检修机车腻子剥离剂开发

耿海路，郭吉星，吉晓军，韩志成，蔡梦霖

(1 中车大同电力机车有限公司，山西 大同 037038；2 北京铁路物资有限公司，北京 100000；3 北京丹尼斯科技有限公司，北京 100000)

近年来，我国铁路快速发展，机车运行环境复杂，短时间内通过多种不同的环境条件，气候和气温变化极大。因此，高的运行时速和复杂的运行环境对机车车体外表面涂层提出了更高的要求。

铁路机车车体由碳钢焊接而成，表层厚度一般在 5 mm 以上。通常情况下，铁路机车车体外表面用涂料涂装体系为“环氧底漆+不饱和聚酯腻子+聚氨酯中涂漆+聚氨酯面层涂料”[1]。由于焊接会引起表面变形缺陷，为保证车体侧墙表面外观的平整度，表面涂装生产中大量使用腻子找平，最大厚度一般可达 1 mm甚至更多[2]。当机车达到检修标准时，根据修程规定，要求对车辆的车体外表面涂层进行全面维修(修补或重涂)。在对机车车体外表面涂层进行彻底更新之前，首先需要清除原有涂层。物理清除方式费时费力，而采用化学清除方式可以大大提高效率，同时能够保护车体不受物理损坏[3]。目前，关于铁路机车腻子剥离剂的研究报道较少。本文首先分析了铁路机车外表面不饱和聚酯腻子组成，在此基础上设计、合成了系列腻子剥离剂，研究了其组成和清除施工工艺对腻子清除效果的影响。

1 实 验

1.1 主要原料

硝酸(分析纯)，淄博蓝海化工有限公司；甲酸(分析纯)，无锡市亚盛化工有限公司；二甲基甲酰胺(分析纯)，天津市富宇精细化工有限公司；甲基纤维素(分析纯)，天津福晨化学试剂有限公司；双戊烯(分析纯)，天津福晨化学试剂有限公司；乙酸乙酯(分析纯)，北京化工厂。

1.2 剥离剂制备

按照配方计量称取各组分，加入带有搅拌的三口烧瓶中，常温搅拌直至得到均匀稳定溶液。基于硝酸制备的样品命名为N1、N2和N3，基于甲酸制备的样品命名为F1、F2和F3。各样品对应组成如表1所示。

表1 剥离剂样品编号和组成

1.3 测试与表征

取市售不饱和聚酯腻子按照主剂与固化剂配比混合，制备厚度1 cm×1 cm×1 cm的样块，彻底固化后用作待测样块。

1.3.1 质量保留率

将待测样块置于腻子剥离剂中，按照5 min、10 min、 15 min、20 min和30 min的间隔将样品取出，用大量去离子水冲洗后，在70 ℃烘箱中彻底干燥，然后用电子天平(HTP-312，上海花超电器有限公司)称重，按照式(1)计算质量保留率。

(1)

其中，c为质量保留率，m2为浸渍一定时间后取出干燥称重的重量，m1为浸泡之前的重量。

1.3.2 压缩强度保持率

按照1.3.1所述方法得到浸泡30 min后的干燥样块，然后通过万能材料试验机(UTM5305，深圳三思纵横科技股份有限公司)测试腻子样块浸泡前后的压缩强度，压缩速度5 mm/min，按照式(2)计算压缩强度保持率。

(2)

其中，p为压缩强度保持率，S2为浸泡干燥后的压缩强度，S1为浸泡前的压缩强度。

2 结果与讨论

2.1 不饱和聚酯腻子

不饱和聚酯腻子，又称原子灰，由主剂和固化剂两种主要成分组成。主剂通常由不饱和聚酯树脂、促进剂、颜填料和交联剂(稀释剂)等组成；固化剂一般由过氧化环己酮与邻苯二甲酸二丁酯的混合物、颜料以及各种填充材料组成。使用前要将主剂与固化剂按配方要求调配均匀，然后均匀地刮涂在需要处理的钣金面上，此时固化剂分解出的氧自由基促使主剂中的不饱和聚酯树脂的双键形成活性基团，并与交联剂(通常为苯乙烯)中的双键相互交联形成大分子，大分子链迅速增大变形，促使树脂从无规则的线型结构逐渐形成网状结构，最终实现不饱和聚酯腻子的固化[3-7]。

