聚天門冬氨酸酯膩子制備優(yōu)化及在軌道車輛中的應(yīng)用

戴惠新，鄭云昊，吳金洋，魏瑞霞，徐小芳

摘要：研究將聚天門冬氨酸酯和高固體環(huán)氧涂料結(jié)合制成一種適用于軌道車輛的防腐膩子，并對配比進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在環(huán)氧樹脂比例為75% E51+25% E20，環(huán)氧樹脂擴鏈劑為F420，n（E51）∶n（F420）的摩爾比為8∶1至6∶1，活性稀釋劑XY630用量為環(huán)氧樹脂總量的8%～12%，固化劑為腰果酚固化劑銹顏料三聚磷酸鋁，用量為涂料配方的10%時，材料的熱穩(wěn)定性和防腐性能均表現(xiàn)良好。

關(guān)鍵詞：聚天門冬氨酸酯；環(huán)氧樹脂涂料；防腐性能；熱穩(wěn)定性

中圖分類號：TQ638文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）12-0100-04

Preparation optimization of polyaspartic ester putty?and its application in rail vehicles

DAI Huixin1，ZHENG Yunhao1，WU Jinyang1，WEI Ruixia1，XU Xiaofang2

（1.CRRC Nanjing Puzhen Vehicle Co.，Ltd.，Nanjing 2100315，China；2.Suzhou Peiqi Material Technology Co.，Ltd.，Suzhou 215000，Jiangsu China）

Abstract：A kind of anti-corrosion putty suitable for rail vehicles was prepared by combining polyaspartate with high solid epoxy coating，and the ratio was optimized.The experimental results showed that thermal stability and anti-corrosion performance of the material were good when the ratio of epoxy resin was 75%E51+25%E20，the epoxy resin chain extender was F420，the molar ratio of n（E51）∶n（F420） was in the range of 8∶1 to 6∶1，the dosage of reactive diluent XY630 was 8%～12% of the total amount of epoxy resin，and the curing agent was cardanol curing agent rust pigment aluminum tripolyphosphate，and the dosage was 10% of the coating formula.

Key words：polyaspartic acid ester;epoxy resin coating;corrosion resistance;thermal stability

聚天門冬氨酸酯具有良好的防水防腐性能，可直接涂于金屬表面。但單一的聚天門冬氨酸酯往往存在粘附性能低、硬度低等問題。在實踐中往往將聚天門冬氨酸酯與脲醛樹脂等進(jìn)行混合，以此提高聚天門冬氨酸酯的性能。聚天門冬氨酸酯的性能，用氧化石墨烯改性，從而提高了聚天門冬氨酸酯的耐熱和防腐性能?；诖?，參考文獻(xiàn)[4]～文獻(xiàn)[6]的研究成果，提出將聚天門冬氨酸酯和高固分的環(huán)氧樹脂結(jié)合，從而制備一種新型的聚天門冬氨酸酯膩子，以此提高軌道車輛的防腐性能。

1試驗部分

1.1試驗材料

環(huán)氧樹脂（E51，E20）：AR，晴天化工科技；F420聚天門冬氨酸酯樹脂：AR，飛揚駿研；二甲苯：AR，瑞升化工；苯丁醇：AR，潤豐石油化工；活性稀釋劑（XY630）：AR，澳興化工；腰果酚：AR，普樂司生物科技；三聚磷酸鋁：AR，科立方新材料；有機膨潤土：標(biāo)準(zhǔn)品，豐虹新材料。

1.2試驗儀器

DHG型電熱烘箱（靳瀾儀器）；WRT-124型分析儀（北光宏遠(yuǎn)）；M-5655型鉛筆硬度計（天邁儀器設(shè)備）。

1.3試驗制備

1.3.1改性環(huán)氧樹脂的制備

（1）在四口燒瓶中依次放入E51和E20，升溫攪拌使其混合均勻，攪拌溫度和速率分別為70 ℃和350 r/min；

（2）維持該溫度和速率將擴鏈劑聚天門冬氨酸酯樹脂在3? h內(nèi)滴加至混合物中，然后進(jìn)行保溫反應(yīng)，反應(yīng)時間為2 h。反應(yīng)結(jié)束后放入活性稀釋劑，并進(jìn)行充分混合；

