抗結(jié)冰涂料在軌道車(chē)輛上的應(yīng)用研究

任嘉悅 中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)公司湖東車(chē)輛段茶塢運(yùn)用車(chē)間

我國(guó)北方地區(qū)冬季寒冷干燥，其低溫天氣會(huì)造成道路結(jié)冰情況。軌道車(chē)輛在冬季運(yùn)行通過(guò)北方地區(qū)時(shí)，車(chē)下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)易受?chē)?yán)寒天氣影響形成覆冰狀態(tài)，這種情況會(huì)在很大程度上對(duì)軌道車(chē)輛的制動(dòng)功能和信號(hào)傳輸造成干擾使其無(wú)法正常開(kāi)展工作，嚴(yán)重降低了軌道車(chē)輛的行駛安全性和穩(wěn)定性。因此軌道運(yùn)輸管理部門(mén)不斷重視抗結(jié)冰技術(shù)的研究并探索其具體應(yīng)用路徑，當(dāng)前接受率較高的一種抗結(jié)冰技術(shù)是降低軌道車(chē)輛表面材料水的附著率，從而時(shí)軌道車(chē)輛表面的水珠無(wú)法進(jìn)一步形成大面積的水膜從而形成冰面，以達(dá)到減少軌道車(chē)輛材料表面結(jié)冰面積的目的。目前軌道車(chē)輛管理部門(mén)通過(guò)應(yīng)用抗結(jié)冰涂料在軌道車(chē)輛表面的刷涂來(lái)實(shí)現(xiàn)防結(jié)冰的效果，通過(guò)降低材料表面能來(lái)達(dá)到抗結(jié)冰工作的實(shí)際需求。

一、實(shí)驗(yàn)測(cè)試

（一）原料選擇

本次實(shí)驗(yàn)共選擇了7種不同品牌的抗結(jié)冰涂料進(jìn)行測(cè)試，將亮克威澤的SF90-0000/0雙組分溶劑型防結(jié)冰清漆設(shè)定為涂料1，HQSC-1000高耐候型雙組分溶劑型防冰雪清漆設(shè)定為涂料2，立邦的WR-1000雙組分溶劑型防凍融清漆設(shè)定為涂料3，威堡的3249-500010雙組分水性抗結(jié)冰清漆設(shè)定為涂料4，中遠(yuǎn)關(guān)西的FLON FINISH 36雙組分溶劑型抗結(jié)冰色漆設(shè)定為涂料5，亮克威澤的SG08-7043雙組分環(huán)氧面漆設(shè)定為涂料6，亮克威澤的SF34-3012雙組分環(huán)氧底漆設(shè)定為涂料7。

（二）樣板處理

將選擇的涂料產(chǎn)品分別刷涂在樣板上，制作實(shí)驗(yàn)測(cè)試樣板。本次測(cè)試選擇了160mm×110mm的鋁制樣板，并在刷漆使用前經(jīng)過(guò)砂磨處理。首先將亮克威澤的SG08-7043雙組分環(huán)氧面漆預(yù)涂在樣板上，再將1、2、3、4四種清漆防結(jié)冰涂料噴涂在涂料6的上層制成復(fù)合涂料樣板，四種清漆的厚度控制在40-55μm之間。其次，在用涂料7預(yù)涂并與涂料5形成復(fù)合涂料樣板，5好抗結(jié)冰色漆的厚度同樣控制在40-55μm之間。除此之外，額外準(zhǔn)備一個(gè)只噴涂涂料6的對(duì)比樣板。所有涂料樣板在制成后要在19-25℃的干燥環(huán)境內(nèi)自然放置48小時(shí)，再使用其進(jìn)行非實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

（三）具體實(shí)驗(yàn)

