檢修機車膩子剝離劑開發

耿海路，郭吉星，吉曉軍，韓志成，蔡夢霖

(1 中車大同電力機車有限公司，山西 大同 037038；2 北京鐵路物資有限公司，北京 100000；3 北京丹尼斯科技有限公司，北京 100000)

近年來，我國鐵路快速發展，機車運行環境復雜，短時間內通過多種不同的環境條件，氣候和氣溫變化極大。因此，高的運行時速和復雜的運行環境對機車車體外表面涂層提出了更高的要求。

鐵路機車車體由碳鋼焊接而成，表層厚度一般在 5 mm 以上。通常情況下，鐵路機車車體外表面用涂料涂裝體系為“環氧底漆+不飽和聚酯膩子+聚氨酯中涂漆+聚氨酯面層涂料”[1]。由于焊接會引起表面變形缺陷，為保證車體側墻表面外觀的平整度，表面涂裝生產中大量使用膩子找平，最大厚度一般可達 1 mm甚至更多[2]。當機車達到檢修標準時，根據修程規定，要求對車輛的車體外表面涂層進行全面維修(修補或重涂)。在對機車車體外表面涂層進行徹底更新之前，首先需要清除原有涂層。物理清除方式費時費力，而采用化學清除方式可以大大提高效率，同時能夠保護車體不受物理損壞[3]。目前，關于鐵路機車膩子剝離劑的研究報道較少。本文首先分析了鐵路機車外表面不飽和聚酯膩子組成，在此基礎上設計、合成了系列膩子剝離劑，研究了其組成和清除施工工藝對膩子清除效果的影響。

1 實 驗

1.1 主要原料

硝酸(分析純)，淄博藍海化工有限公司；甲酸(分析純)，無錫市亞盛化工有限公司；二甲基甲酰胺(分析純)，天津市富宇精細化工有限公司；甲基纖維素(分析純)，天津福晨化學試劑有限公司；雙戊烯(分析純)，天津福晨化學試劑有限公司；乙酸乙酯(分析純)，北京化工廠。

1.2 剝離劑制備

按照配方計量稱取各組分，加入帶有攪拌的三口燒瓶中，常溫攪拌直至得到均勻穩定溶液。基于硝酸制備的樣品命名為N1、N2和N3，基于甲酸制備的樣品命名為F1、F2和F3。各樣品對應組成如表1所示。

表1 剝離劑樣品編號和組成

1.3 測試與表征

取市售不飽和聚酯膩子按照主劑與固化劑配比混合，制備厚度1 cm×1 cm×1 cm的樣塊，徹底固化后用作待測樣塊。

1.3.1 質量保留率

將待測樣塊置于膩子剝離劑中，按照5 min、10 min、 15 min、20 min和30 min的間隔將樣品取出，用大量去離子水沖洗后，在70 ℃烘箱中徹底干燥，然后用電子天平(HTP-312，上海花超電器有限公司)稱重，按照式(1)計算質量保留率。

(1)

其中，c為質量保留率，m2為浸漬一定時間后取出干燥稱重的重量，m1為浸泡之前的重量。

1.3.2 壓縮強度保持率

按照1.3.1所述方法得到浸泡30 min后的干燥樣塊，然后通過萬能材料試驗機(UTM5305，深圳三思縱橫科技股份有限公司)測試膩子樣塊浸泡前后的壓縮強度，壓縮速度5 mm/min，按照式(2)計算壓縮強度保持率。

(2)

其中，p為壓縮強度保持率，S2為浸泡干燥后的壓縮強度，S1為浸泡前的壓縮強度。

2 結果與討論

2.1 不飽和聚酯膩子

不飽和聚酯膩子，又稱原子灰，由主劑和固化劑兩種主要成分組成。主劑通常由不飽和聚酯樹脂、促進劑、顏填料和交聯劑(稀釋劑)等組成；固化劑一般由過氧化環己酮與鄰苯二甲酸二丁酯的混合物、顏料以及各種填充材料組成。使用前要將主劑與固化劑按配方要求調配均勻，然后均勻地刮涂在需要處理的鈑金面上，此時固化劑分解出的氧自由基促使主劑中的不飽和聚酯樹脂的雙鍵形成活性基團，并與交聯劑(通常為苯乙烯)中的雙鍵相互交聯形成大分子，大分子鏈迅速增大變形，促使樹脂從無規則的線型結構逐漸形成網狀結構，最終實現不飽和聚酯膩子的固化[3-7]。

