抗结冰涂料在轨道车辆上的应用研究

2021-01-17任嘉悦中国铁路太原局集团公司湖东车辆段茶坞运用车间

环球市场 2021年17期

任嘉悦中国铁路太原局集团公司湖东车辆段茶坞运用车间

我国北方地区冬季寒冷干燥，其低温天气会造成道路结冰情况。轨道车辆在冬季运行通过北方地区时，车下转向系统易受严寒天气影响形成覆冰状态，这种情况会在很大程度上对轨道车辆的制动功能和信号传输造成干扰使其无法正常开展工作，严重降低了轨道车辆的行驶安全性和稳定性。因此轨道运输管理部门不断重视抗结冰技术的研究并探索其具体应用路径，当前接受率较高的一种抗结冰技术是降低轨道车辆表面材料水的附着率，从而时轨道车辆表面的水珠无法进一步形成大面积的水膜从而形成冰面，以达到减少轨道车辆材料表面结冰面积的目的。目前轨道车辆管理部门通过应用抗结冰涂料在轨道车辆表面的刷涂来实现防结冰的效果，通过降低材料表面能来达到抗结冰工作的实际需求。

一、实验测试

（一）原料选择

本次实验共选择了7种不同品牌的抗结冰涂料进行测试，将亮克威泽的SF90-0000/0双组分溶剂型防结冰清漆设定为涂料1，HQSC-1000高耐候型双组分溶剂型防冰雪清漆设定为涂料2，立邦的WR-1000双组分溶剂型防冻融清漆设定为涂料3，威堡的3249-500010双组分水性抗结冰清漆设定为涂料4，中远关西的FLON FINISH 36双组分溶剂型抗结冰色漆设定为涂料5，亮克威泽的SG08-7043双组分环氧面漆设定为涂料6，亮克威泽的SF34-3012双组分环氧底漆设定为涂料7。

（二）样板处理

将选择的涂料产品分别刷涂在样板上，制作实验测试样板。本次测试选择了160mm×110mm的铝制样板，并在刷漆使用前经过砂磨处理。首先将亮克威泽的SG08-7043双组分环氧面漆预涂在样板上，再将1、2、3、4四种清漆防结冰涂料喷涂在涂料6的上层制成复合涂料样板，四种清漆的厚度控制在40-55μm之间。其次，在用涂料7预涂并与涂料5形成复合涂料样板，5好抗结冰色漆的厚度同样控制在40-55μm之间。除此之外，额外准备一个只喷涂涂料6的对比样板。所有涂料样板在制成后要在19-25℃的干燥环境内自然放置48小时，再使用其进行非实验测试。

（三）具体实验

利用岛津FTIR8400S型红外光谱设备对各涂料样板进行主剂、固化剂的成分分析，利用上海中晨JC2000C1型表面张力测定设备按照相关实验标准进行样板水接触角的具体测定，利用着水力测试法进行样板材料抗结冰力的能力：可以将5块样板水平放置在同一水平面上并在每个样板表面放一个不锈钢环，不锈钢环高度控制在24mm内，将5ml5℃的水浇筑在不锈钢环内，并将样板和不锈钢环一同放置在低于-20℃的温度箱中，静置24小时后测试分离样板和钢环产生位移时的最小拉力。最后要对涂料样板进行滴水实验测试，涂料的疏水能力决定论其表面的水附着率，附着率越低其抗结冰性能越好，可以采用滴水测试法：将涂料样板倾斜45度放置，注意漆膜朝上，在样板的底边100mm处画出平行线并在平行线上滴3-5滴纯净水，计时水滴流落至样板底边的用时得出水在涂料样板流淌的速度。

二、结果分析

（一）红外光谱分析

通过红外光谱仪器分析，可得出各抗结冰涂料样本的成分构成差异。其中涂料1采用氟碳树脂改性丙烯酸酯树脂作为主剂成分，固化剂成分选择HDI三聚体；涂料2与涂料1的主剂主要成分相同，固化剂则选择的是HDI缩二脲；涂料3采用氟碳树脂改性苯乙烯丙烯酸酯树脂作为主剂成分，固化剂成分与涂料2相同；涂料4采用水分散氟碳树脂乳液作为主剂成分，固化剂选择聚醚改性HDI脂肪族三聚体作为主要成分；涂料5选择脂肪酸改性双酚A环氧树脂作为主剂成分，而固化剂则选择聚酰胺。根据实验结果可知，1、2、3、4涂料都是利用氟碳树脂的特殊性质实现成膜需求的，而涂料5则利用脂肪酸改性双酚A环氧树脂完成成膜防水需要。

（二）表面张力测定

根据水接触角测试，得出样板的接触角数据：涂料1接触角为103.9°，涂料2接触角为98.3°，涂料3接触角为100.3°涂料4接触角为69.7°，涂料5接触角为100.1°，涂料6接触角为72.4°，由数据可知处涂料4外其余涂料样板均有较好的防水膜形成能力。

（三）着冰力测试分析

着冰力测试分析是测定其将冰层去除的难易程度，来判定其冰附着力水平。涂料1的着冰力为25.11N，涂料2的着冰力为44.39N，涂料3的着冰力为26.09N，涂料4的着冰力为31.67N，涂料5的着冰力为19.88N，涂料6的着冰力为60.52N。由此可见各涂料的着冰力都低于不同表面喷漆，其中涂料6的抗结冰性能在着冰力角度更优秀。