我国铁路有关部门对环保问题极为重视，早在10多年前制定的铁道车辆底、面漆的行业标准中，流出时间这一黏度指标就已将高固体分低黏度的树脂涂料考虑在内；减振降噪用的功能性涂料——阻尼涂料在20世纪90年代就已全部水性化了；2007年开始曾在货车上批量试用水性防腐涂料。从工业涂料的角度上看，在交通车辆制造方面，国内汽车行业涂料水性化的技术相对为成熟，近年北京市公交公司在城市公共汽车大修时以使用水性涂料为主；在轨道车辆制造中，南车青岛四方机车车辆股份有限公司已有地铁车辆整车喷涂水性涂料成批出口的先例，CRH5型动车组内表面装饰全部采用了水性涂料，多家轨道车辆制造厂也已开始在部分车型的整车外表面涂装上采用或试用具有良好防护和装饰性能的水性涂料。

相对于传统的溶剂型涂料，水性涂料对施工环境条件的要求不同，喷涂方法也存在相当大的差异。为了进行更深入的研究，制订出合理的工艺及检查标准，近期我们对收集到的一些水性涂料样品进行了测试，得到了大量数据，对装饰性水性涂料的性能有了直观的认识。本文中的试验样品为整套车体外侧用涂料，包括底漆、中涂漆及底色漆再加上罩光清漆等，其中底色漆有红色、黑灰和白色3种常用的颜色，据介绍这也是国外应用成熟的涂料配套产品。

1 试验方法和试板制备

铁道行业标准TB/T 2260—2001《铁路机车车辆用防锈底漆》和TB/T 2393—2001《铁路机车车辆用面漆》主要是针对溶剂型涂料，目前被广泛使用。由于国内尚无类似用途水性涂料的标准，因此本次试验中主要项目和指标均参照上述两个铁道行业标准，试验方法则采用相关国家标准的规定。考虑到水性涂料的特殊性和涂装现场的工艺要求，在涂膜样板制备时采用了一些有别于溶剂型涂料的做法，具体方法如下：

(1)涂膜性能试验样板采用马口铁板、铁板和铝板，其中常规性能测试主要使用马口铁板，厚度为0.25～0.30 mm；杯突试验为冷轧钢板，厚度为0.8mm；耐盐雾性能及人工加速老化试验项目试验样板均采用铝合金板，厚度为0.6～0.8 mm。表面处理均采用砂纸打磨方法。

(2)根据涂料生产厂的要求，水性涂料均采用机械搅拌方式混合，即在搅拌过程中将固化剂加入主剂，搅拌10 min以上。加水兑稀时也采用同样方式，搅拌5 min以上。

(3)制板过程均采用标准环境条件：温度(23±2)℃，湿度为50%±5%RH。采用空气喷涂方式制备涂膜，喷涂完成后首先表干(闪干)90 min，然后在(50±3) ℃条件下烘干3 h，取出后在标准环境条件下放置7 d再进行各项性能指标测试。

(4)底漆、中涂、底色漆、清漆等单层漆均采用一道或湿碰湿二道喷涂，一次性成膜。除特殊说明外，常规性能试板涂膜干膜厚度20～30 μm，耐盐雾性能为65～80 μm。

(5)底色漆+清漆配套涂膜样板的制备：先涂装底色漆——厚度要求20～30 μm，室温放置60 min后，喷涂清漆两遍——遍清漆表干后(即清漆喷涂后乳白色褪去)喷涂第二遍清漆，总干膜厚度要求50～70μm。

为了研究水性涂料的工艺性能及其特点，此次测试中还特别进行了双组分涂料混合超过厂家规定适用期之后的涂膜性能试验，并增加了其他部分试验内容：如中涂和面漆及低温下(50 ℃)的不挥发物含量，部分漆种不同厚度下涂膜的物理性能和耐腐蚀性能，20°镜面光泽和ΔECMC(1.4∶1)等。

由于原TB/T 2260和TB/T 2393标准是针对溶剂型涂料，全部使用铁质基材，并且涂膜测试方法中各项目通常均以自然干燥的涂膜为考察对象。而本次试验有所不同。涂膜制备方法为闪干+烘干，NSS试验则选择了铝合金基板，试验条件更加接近于实车喷涂。
 

