塗料工業(ye) ：

高速動車組在北方冬季運行時，車下重要組成部分轉向架容易在風雪天氣下發生覆冰，對製動效果和信號傳(chuan) 輸均帶來不利影響，威脅車輛運行的安全和平穩性。抗結冰難題在冰雪災害易發生的國家被廣泛研究，我國近年來也做了許多相關(guan) 的科研工作。學界主流觀點認為(wei) ，降低材料表麵能可以有效降低水在材料表麵的附著率，使水滴無法形成連續的水膜，進而有效防止水在材料表麵結冰。通過在材料表麵刷塗低表麵能塗料用以改變材料表麵能是最為(wei) 行之有效的辦法，目前市麵上多數抗結冰塗料均是通過降低材料表麵能來實現抗結冰功能。本文對不同品牌的抗結冰塗料做性能對比，結合性能分析選擇一種塗料做真車試驗，並通過真車試驗結果，探討抗結冰塗料在軌道車輛上的應用效果。

1實驗部分

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

根據本公司轉向架塗裝的現實情況和今後可能應用抗結冰塗料的方向，設計的塗層結構樣板如下：

（1）塗料樣板采用150mm×100mm鋁製樣板，噴漆前打砂處理；

（2）A、B、C、D4種清漆塗覆在預先噴塗亮克威澤SF08-7043雙組分環氧麵漆的樣板上形成複合塗層樣板，清漆厚度30~60μm；

（3）E實色漆塗覆在預先噴塗亮克威澤SG34-3012雙組分環氧底漆的樣板上形成複合塗層樣板，實色漆厚度30~60μm；

（4）另取隻噴塗亮克威澤SF08-7043雙組分環氧麵漆樣板做對比樣板F；

（5）各樣板製樣完成後，在18~30℃自然幹燥48h後進行相關(guan) 實驗。

1.3.1紅外光譜分析

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

1.3.2接觸角測試

采用上海中晨JC2000C1型接觸角/表麵張力測定儀(yi) 測定標準條件下各樣板的水接觸角。

1.3.3著冰力測試

著冰力測試目前行業(ye) 無通用標準，本文所用到的方法來自企業(ye) 標準，具體(ti) 試驗步驟如下：按圖1所示，將5個(ge) 鋼環分別置於(yu) 5塊水平放置的樣板上，分別將6mL5℃的水注入鋼環（內(nei) 徑31mm、壁厚3mm、高25mm）內(nei) ，將樣板與(yu) 鋼環整體(ti) 置於(yu) -25℃的低溫箱內(nei) ，水結凍24h後，用拉力計測定使鋼環與(yu) 樣板發生剪切位移時所需要的最小的力。

圖1著冰力測試示意圖

1.3.4滴水法測試

塗料的疏水性能決(jue) 定水在材料表麵的附著力，附著力越低越有利於(yu) 抗結冰，采用滴水法測試塗料的疏水性能，滴水法測試目前行業(ye) 無通用標準，本文所用到的方法來自企業(ye) 標準，具體(ti) 試驗步驟如下：