不飽和聚酯膩子具有表干和實干的時間比較短、與金屬的粘結力比強、灰質細膩、易刮涂、易填平和易打磨等特點[6]。因此，現在鐵路機車車體外表面涂裝用膩子均采用不飽和聚酯膩子，采用多道涂刮工藝，以實現平整基體表面和提高裝飾性的目的。

2.2 組分組成的影響

由于不飽和聚酯膩子固化后，其中不飽和聚酯樹脂會形成交聯網絡，樹脂只能溶脹，不能溶解，因此對不飽和聚酯膩子的剝離主要通過剝離劑對無機組分的溶解作用，實現膩子本體強度的下降和質量的減小。實驗優選硝酸和甲酸進行剝離劑的制備，膩子樣塊在各剝離劑中浸泡30 min后的質量保留率和強度保留率如表2所示。

由表2可以看出，在相同的配比和浸泡時間條件下，不飽和聚酯膩子在硝酸制備的剝離劑中浸泡后的質量保留率和強度保留率更低，說明基于硝酸制備的剝離劑對不飽和聚酯膩子的去除效果更明顯。除了酸組分的影響，溶劑組分的差異也有一定的影響，可以看出，相對于乙酸乙酯，二甲基甲酰胺和雙戊烯對不飽和聚酯膩子的溶脹效果更好。因此，膩子剝離劑的組成以“硝酸+雙戊烯”和“硝酸+二甲基甲酰胺”的復配效果較好。

表2 膩子樣塊在剝離劑中浸泡30 min后的質量和強度保持率

2.3 浸泡時間的影響

取N1和N2兩種剝離劑，研究浸泡時間對不飽和聚酯膩子質量和強度保持率的影響，所得結果分別如圖1和圖2所示。

圖1 質量保留率隨時間的變化曲線

圖2 強度保留率隨時間的變化曲線

由圖1可以看出，隨著浸泡時間的延長，不飽和聚酯膩子在N1和N2兩種剝離劑中的質量保留率整體呈減小趨勢。開始時質量保留率減小程度較小，當浸泡時間達到15 min后，減小程度變大，浸泡時間為20 min后的減小程度又變小。圖2所示強度保留率的隨浸泡時間的變化情況與圖1相似。這一結果表明膩子剝離劑涂刷后的適宜停留時間為20～30 min。

2.4 浸泡溫度的影響

浸泡溫度對不飽和聚酯膩子在N1和N2兩種剝離劑中的質量、強度變化情況如圖3和圖4所示。

圖3 不同浸泡溫度下的質量保留率

圖4 不同浸泡溫度下的強度保留率

由圖3可以看出，隨著浸泡溫度的升高，不飽和聚酯膩子在剝離劑中浸泡后的質量保留率逐漸減小，當溫度為30 ℃時，不飽和聚酯膩子在N1與N2中的質量保留率相差不大，表明該不飽和聚酯膩子中聚酯樹脂組分所占比例為40%～45%。由圖4可以看出，強度保持率同樣隨著浸泡溫度的升高逐漸減小，但相對于質量保留率的減小程度更大，表明浸泡溫度對強度的影響更明顯。

3 結 論

(1)通過對鐵路機車用不飽和聚酯膩子組成分析，以酸和溶劑為主要原料制備了系列不飽和聚酯膩子剝離劑，以硝酸為主劑的膩子剝離劑去除效果更優；

(2)涂刷后15 min，強度和質量保留率開始快速下降，最佳的浸漬時間為20～30 min；

(3)浸漬溫度升高對強度影響更大，升高浸漬溫度有助于不飽和聚酯膩子的去除；

(4)對金屬表面無影響，滿足后期涂裝要求。