涂料工業(yè)：

高速動(dòng)車(chē)組在北方冬季運(yùn)行時(shí)，車(chē)下重要組成部分轉(zhuǎn)向架容易在風(fēng)雪天氣下發(fā)生覆冰，對(duì)制動(dòng)效果和信號(hào)傳輸均帶來(lái)不利影響，威脅車(chē)輛運(yùn)行的安全和平穩(wěn)性。抗結(jié)冰難題在冰雪災(zāi)害易發(fā)生的國(guó)家被廣泛研究，我國(guó)近年來(lái)也做了許多相關(guān)的科研工作。學(xué)界主流觀點(diǎn)認(rèn)為，降低材料表面能可以有效降低水在材料表面的附著率，使水滴無(wú)法形成連續(xù)的水膜，進(jìn)而有效防止水在材料表面結(jié)冰。通過(guò)在材料表面刷涂低表面能涂料用以改變材料表面能是最為行之有效的辦法，目前市面上多數(shù)抗結(jié)冰涂料均是通過(guò)降低材料表面能來(lái)實(shí)現(xiàn)抗結(jié)冰功能。本文對(duì)不同品牌的抗結(jié)冰涂料做性能對(duì)比，結(jié)合性能分析選擇一種涂料做真車(chē)試驗(yàn)，并通過(guò)真車(chē)試驗(yàn)結(jié)果，探討抗結(jié)冰涂料在軌道車(chē)輛上的應(yīng)用效果。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料

SF90-0000/0雙組分溶劑型抗結(jié)冰清漆（涂料A）：亮克威澤；HQSC-1000高耐候雙組分溶劑型防冰雪清漆（涂料B）、WR-1000雙組分溶劑型防凍融清漆（涂料C）：立邦；3249-500010雙組分水性抗結(jié)冰清漆（涂料D）：威堡；FLONFINISH36雙組分溶劑型抗結(jié)冰色漆（涂料E）：中遠(yuǎn)關(guān)西；SG08-7043雙組分環(huán)氧面漆（涂料F）、SF34-3012雙組分環(huán)氧底漆（涂料G）：亮克威澤。

1.2樣板制取

根據(jù)本公司轉(zhuǎn)向架涂裝的現(xiàn)實(shí)情況和今后可能應(yīng)用抗結(jié)冰涂料的方向，設(shè)計(jì)的涂層結(jié)構(gòu)樣板如下：

（1）涂料樣板采用150mm×100mm鋁制樣板，噴漆前打砂處理；

（2）A、B、C、D4種清漆涂覆在預(yù)先噴涂亮克威澤SF08-7043雙組分環(huán)氧面漆的樣板上形成復(fù)合涂層樣板，清漆厚度30~60μm；

（3）E實(shí)色漆涂覆在預(yù)先噴涂亮克威澤SG34-3012雙組分環(huán)氧底漆的樣板上形成復(fù)合涂層樣板，實(shí)色漆厚度30~60μm；

（4）另取只噴涂亮克威澤SF08-7043雙組分環(huán)氧面漆樣板做對(duì)比樣板F；

（5）各樣板制樣完成后，在18~30℃自然干燥48h后進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

1.3測(cè)試與表征

1.3.1紅外光譜分析

采用島津FTIR8400S型紅外光譜儀分析各類(lèi)涂料主劑和固化劑主要成分。

1.3.2接觸角測(cè)試

采用上海中晨JC2000C1型接觸角/表面張力測(cè)定儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)條件下各樣板的水接觸角。

1.3.3著冰力測(cè)試

著冰力測(cè)試目前行業(yè)無(wú)通用標(biāo)準(zhǔn)，本文所用到的方法來(lái)自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具體試驗(yàn)步驟如下：按圖1所示，將5個(gè)鋼環(huán)分別置于5塊水平放置的樣板上，分別將6mL5℃的水注入鋼環(huán)（內(nèi)徑31mm、壁厚3mm、高25mm）內(nèi)，將樣板與鋼環(huán)整體置于-25℃的低溫箱內(nèi)，水結(jié)凍24h后，用拉力計(jì)測(cè)定使鋼環(huán)與樣板發(fā)生剪切位移時(shí)所需要的最小的力。

圖1著冰力測(cè)試示意圖

1.3.4滴水法測(cè)試

涂料的疏水性能決定水在材料表面的附著力，附著力越低越有利于抗結(jié)冰，采用滴水法測(cè)試涂料的疏水性能，滴水法測(cè)試目前行業(yè)無(wú)通用標(biāo)準(zhǔn)，本文所用到的方法來(lái)自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具體試驗(yàn)步驟如下：

（1）將5塊樣板至于45°角的樣板架上，板的短邊在上、下兩端，漆膜向上；

（2）在距離樣板底邊100mm處做平行標(biāo)記線；

（3）用滴管吸取純凈水，在樣板的標(biāo)記線上平行地滴3滴純凈水；

（4）觀察水滴向板下端流淌的速度，記錄水滴流到底邊的時(shí)間。

2結(jié)果與討論

2.1紅外表征分析

經(jīng)紅外測(cè)試分析，各涂料主劑和固化劑主要成分見(jiàn)表1。

表1涂料成分分析

由表1可知，涂料A、B、C、D采用氟碳樹(shù)脂作為主要成膜物，涂料E采用脂肪酸改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂作為主要成膜物。

