮮有相關(guān)實驗介紹。本文通過長期的試驗摸索，對膩子相關(guān)性能的檢驗方法、檢驗手段進行逐步完善，規(guī)范現(xiàn)場膩子調(diào)配、刮涂等施工操作，使客車產(chǎn)品涂裝外觀得以進一步改善。

1 膩子吸水性/耐水性、吸溶劑性實驗研究

膩子吸水性研究，源于市場車輛膩子涂刮區(qū)域出現(xiàn)漆面起泡問題。由于膩子調(diào)配時固化劑比例異常，可能涂層結(jié)構(gòu)疏松多孔，導(dǎo)致吸水過多，經(jīng)暴曬，吸入的水分集中向外揮發(fā)，最終出現(xiàn)漆面起泡問題。

膩子吸溶劑性研究，源于市場車輛膩子涂刮部位出現(xiàn)漆面發(fā)粗、失光問題。同樣由于膩子調(diào)配時固化劑比例異常，影響膩子涂層的致密結(jié)構(gòu)，吸溶劑過多，表層漆膜會過快失去溶劑，導(dǎo)致漆面流平性變差，整體發(fā)粗、失光現(xiàn)象。

以研究不同固化劑的調(diào)配比例在吸水性和吸溶劑性差別方面的表現(xiàn)，對實驗方法及過程進行相關(guān)探討。

1.1 實驗用膩子塊的制備

實驗材料選擇普通原子灰（CHPO體系），調(diào)配比例選擇2%、5%、8%三種，為刮涂后方便將膩子整塊取下，使用鋁合金板為底材，刮涂厚度5mm，刮涂后晾干30min，后80℃烘干30min。烘干后，取出實驗板放置至室溫，將膩子從鋁合金板上取下待用。

圖1 不同調(diào)配比例膩子實驗板

1.2 標(biāo)記、稱重

分別標(biāo)記編號，測量膩子重量，分別記錄不同編號膩子的初始重量。

表1 各膩子實驗板初始數(shù)據(jù)記錄

1.3 浸入水或溶劑

取自來水、稀料各半杯，將a-c-e三塊膩子置于水中浸泡，b-d-f置于溶劑中浸泡。按照浸入水中部分，測量浸泡面積。

1.4 周期性測量膩子重量變化

測量時將膩子逐塊取出，每取一塊使用濾布吸干膩子表層水分或溶劑，后立即置于分析天平中測量膩子重量并記錄。

表2 浸水后膩子重量周期記錄（單位：g）

表3 浸溶劑后膩子重量周期記錄（單位：g）

根據(jù)稱量記錄，對不同固化劑比例膩子的吸水性、吸溶劑性分別作圖分析：

圖2 不同調(diào)配比例的膩子吸水量變化圖

由圖中數(shù)據(jù)變化，可以得出，經(jīng)一周浸水實驗，不同固化劑比例膩子的吸水重量均在1g左右(約合百分比：2%)，變化趨勢接近一致，因此可判斷不同固化劑比例對于膩子吸水性無明顯影響。

表4 不同比例膩子浸水外觀變化（耐水性）

測試吸水性的同時，觀察膩子外觀變化，不同固化劑比例的膩子外觀呈現(xiàn)明顯差別，據(jù)本次實驗現(xiàn)象來看，膩子固化劑比例增加，內(nèi)部反應(yīng)速度加劇，導(dǎo)致局部孔隙體積增大，浸水后呈現(xiàn)起泡狀態(tài)，因此膩子固化劑增加會導(dǎo)致涂裝耐水性變差。

由圖中數(shù)據(jù)變化可以得出，經(jīng)一周浸溶劑實驗，不同固化劑比例膩子的吸溶劑重量在5.9-7.3g左右變化（約合百分比：10.6%-11.4%-14.8%），且呈規(guī)律性變化，每種比例均呈現(xiàn)溶劑吸收量逐漸變緩的趨勢。所以，可判斷固化劑含量越高吸收溶劑量越多、吸收速率越快，溶劑吸收量隨浸泡時間延長增量逐漸減少?？傮w對比，不同固化劑比例的膩子吸溶劑性比吸水性均較強。

