檢修機(jī)車膩?zhàn)觿冸x劑開發(fā)

耿海路，郭吉星，吉曉軍，韓志成，蔡夢(mèng)霖

(1 中車大同電力機(jī)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(guó)鐵路快速發(fā)展，機(jī)車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，短時(shí)間內(nèi)通過多種不同的環(huán)境條件，氣候和氣溫變化極大。因此，高的運(yùn)行時(shí)速和復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境對(duì)機(jī)車車體外表面涂層提出了更高的要求。

鐵路機(jī)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(jī)車車體外表面用涂料涂裝體系為“環(huán)氧底漆+不飽和聚酯膩?zhàn)?聚氨酯中涂漆+聚氨酯面層涂料”[1]。由于焊接會(huì)引起表面變形缺陷，為保證車體側(cè)墻表面外觀的平整度，表面涂裝生產(chǎn)中大量使用膩?zhàn)诱移?，最大厚度一般可達(dá) 1 mm甚至更多[2]。當(dāng)機(jī)車達(dá)到檢修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)修程規(guī)定，要求對(duì)車輛的車體外表面涂層進(jìn)行全面維修(修補(bǔ)或重涂)。在對(duì)機(jī)車車體外表面涂層進(jìn)行徹底更新之前，首先需要清除原有涂層。物理清除方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而采用化學(xué)清除方式可以大大提高效率，同時(shí)能夠保護(hù)車體不受物理?yè)p壞[3]。目前，關(guān)于鐵路機(jī)車膩?zhàn)觿冸x劑的研究報(bào)道較少。本文首先分析了鐵路機(jī)車外表面不飽和聚酯膩?zhàn)咏M成，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、合成了系列膩?zhàn)觿冸x劑，研究了其組成和清除施工工藝對(duì)膩?zhàn)忧宄Ч挠绊憽?/p>

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原料

硝酸(分析純)，淄博藍(lán)?；び邢薰?；甲酸(分析純)，無(wú)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(xì)化工有限公司；甲基纖維素(分析純)，天津福晨化學(xué)試劑有限公司；雙戊烯(分析純)，天津福晨化學(xué)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(jì)量稱取各組分，加入帶有攪拌的三口燒瓶中，常溫?cái)嚢柚敝恋玫骄鶆蚍€(wěn)定溶液?；谙跛嶂苽涞臉悠访麨镹1、N2和N3，基于甲酸制備的樣品命名為F1、F2和F3。各樣品對(duì)應(yīng)組成如表1所示。

表1 剝離劑樣品編號(hào)和組成

1.3 測(cè)試與表征

取市售不飽和聚酯膩?zhàn)影凑罩鲃┡c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(cè)樣塊。

1.3.1 質(zhì)量保留率

將待測(cè)樣塊置于膩?zhàn)觿冸x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?；ǔ娖饔邢薰?稱重，按照式(1)計(jì)算質(zhì)量保留率。

(1)

其中，c為質(zhì)量保留率，m2為浸漬一定時(shí)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(qiáng)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(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(UTM5305，深圳三思縱橫科技股份有限公司)測(cè)試膩?zhàn)訕訅K浸泡前后的壓縮強(qiáng)度，壓縮速度5 mm/min，按照式(2)計(jì)算壓縮強(qiáng)度保持率。

(2)

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

2 結(jié)果與討論

2.1 不飽和聚酯膩?zhàn)?/h3>

不飽和聚酯膩?zhàn)?，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(jìn)劑、顏填料和交聯(lián)劑(稀釋劑)等組成；固化劑一般由過氧化環(huán)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(diào)配均勻，然后均勻地刮涂在需要處理的鈑金面上，此時(shí)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(tuán)，并與交聯(lián)劑(通常為苯乙烯)中的雙鍵相互交聯(lián)形成大分子，大分子鏈迅速增大變形，促使樹脂從無(wú)規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)逐漸形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)不飽和聚酯膩?zhàn)拥墓袒痆3-7]。