2.2接觸角分析

采用量角法分別測(cè)試A、B、C、D、E、F樣板的水接觸角，每塊樣板做3組平行試驗(yàn)并記錄平均值，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2接觸角測(cè)試

從表2可見(jiàn)，除涂料D之外，其他4種涂料接觸角均在100°左右，較對(duì)比樣板F的水接觸角有大幅提升，表現(xiàn)出良好的疏水性能，可使水滴無(wú)法形成連續(xù)的水膜。

2.3著冰力分析

冰在涂層上的附著力大小直接決定其被去除的難易程度，通過(guò)剪切位移法測(cè)定冰在涂層上的附著力，結(jié)果如表3所示。

表3著冰力測(cè)試

從表3可以看出，各抗結(jié)冰涂料著冰力均明顯小于普通面漆，其中涂料E著冰力較普通面漆降低了67.2%，說(shuō)明抗結(jié)冰涂料的使用可有效降低冰對(duì)涂層的附著力，更有利于冰的去除。

2.4滴水試驗(yàn)分析

各樣板滴水試驗(yàn)中，每塊樣板做3組平行試驗(yàn)并記錄平均值，結(jié)果如表4所示。

表4滴水試驗(yàn)分析

從表4可以看出，滴水試驗(yàn)結(jié)果與接觸角測(cè)試結(jié)果相一致，水接觸角大的樣板水滴快速滾落，用時(shí)較短；水接觸角小的樣板水滴流淌落下，用時(shí)較長(zhǎng)。

結(jié)合2.1~2.4試驗(yàn)結(jié)果，涂料A、C、E疏水性能優(yōu)于其他測(cè)試涂料，且較普通涂料疏水性能提升明顯。由于現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架油漆體系為：亮克威澤雙組分環(huán)氧底漆+亮克威澤雙組分環(huán)氧面漆，從工藝配套性角度選用同一廠家的涂料更為適合。另外，除了文中所列及的試驗(yàn)外，還測(cè)試了涂料的其他性能，拉拔試驗(yàn)結(jié)果證明涂料A的附著力大于4.3MPa，高于其他幾種品牌涂料，此外，涂料A在光澤、劃格測(cè)試等方面表現(xiàn)優(yōu)異，綜合以上因素，涂料A適合做軌道交通抗結(jié)冰涂料，因此，選取涂料A做實(shí)車(chē)測(cè)試。

2.5實(shí)車(chē)測(cè)試

結(jié)合歷年轉(zhuǎn)向架冰雪覆蓋發(fā)生情況，選取在哈大線上運(yùn)營(yíng)的高速動(dòng)車(chē)組進(jìn)行實(shí)車(chē)測(cè)試，對(duì)同一列車(chē)的部分轉(zhuǎn)向架進(jìn)行抗結(jié)冰清漆噴涂，在實(shí)際運(yùn)行一段時(shí)間后記錄轉(zhuǎn)向架結(jié)冰情況。結(jié)果如圖2所示，其中，（a）、（c）分別為噴涂抗結(jié)冰清漆轉(zhuǎn)向架結(jié)冰和融冰情況；（b）、（c）分別為未噴涂抗結(jié)冰清漆轉(zhuǎn)向架結(jié)冰和融冰情況。

通過(guò)實(shí)車(chē)驗(yàn)證，得出如下結(jié)論：

（1）不論轉(zhuǎn)向架是否涂覆抗結(jié)冰清漆，轉(zhuǎn)向架上均會(huì)結(jié)冰；

（2）容易結(jié)冰的部位是電機(jī)底部、電線（管）附近、制動(dòng)單元等，這些部件因發(fā)熱導(dǎo)致積雪融化而結(jié)冰；

（3）構(gòu)架表面上冰融化時(shí)，抗結(jié)冰清漆表現(xiàn)出疏水性和更低的冰附著力，具體表現(xiàn)為滴水更加明顯且冰層脫落速度更快。

綜合以上結(jié)論，涂抗結(jié)冰清漆不會(huì)影響轉(zhuǎn)向架是否結(jié)冰，但涂層的疏水性有利于冰層的融化和脫落，也有利于除冰作業(yè)。

圖2涂料抗結(jié)冰性能對(duì)比測(cè)試

3結(jié)語(yǔ)

軌道車(chē)輛車(chē)下部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冬季在高速運(yùn)行過(guò)程中冰雪容易在轉(zhuǎn)向架等部件上積存，加之某些部件發(fā)熱導(dǎo)致積雪反復(fù)融化而結(jié)冰，對(duì)行車(chē)安全帶來(lái)隱患。目前市面上的抗結(jié)冰涂料不能完全杜絕部件結(jié)冰，但其較低的表面能和疏水特性可加速冰層的融化和脫落，也有利于除冰作業(yè)。開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)異的抗結(jié)冰涂料在軌道車(chē)輛領(lǐng)域具有良好的前景。