2 膩子收縮性實驗研究

膩子收縮性，是用來表征膩子刮涂后濕膜狀態(tài)到徹底干燥后的體積變化情況。收縮性大表現(xiàn)在刮涂面在烘干后會出現(xiàn)凹陷問題，俗稱“焊縫印”。對于收縮性的測試方法及標(biāo)準(zhǔn)完善，將有助于控制此類缺陷對涂裝外觀質(zhì)量的影響。

單片機也稱微控制器，它集成CPU、ROM、RAM、存儲器、I/O口等，而微處理器是CPU，它僅集成運算器和控制器，沒有存儲器和接口。哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授是單片機原理課程的負責(zé)人，長期從事“單片機原理及應(yīng)用”、“計算機自動測試”等課程的教學(xué)工作，培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用人才，明確教學(xué)課程設(shè)置目的，通過對學(xué)生職業(yè)能力和社會能力分析，貫徹落實教學(xué)計劃，認真探討學(xué)習(xí)方法,從而促進學(xué)生專業(yè)能力、方法能力，培養(yǎng)學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,對此，我們進行了有效的教學(xué)實踐研究與探討。

2.1 實驗方法

2.1.1 實驗方法1

先將原子灰與固化劑混合后迅速攪勻，使用膩子刮涂模具制作規(guī)則膩子樣板，膠化后使用刀片切割模具與膩子交接邊緣，取下單層膩子，每塊樣板再切割成數(shù)塊適當(dāng)大小的小塊，標(biāo)記編號，置于50ml量筒中測量體積V0，固化后體積V1。

原子灰混合后固化前總體積V0，固化后體積V1，在同一條件下：

△V=V0-V1-----絕對收縮量；

△V/V0-----相對收縮量，該值越低說明抗收縮效果越好。

2.1.2 實驗方法2

先將原子灰與固化劑混合后迅速攪勻，倒入自制圓柱形模具中，用玻璃片沿模具上口水平移動，將面層蓋嚴(yán)，如有氣泡需重新移開玻璃片修整平實，在80℃/30min或自然晾干24h條件下進行固化，用塞尺測量收縮尺寸。

收縮尺寸l為絕對收縮量；收縮尺寸l/圓柱內(nèi)徑l0即為相對收縮量。

2.2 實驗過程

2.2.1 實驗材料

2.2.2 驗證實驗方法1

以2.5%、5%普通原子灰為測試材料，檢驗測試方法，分別制作了2mm（A1/A2/A3，B1/B2/B3）、5mm（A4/A5/A6，B4/B5/B6）膩子樣板。

測試結(jié)果如下：

表5 實驗方法1測試普通原子灰收縮性

實驗方法1異常結(jié)果分析：

2mm厚膩子相對體積變化大于5mm膩子相對體積變化。分析原因為，此方法制得的膩子較薄，烘烤時整體變形（非收縮），在變形量方面膩子越薄變形量越大，進而導(dǎo)致結(jié)果異常。針對此異常狀態(tài)進行驗證：將膩子刮涂在適合大小的鋼板上，烘烤時鋼板隨膩子同時烘烤，減少異常形變量，以2.5%比例膩子2mm（C1/C2/C3，）、5mm（C4/C5/C6）為例進行實驗，其他步驟不變。得出結(jié)論：

圖4 實驗方法1出現(xiàn)的異常結(jié)果

表6 實驗方法1異常結(jié)果驗證數(shù)據(jù)表

說明，此方法得出的體積變化基本源于形變量而非收縮量，且因體積變化較小，體積讀取誤差超出收縮變化體積，測得結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.2.3 改善測試辦法，采用實驗方法2