（1）將5塊樣板至於(yu) 45°角的樣板架上，板的短邊在上、下兩(liang) 端，漆膜向上；

（2）在距離樣板底邊100mm處做平行標記線；

（3）用滴管吸取純淨水，在樣板的標記線上平行地滴3滴純淨水；

（4）觀察水滴向板下端流淌的速度，記錄水滴流到底邊的時間。

2結果與(yu) 討論

經紅外測試分析，各塗料主劑和固化劑主要成分見表1。

表1塗料成分分析

由表1可知，塗料A、B、C、D采用氟碳樹脂作為(wei) 主要成膜物，塗料E采用脂肪酸改性雙酚A環氧樹脂作為(wei) 主要成膜物。

2.2接觸角分析

采用量角法分別測試A、B、C、D、E、F樣板的水接觸角，每塊樣板做3組平行試驗並記錄平均值，結果見表2。

表2接觸角測試

從(cong) 表2可見，除塗料D之外，其他4種塗料接觸角均在100°左右，較對比樣板F的水接觸角有大幅提升，表現出良好的疏水性能，可使水滴無法形成連續的水膜。

冰在塗層上的附著力大小直接決(jue) 定其被去除的難易程度，通過剪切位移法測定冰在塗層上的附著力，結果如表3所示。

表3著冰力測試

從(cong) 表3可以看出，各抗結冰塗料著冰力均明顯小於(yu) 普通麵漆，其中塗料E著冰力較普通麵漆降低了67.2%，說明抗結冰塗料的使用可有效降低冰對塗層的附著力，更有利於(yu) 冰的去除。

各樣板滴水試驗中，每塊樣板做3組平行試驗並記錄平均值，結果如表4所示。

表4滴水試驗分析

從(cong) 表4可以看出，滴水試驗結果與(yu) 接觸角測試結果相一致，水接觸角大的樣板水滴快速滾落，用時較短；水接觸角小的樣板水滴流淌落下，用時較長。

結合2.1~2.4試驗結果，塗料A、C、E疏水性能優(you) 於(yu) 其他測試塗料，且較普通塗料疏水性能提升明顯。由於(yu) 現有轉向架油漆體(ti) 係為(wei) ：亮克威澤雙組分環氧底漆+亮克威澤雙組分環氧麵漆，從(cong) 工藝配套性角度選用同一廠家的塗料更為(wei) 適合。另外，除了文中所列及的試驗外，還測試了塗料的其他性能，拉拔試驗結果證明塗料A的附著力大於(yu) 4.3MPa，高於(yu) 其他幾種品牌塗料，此外，塗料A在光澤、劃格測試等方麵表現優(you) 異，綜合以上因素，塗料A適合做軌道交通抗結冰塗料，因此，選取塗料A做實車測試。

結合曆年轉向架冰雪覆蓋發生情況，選取在哈大線上運營的高速動車組進行實車測試，對同一列車的部分轉向架進行抗結冰清漆噴塗，在實際運行一段時間後記錄轉向架結冰情況。結果如圖2所示，其中，（a）、（c）分別為(wei) 噴塗抗結冰清漆轉向架結冰和融冰情況；（b）、（c）分別為(wei) 未噴塗抗結冰清漆轉向架結冰和融冰情況。

通過實車驗證，得出如下結論：

（1）不論轉向架是否塗覆抗結冰清漆，轉向架上均會(hui) 結冰；

（2）容易結冰的部位是電機底部、電線（管）附近、製動單元等，這些部件因發熱導致積雪融化而結冰；

（3）構架表麵上冰融化時，抗結冰清漆表現出疏水性和更低的冰附著力，具體(ti) 表現為(wei) 滴水更加明顯且冰層脫落速度更快。

綜合以上結論，塗抗結冰清漆不會(hui) 影響轉向架是否結冰，但塗層的疏水性有利於(yu) 冰層的融化和脫落，也有利於(yu) 除冰作業(ye) 。

圖2塗料抗結冰性能對比測試

3結語

軌道車輛車下部件結構複雜，冬季在高速運行過程中冰雪容易在轉向架等部件上積存，加之某些部件發熱導致積雪反複融化而結冰，對行車安全帶來隱患。目前市麵上的抗結冰塗料不能完全杜絕部件結冰，但其較低的表麵能和疏水特性可加速冰層的融化和脫落，也有利於(yu) 除冰作業(ye) 。開發性能更優(you) 異的抗結冰塗料在軌道車輛領域具有良好的前景。

本文來源：2020年《塗料工業(ye) 》第一期

本文作者：胡 齊， 孫劍爽， 溫景劍， 王 飛， 李 勇
（中車長春軌道客車股份有限公司， 長春 130062）