（3）將二甲苯與苯丁醇按照3∶1的比例進(jìn)行混合，然后將混合溶劑放入樹脂混合物中，并將固含量調(diào)節(jié)至85%，得到改性環(huán)氧樹脂。

1.3.2環(huán)氧涂料的制備

（1）將改性環(huán)氧樹脂放入分散容器中，以500 r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，并按照配方量將混合溶劑放入改性環(huán)氧樹脂內(nèi)進(jìn)行充分分散，分散時間為0.5 h；

（2）提升轉(zhuǎn)速至1 000 r/min后，依次放入消泡劑和潤濕分散劑，然后根據(jù)黏度情況分批，緩慢的將顏填料放入，最后將體積比為30%的鋯珠放入，繼續(xù)提升攪拌速度至2 000 r/min進(jìn)行研磨，直至體系細(xì)度低于50 μm；

（3）維持該轉(zhuǎn)速將流平劑和分散溶劑放入混合物內(nèi)，繼續(xù)攪拌30 min后用200目濾布對產(chǎn)物過濾，得到環(huán)氧涂料。

1.3.3漆膜的制備

（1）按照設(shè)定的比例將環(huán)氧樹脂與固化劑倒入分散劑容器內(nèi)進(jìn)行攪拌分散，攪拌速度和時間分別為300 r/min和10 min；

（2）通過線棒涂布制版，然后在電熱烘箱的作用下進(jìn)行烘干處理，烘干溫度和時間分別為80 ℃和1 h，得到環(huán)氧樹脂漆膜。

1.4性能測試

黏度測試：參照GB /T 9751.1—2008，通過HTD-6S型數(shù)顯黏度計對環(huán)氧樹脂涂料的黏度進(jìn)行測試[7]。

耐沖擊性能測試：參照GB/T 1732—2020，對材料耐沖擊性能進(jìn)行測試[8]。

柔韌性測試：參照 GB/T 1731—2020測試[9]。

耐鹽霧性測試：參照GB/T 1727—2021，對材料耐鹽霧性能進(jìn)行測試[10]。

耐水性測試：參照GB/T 1733—1993 測試[11]。

附著力測試：參照GB/T 1720—2020測試[12]。

干燥時間測試：參照GB/T 1728—2020測試[13]。

耐酸性測試：用惰性材料對樣板進(jìn)行封邊處理后，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的稀硫酸溶液中浸泡，每隔12 h取出樣板觀察漆膜情況。

耐堿性測試：用惰性材料對樣板進(jìn)行封邊處理后，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液中浸泡，每隔12 h取出樣板觀察漆膜情況。

固含量測試：參照GB/T 1725—2007測試[14]。

硬度測試：參照GB/T 6739—2006 測試[15]。

紅外光譜：通過紅外光譜儀分析材料官能團變化。

熱重分析：通過熱重分析儀分析熱穩(wěn)定性。

2結(jié)果與討論

2.1聚天門冬氨酸酯結(jié)合環(huán)氧樹脂的配比優(yōu)化

2.1.1環(huán)氧樹脂比例優(yōu)化

由表1可知，環(huán)氧樹脂配比為E51用量為75%，E20用量為25%時，膩子表現(xiàn)出良好的綜合性能。這是因為E51環(huán)氧樹脂具備較小的相對分子量，E20環(huán)氧樹脂具備較長的分子鏈，E51樹脂可以與E20樹脂很好的相容，對提升膩子交聯(lián)密度有積極的作用[16]。因此可認(rèn)定，最佳的環(huán)氧樹脂比例為75%E51+25%E20。