利用島津FTIR8400S型紅外光譜設(shè)備對(duì)各涂料樣板進(jìn)行主劑、固化劑的成分分析，利用上海中晨JC2000C1型表面張力測(cè)定設(shè)備按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣板水接觸角的具體測(cè)定，利用著水力測(cè)試法進(jìn)行樣板材料抗結(jié)冰力的能力：可以將5塊樣板水平放置在同一水平面上并在每個(gè)樣板表面放一個(gè)不銹鋼環(huán)，不銹鋼環(huán)高度控制在24mm內(nèi)，將5ml5℃的水澆筑在不銹鋼環(huán)內(nèi)，并將樣板和不銹鋼環(huán)一同放置在低于-20℃的溫度箱中，靜置24小時(shí)后測(cè)試分離樣板和鋼環(huán)產(chǎn)生位移時(shí)的最小拉力。最后要對(duì)涂料樣板進(jìn)行滴水實(shí)驗(yàn)測(cè)試，涂料的疏水能力決定論其表面的水附著率，附著率越低其抗結(jié)冰性能越好，可以采用滴水測(cè)試法：將涂料樣板傾斜45度放置，注意漆膜朝上，在樣板的底邊100mm處畫(huà)出平行線(xiàn)并在平行線(xiàn)上滴3-5滴純凈水，計(jì)時(shí)水滴流落至樣板底邊的用時(shí)得出水在涂料樣板流淌的速度。

二、結(jié)果分析

（一）紅外光譜分析

通過(guò)紅外光譜儀器分析，可得出各抗結(jié)冰涂料樣本的成分構(gòu)成差異。其中涂料1采用氟碳樹(shù)脂改性丙烯酸酯樹(shù)脂作為主劑成分，固化劑成分選擇HDI三聚體；涂料2與涂料1的主劑主要成分相同，固化劑則選擇的是HDI縮二脲；涂料3采用氟碳樹(shù)脂改性苯乙烯丙烯酸酯樹(shù)脂作為主劑成分，固化劑成分與涂料2相同；涂料4采用水分散氟碳樹(shù)脂乳液作為主劑成分，固化劑選擇聚醚改性HDI脂肪族三聚體作為主要成分；涂料5選擇脂肪酸改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂作為主劑成分，而固化劑則選擇聚酰胺。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，1、2、3、4涂料都是利用氟碳樹(shù)脂的特殊性質(zhì)實(shí)現(xiàn)成膜需求的，而涂料5則利用脂肪酸改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂完成成膜防水需要。

（二）表面張力測(cè)定

根據(jù)水接觸角測(cè)試，得出樣板的接觸角數(shù)據(jù)：涂料1接觸角為103.9°，涂料2接觸角為98.3°，涂料3接觸角為100.3°涂料4接觸角為69.7°，涂料5接觸角為100.1°，涂料6接觸角為72.4°，由數(shù)據(jù)可知處涂料4外其余涂料樣板均有較好的防水膜形成能力。

（三）著冰力測(cè)試分析

著冰力測(cè)試分析是測(cè)定其將冰層去除的難易程度，來(lái)判定其冰附著力水平。涂料1的著冰力為25.11N，涂料2的著冰力為44.39N，涂料3的著冰力為26.09N，涂料4的著冰力為31.67N，涂料5的著冰力為19.88N，涂料6的著冰力為60.52N。由此可見(jiàn)各涂料的著冰力都低于不同表面噴漆，其中涂料6的抗結(jié)冰性能在著冰力角度更優(yōu)秀。

（四）滴水測(cè)試分析

涂料1疏水，滴落時(shí)間為0.51秒，涂料2疏水，滴落時(shí)間為0.62秒，涂料3疏水滴落時(shí)間0.52秒，涂料4親水，滴落時(shí)間2.47秒，涂料5疏水，滴落時(shí)間0.55秒，涂料6親水，滴落時(shí)間2.38秒。由此可見(jiàn)書(shū)接觸角較小的樣品水滴滴落時(shí)間較長(zhǎng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)各項(xiàng)對(duì)比檢測(cè)可以得知，涂料1、3、5的疏水性能較其他幾種涂料更優(yōu)秀，其中涂料1在附著力方面綜合性能最具優(yōu)勢(shì)，因此亮克威澤的SF90-0000/0雙組分溶劑型防結(jié)冰清漆是本次實(shí)驗(yàn)中最適合應(yīng)用于軌道車(chē)輛防結(jié)冰工作中的涂料，可有效緩解冰雪天氣對(duì)軌道車(chē)輛行駛帶來(lái)的不利影響，保障形成安全穩(wěn)定。