以2.5%比例普通原子灰為測試材料，制作多個測試樣件（D1-D6），驗證此方法測試誤差，得出結(jié)論：

表7 實驗方法2誤差驗證數(shù)據(jù)表

表8 不同種類膩子收縮性測試結(jié)果（實驗方法2）

此方法關(guān)鍵在于將膩子材料在圓柱模具內(nèi)填實。該實驗誤差較小，可用于收縮性檢測。

以此方法分別檢測1%（E1/E2）、2.5%（E3/E4）、5%的普通原子灰（E5/E6）、2.5%焊縫灰（F1/F2）、2.5%電泳專用合金灰（G1/G2）、2.5%快干灰（H1/H2）、2.5%普通合金灰（I1/I2）、2.5%耐高溫導(dǎo)電原子灰（J1/J2），得出結(jié)果表8。

整體來看，在相同的刮涂條件及刮涂厚度下，收縮性：普通原子灰＞高溫導(dǎo)電灰＞焊縫灰=快干灰＞普通合金灰＞電泳專用合金灰。相同膩子在干燥徹底的情況下，不同調(diào)配比例的原子灰收縮性無明顯差異。

2.3 分析總結(jié)

體積收縮是多數(shù)涂料固化時都會產(chǎn)生的，不飽和聚酯膩子的固化是依靠膩子中的不飽和雙鍵和作為溶劑的烯類單體（如苯乙烯）進行自由基共聚反應(yīng)而實現(xiàn)的；當(dāng)不飽和聚酯膩子和苯乙烯的雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng)時，2個雙鏈由范德華力結(jié)合變成共價鍵結(jié)合，原子距離大大縮短，所以體積收縮率也較大。

焊縫處膩子經(jīng)多次刮涂后，表面平整，但隨著時間的延長和不飽和聚酯膩子固化反應(yīng)的進一步完成，分子間的范德華力就會逐步變成原子間的共價鍵結(jié)合，再加上膩子內(nèi)部其他溶劑等小分子的揮發(fā)，整體體積就會收縮，焊縫表面最終呈現(xiàn)凹陷形態(tài)，這就是所謂的焊縫印，膩子涂刮愈厚焊縫印愈明顯。因為體積收縮，焊縫處不飽和聚酯膩子產(chǎn)生了收縮應(yīng)力，其內(nèi)部分子將偏離原來的平衡位置。隨著不飽和聚酯膩子的體積收縮進一步加劇，由此產(chǎn)生的材料內(nèi)部應(yīng)力更大，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力超過膩子自身的強度時，聚合物內(nèi)部分子鍵斷裂，加之底層扭曲或顫動受力，焊縫表面的膩子也可能會出現(xiàn)開裂問題。

3 結(jié)束語

本文主要以膩子引起的涂裝問題為基礎(chǔ)，在膩子吸水性、耐水性、收縮性等幾個不常見性能的驗證方法上進行討論，一是驗證膩子市場問題的產(chǎn)生原理，二是對此類方法進行數(shù)據(jù)化分析，以求從根本上解決膩子引發(fā)的各類涂裝問題。隨著客車制造工藝的發(fā)展，整體焊接、沖壓、漲拉水平也隨之提高，整車平整度也日益改善，膩子的刮涂量也將越來越少，但膩子涂刮仍是客車產(chǎn)品不可或缺的重要工序，出于對整車外觀、漆面耐久性的嚴(yán)格要求，膩子產(chǎn)品自身性能及施工規(guī)范性需要進一步的有效管控。

Study on several key performance of putty for the bus

Jiang Jicheng, Ji Xuegang, Zhao Xiufa

( The technical-research Institute, Zhongtong Bus Holding Co., Ltd., Shandong Liaocheng 252000 )

Several items that are not common in the performance test of the putty were studied in this article. Combining common problems in the market and the production, we designed targeted experiments to study the performance-data of the putty that include water -absorpion,solvent-absorpion and contractility. We look forward to perfecting the test-items to improve the performance of the putty and promote the appearance of the bus.

Putty; Water -absorpion; Solvent-absorpion; Contractility; The visible trace of the weld

B

1671-7988(2019)21-178-04

U467

B

1671-7988(2019)21-178-04

蔣繼成（1993.12-），男，2015年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）化學(xué)工程與工藝專業(yè)，就職于中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院，主要從事客車涂裝工藝及相關(guān)材料研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.064

CLC NO.: U467