2.1.2擴鏈劑優(yōu)化

分別選擇聚天門冬氨酸酯樹脂F(xiàn)420和F520為擴鏈劑，觀察不同擴鏈劑對膩子性能的影響，結(jié)果如表2所示。由表2可知，E51+F420的組合體系黏度明顯小于E51+F520組合，且漆膜的綜合性能也明顯優(yōu)于E51+F520組合，這就說明，擴鏈劑F420既能夠增長環(huán)氧樹脂E51的分子鏈，使其分子量有一定增加，又能很好的保留E51低黏度的特性[18]。因此在后續(xù)試驗中，選擇適合的環(huán)氧樹脂擴鏈劑為F420，nE51∶nF420 的摩爾比為8∶1至6∶1。

2.1.3活性稀釋劑優(yōu)化

由表3可知，活性稀釋劑加入后，黏度明顯降低，這對膩子的制備有積極的影響[19]。在幾種活性稀釋劑中，XY630的效果最好，因此選擇活性稀釋劑為XY630。

由表4可知，膩子綜合性能在環(huán)氧樹脂用量為8%～12%時最佳。此時活性稀釋劑中的環(huán)氧基團既能參與固化成膜，又能很好地降低膩子黏度。適宜的環(huán)氧樹脂用量為8%～12%。

2.1.4固化劑優(yōu)化

由表5可知，選擇腰果酚為固化劑時，與環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化后具備較長的活化期，且膩子涂層的綜合性能表現(xiàn)較好，因此選擇適合的固化劑為腰果酚固化劑。

2.1.5防銹顏料種類及用量優(yōu)化

由表6可知，聚天門冬氨酸酯結(jié)合環(huán)氧樹脂的膩子性能在三聚磷酸鋁為防銹顏料時綜合性能最好，因此適合的防銹顏料為三聚磷酸鋁。

由表7可知，膩子的綜合性能在防銹顏料用量為整體膩子質(zhì)量的10%時最佳，因此在后續(xù)試驗中，選擇適合的防銹顏料三聚磷酸鋁用量為膩子配方的10%。

2.2聚天門冬氨酸酯結(jié)合環(huán)氧樹脂膩子的綜合性能測試

由表8可知，該配比的膩子表現(xiàn)出良好的綜合性能，可以在軌道交通中發(fā)揮重要作用。

2.3軌道交通應(yīng)用效果

以試驗制備的膩子噴涂于軌道車輛上。其中噴涂采用雙槍混合噴涂施工工藝，每次施工濕膜厚不要超過 1 000 μm。采用高壓無氣雙嘴噴槍噴涂膩子，第1遍膩子厚度1 000 μm，流平和成膜良好，無橘皮和明顯顆粒、氣孔，采用打磨機和180目砂紙打磨，膩子粉無凝團現(xiàn)象；噴涂第2遍膩子，厚度1 000 μm，流平和成膜良好，無橘皮和明顯顆粒、氣孔，自然干燥3 h，采用打磨機和180目砂紙打磨，膩子粉無凝團現(xiàn)象。

而防腐膩子經(jīng)過試用，其應(yīng)用效果見表9所示。

由表9可知，試驗制備的防腐膩子具有一定的防腐蝕效果。

3結(jié)語

（1）經(jīng)過試驗，得到聚天門冬氨酸酯結(jié)合環(huán)氧樹脂膩子的最優(yōu)配比；

（2）最優(yōu)配比為：E51與E20之間的比例為75∶25；防銹顏料選擇三聚磷酸鋁，且摻入質(zhì)量百分比為10%；活性稀釋劑選擇XY630；固化劑選擇腰果酚；擴鏈劑選擇E51和F420的組合，且摩爾比為6∶1適宜。

（3）將制備的膩子涂膜初步應(yīng)用于軌道車輛上，表現(xiàn)出一定的應(yīng)用效果，但長期實際應(yīng)用效果還有待進(jìn)一步論證。

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