不饱和聚酯腻子具有表干和实干的时间比较短、与金属的粘结力比强、灰质细腻、易刮涂、易填平和易打磨等特点[6]。因此，现在铁路机车车体外表面涂装用腻子均采用不饱和聚酯腻子，采用多道涂刮工艺，以实现平整基体表面和提高装饰性的目的。

2.2 组分组成的影响

由于不饱和聚酯腻子固化后，其中不饱和聚酯树脂会形成交联网络，树脂只能溶胀，不能溶解，因此对不饱和聚酯腻子的剥离主要通过剥离剂对无机组分的溶解作用，实现腻子本体强度的下降和质量的减小。实验优选硝酸和甲酸进行剥离剂的制备，腻子样块在各剥离剂中浸泡30 min后的质量保留率和强度保留率如表2所示。

由表2可以看出，在相同的配比和浸泡时间条件下，不饱和聚酯腻子在硝酸制备的剥离剂中浸泡后的质量保留率和强度保留率更低，说明基于硝酸制备的剥离剂对不饱和聚酯腻子的去除效果更明显。除了酸组分的影响，溶剂组分的差异也有一定的影响，可以看出，相对于乙酸乙酯，二甲基甲酰胺和双戊烯对不饱和聚酯腻子的溶胀效果更好。因此，腻子剥离剂的组成以“硝酸+双戊烯”和“硝酸+二甲基甲酰胺”的复配效果较好。

表2 腻子样块在剥离剂中浸泡30 min后的质量和强度保持率

2.3 浸泡时间的影响

取N1和N2两种剥离剂，研究浸泡时间对不饱和聚酯腻子质量和强度保持率的影响，所得结果分别如图1和图2所示。

图1 质量保留率随时间的变化曲线

图2 强度保留率随时间的变化曲线

由图1可以看出，随着浸泡时间的延长，不饱和聚酯腻子在N1和N2两种剥离剂中的质量保留率整体呈减小趋势。开始时质量保留率减小程度较小，当浸泡时间达到15 min后，减小程度变大，浸泡时间为20 min后的减小程度又变小。图2所示强度保留率的随浸泡时间的变化情况与图1相似。这一结果表明腻子剥离剂涂刷后的适宜停留时间为20～30 min。

2.4 浸泡温度的影响

浸泡温度对不饱和聚酯腻子在N1和N2两种剥离剂中的质量、强度变化情况如图3和图4所示。

图3 不同浸泡温度下的质量保留率

图4 不同浸泡温度下的强度保留率

由图3可以看出，随着浸泡温度的升高，不饱和聚酯腻子在剥离剂中浸泡后的质量保留率逐渐减小，当温度为30 ℃时，不饱和聚酯腻子在N1与N2中的质量保留率相差不大，表明该不饱和聚酯腻子中聚酯树脂组分所占比例为40%～45%。由图4可以看出，强度保持率同样随着浸泡温度的升高逐渐减小，但相对于质量保留率的减小程度更大，表明浸泡温度对强度的影响更明显。

3 结 论

(1)通过对铁路机车用不饱和聚酯腻子组成分析，以酸和溶剂为主要原料制备了系列不饱和聚酯腻子剥离剂，以硝酸为主剂的腻子剥离剂去除效果更优；

(2)涂刷后15 min，强度和质量保留率开始快速下降，最佳的浸渍时间为20～30 min；

(3)浸渍温度升高对强度影响更大，升高浸渍温度有助于不饱和聚酯腻子的去除；

(4)对金属表面无影响，满足后期涂装要求。