抗結冰涂料在軌道車輛上的應用研究

任嘉悅 中國鐵路太原局集團公司湖東車輛段茶塢運用車間

我國北方地區冬季寒冷干燥，其低溫天氣會造成道路結冰情況。軌道車輛在冬季運行通過北方地區時，車下轉向系統易受嚴寒天氣影響形成覆冰狀態，這種情況會在很大程度上對軌道車輛的制動功能和信號傳輸造成干擾使其無法正常開展工作，嚴重降低了軌道車輛的行駛安全性和穩定性。因此軌道運輸管理部門不斷重視抗結冰技術的研究并探索其具體應用路徑，當前接受率較高的一種抗結冰技術是降低軌道車輛表面材料水的附著率，從而時軌道車輛表面的水珠無法進一步形成大面積的水膜從而形成冰面，以達到減少軌道車輛材料表面結冰面積的目的。目前軌道車輛管理部門通過應用抗結冰涂料在軌道車輛表面的刷涂來實現防結冰的效果，通過降低材料表面能來達到抗結冰工作的實際需求。

一、實驗測試

（一）原料選擇

本次實驗共選擇了7種不同品牌的抗結冰涂料進行測試，將亮克威澤的SF90-0000/0雙組分溶劑型防結冰清漆設定為涂料1，HQSC-1000高耐候型雙組分溶劑型防冰雪清漆設定為涂料2，立邦的WR-1000雙組分溶劑型防凍融清漆設定為涂料3，威堡的3249-500010雙組分水性抗結冰清漆設定為涂料4，中遠關西的FLON FINISH 36雙組分溶劑型抗結冰色漆設定為涂料5，亮克威澤的SG08-7043雙組分環氧面漆設定為涂料6，亮克威澤的SF34-3012雙組分環氧底漆設定為涂料7。

（二）樣板處理

將選擇的涂料產品分別刷涂在樣板上，制作實驗測試樣板。本次測試選擇了160mm×110mm的鋁制樣板，并在刷漆使用前經過砂磨處理。首先將亮克威澤的SG08-7043雙組分環氧面漆預涂在樣板上，再將1、2、3、4四種清漆防結冰涂料噴涂在涂料6的上層制成復合涂料樣板，四種清漆的厚度控制在40-55μm之間。其次，在用涂料7預涂并與涂料5形成復合涂料樣板，5好抗結冰色漆的厚度同樣控制在40-55μm之間。除此之外，額外準備一個只噴涂涂料6的對比樣板。所有涂料樣板在制成后要在19-25℃的干燥環境內自然放置48小時，再使用其進行非實驗測試。

（三）具體實驗

利用島津FTIR8400S型紅外光譜設備對各涂料樣板進行主劑、固化劑的成分分析，利用上海中晨JC2000C1型表面張力測定設備按照相關實驗標準進行樣板水接觸角的具體測定，利用著水力測試法進行樣板材料抗結冰力的能力：可以將5塊樣板水平放置在同一水平面上并在每個樣板表面放一個不銹鋼環，不銹鋼環高度控制在24mm內，將5ml5℃的水澆筑在不銹鋼環內，并將樣板和不銹鋼環一同放置在低于-20℃的溫度箱中，靜置24小時后測試分離樣板和鋼環產生位移時的最小拉力。最后要對涂料樣板進行滴水實驗測試，涂料的疏水能力決定論其表面的水附著率，附著率越低其抗結冰性能越好，可以采用滴水測試法：將涂料樣板傾斜45度放置，注意漆膜朝上，在樣板的底邊100mm處畫出平行線并在平行線上滴3-5滴純凈水，計時水滴流落至樣板底邊的用時得出水在涂料樣板流淌的速度。

二、結果分析

（一）紅外光譜分析

通過紅外光譜儀器分析，可得出各抗結冰涂料樣本的成分構成差異。其中涂料1采用氟碳樹脂改性丙烯酸酯樹脂作為主劑成分，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采用氟碳樹脂改性苯乙烯丙烯酸酯樹脂作為主劑成分，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環氧樹脂作為主劑成分，而固化劑則選擇聚酰胺。根據實驗結果可知，1、2、3、4涂料都是利用氟碳樹脂的特殊性質實現成膜需求的，而涂料5則利用脂肪酸改性雙酚A環氧樹脂完成成膜防水需要。

（二）表面張力測定

根據水接觸角測試，得出樣板的接觸角數據：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°，由數據可知處涂料4外其余涂料樣板均有較好的防水膜形成能力。

（三）著冰力測試分析

著冰力測試分析是測定其將冰層去除的難易程度，來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。由此可見各涂料的著冰力都低于不同表面噴漆，其中涂料6的抗結冰性能在著冰力角度更優秀。

（四）滴水測試分析

涂料1疏水，滴落時間為0.51秒，涂料2疏水，滴落時間為0.62秒，涂料3疏水滴落時間0.52秒，涂料4親水，滴落時間2.47秒，涂料5疏水，滴落時間0.55秒，涂料6親水，滴落時間2.38秒。由此可見書接觸角較小的樣品水滴滴落時間較長。

三、結束語

經過各項對比檢測可以得知，涂料1、3、5的疏水性能較其他幾種涂料更優秀，其中涂料1在附著力方面綜合性能最具優勢，因此亮克威澤的SF90-0000/0雙組分溶劑型防結冰清漆是本次實驗中最適合應用于軌道車輛防結冰工作中的涂料，可有效緩解冰雪天氣對軌道車輛行駛帶來的不利影響，保障形成安全穩定。