不飽和聚酯膩?zhàn)泳哂斜砀珊蛯?shí)干的時(shí)間比較短、與金屬的粘結(jié)力比強(qiáng)、灰質(zhì)細(xì)膩、易刮涂、易填平和易打磨等特點(diǎn)[6]。因此，現(xiàn)在鐵路機(jī)車車體外表面涂裝用膩?zhàn)泳捎貌伙柡途埘ツ佔(zhàn)樱捎枚嗟劳抗喂に?，以?shí)現(xiàn)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?zhàn)庸袒?，其中不飽和聚酯樹脂?huì)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，樹脂只能溶脹，不能溶解，因此對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)拥膭冸x主要通過剝離劑對(duì)無(wú)機(jī)組分的溶解作用，實(shí)現(xiàn)膩?zhàn)颖倔w強(qiáng)度的下降和質(zhì)量的減小。實(shí)驗(yàn)優(yōu)選硝酸和甲酸進(jìn)行剝離劑的制備，膩?zhàn)訕訅K在各剝離劑中浸泡30 min后的質(zhì)量保留率和強(qiáng)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(shí)間條件下，不飽和聚酯膩?zhàn)釉谙跛嶂苽涞膭冸x劑中浸泡后的質(zhì)量保留率和強(qiáng)度保留率更低，說明基于硝酸制備的剝離劑對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)拥娜コЧ黠@。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(duì)于乙酸乙酯，二甲基甲酰胺和雙戊烯對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)拥娜苊浶Ч?。因此，膩?zhàn)觿冸x劑的組成以“硝酸+雙戊烯”和“硝酸+二甲基甲酰胺”的復(fù)配效果較好。

表2 膩?zhàn)訕訅K在剝離劑中浸泡30 min后的質(zhì)量和強(qiáng)度保持率

2.3 浸泡時(shí)間的影響

取N1和N2兩種剝離劑，研究浸泡時(shí)間對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)淤|(zhì)量和強(qiáng)度保持率的影響，所得結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1 質(zhì)量保留率隨時(shí)間的變化曲線

圖2 強(qiáng)度保留率隨時(shí)間的變化曲線

由圖1可以看出，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，不飽和聚酯膩?zhàn)釉贜1和N2兩種剝離劑中的質(zhì)量保留率整體呈減小趨勢(shì)。開始時(shí)質(zhì)量保留率減小程度較小，當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到15 min后，減小程度變大，浸泡時(shí)間為20 min后的減小程度又變小。圖2所示強(qiáng)度保留率的隨浸泡時(shí)間的變化情況與圖1相似。這一結(jié)果表明膩?zhàn)觿冸x劑涂刷后的適宜停留時(shí)間為20～30 min。

2.4 浸泡溫度的影響

浸泡溫度對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)釉贜1和N2兩種剝離劑中的質(zhì)量、強(qiáng)度變化情況如圖3和圖4所示。

圖3 不同浸泡溫度下的質(zhì)量保留率

圖4 不同浸泡溫度下的強(qiáng)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?zhàn)釉趧冸x劑中浸泡后的質(zhì)量保留率逐漸減小，當(dāng)溫度為30 ℃時(shí)，不飽和聚酯膩?zhàn)釉贜1與N2中的質(zhì)量保留率相差不大，表明該不飽和聚酯膩?zhàn)又芯埘渲M分所占比例為40%～45%。由圖4可以看出，強(qiáng)度保持率同樣隨著浸泡溫度的升高逐漸減小，但相對(duì)于質(zhì)量保留率的減小程度更大，表明浸泡溫度對(duì)強(qiáng)度的影響更明顯。

3 結(jié) 論

(1)通過對(duì)鐵路機(jī)車用不飽和聚酯膩?zhàn)咏M成分析，以酸和溶劑為主要原料制備了系列不飽和聚酯膩?zhàn)觿冸x劑，以硝酸為主劑的膩?zhàn)觿冸x劑去除效果更優(yōu)；

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

(3)浸漬溫度升高對(duì)強(qiáng)度影響更大，升高浸漬溫度有助于不飽和聚酯膩?zhàn)拥娜コ?/p>

(4)對(duì)金屬表面無(wú)影響，滿足后期涂裝要求。