2 试验结果

底漆、中涂、底色漆、清漆和底色漆+清漆配套涂膜分别进行试验，结果不亚于溶剂型涂料，特别是加了罩光清漆的3种颜色鲜艳的面层涂膜，其表现并不比溶剂型涂料差，详细的测试数据分别列于表1～表5。这里需要再次说明的是：虽然TB/T 2393标准中没有底色漆和清漆的具体规定，但底色漆、罩光清漆和其配套涂膜的性能测试也参照了Ⅱ类面漆的试验项目和方法。

考虑到水性涂料的特点，并且根据涂料生产厂提供的数据，将耐人工加速老化试验项目由原TB/T2393标准中的UVB-313改为UVA-340光源，即采用GB/T 14522—2008《机械产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法 荧光紫外灯法》附录C中“暴露周期类型2”中规定的试验条件：荧光紫外灯光源类型为UV-A(340 nm)，辐照度0.76 W/(m2 · nm)；60℃、8 h干燥(光照)，50 ℃、4 h冷凝。

3 结果讨论

试验数据表明：水性底漆在铝合金基材上的性能并不令人满意，但中涂和面漆的各种性能基本满足TB的技术要求，特别是罩光清漆经过1 500 h的QUV-A试验综合评级为0级。总体上可以认为：水性涂料的涂膜性能与溶剂型涂料基本相当，理论上应该可以满足车辆的使用要求。

涂膜的耐中性盐雾试验(NSS试验)是考察涂料防护性能的重要依据。此次试验基板由钢板改为铝板，是由于动车组及许多地铁车辆多为铝合金结构。试验中涂膜出现了一些问题，分析原因可能与底漆配方中的缓蚀剂选择有关，或者有其他因素，当然也许样品底漆就是针对铁基板应用的。面层涂料装饰性决定了轨道车辆的外观，底色漆+清漆面层是目前车辆上常用的涂装方案之一，此次试验选择的底色漆中包括有常用的白色、黑灰色和含有铝粉等珠光颜料的大红底色漆。从制板过程看底色漆的成膜性能良好，加罩光清漆后耐老化性能优良，装饰性良好，完全可以满足轨道客车的要求。

试验过程中也发现了一些问题，为便于现场工艺人员在施工中参考相关数据，我们又增加了部分试验内容，下面分别说明：

(1)涂膜的物理性能：由于实际车辆喷涂过程中每道涂膜的干膜厚度通常均高于GB试验方法中的(23±3) μm[或清漆(18±3) μm]，因此在试验过程中我们也对部分漆种增加了较厚涂膜(40～60 μm)的常规性能测试。从试验数据看，多数涂膜的物理性能在膜厚增大时有比较明显的变化，特别是弯曲、冲击、杯突和划格试验等有些有显著下降。

(2)适用期问题：除底色漆外，几种涂料样品在未加水稀释的情况下，达到厂家规定的适用期后涂料黏度均有明显增加，不过多数加水仍可稀释，只是清漆已开始胶化，且放置更长时间后胶化并大量发泡。某些涂料先行稀释至喷涂黏度和原涂料(未加水稀释)放置其结果有显著差别，通常情况下前者的时间明显长于后者，清漆即是如此。根据适用期后喷涂的样板进行的全部主要项目试验数据分析，多数涂膜的物理机械性能变化不是很明显，有些稍有下降，但底漆的耐盐雾性能显著变差。此次试验中虽然超过适用期后制备的涂膜样板的性能尚可，但这是在标准条件下测试的，现场的情况千变万化，而且由于涂料黏度变化再次加水稀释后成膜情况很难控制，通常情况下应尽量避免超过适用期。这一点应当成为现场涂装工艺参数调整的原则。

(3)涂膜的耐中性盐雾试验(NSS试验)是考察涂料防护性能的重要依据。为此，我们又特别增加了底漆在适用期内和适用期后不同干膜厚度的涂膜样板，进行了500 h的NSS试验，以充分了解水性底漆在铝合金基板上的防护性能，详细数据列于表6。

显然，适用期后涂膜的耐盐雾性能下降明显，特别是板面涂膜起泡严重，由此可见厂家规定水性涂料的适用期是有其道理的。另外从数据看，底漆涂膜的干膜厚度适当增加会有利于防腐蚀性能的提高，但不能过厚，分析原因可能是由于涂膜过厚会导致孔隙率增加。

目前国内轨道车辆的外表面涂料的配套方式通常为：底漆+腻子+中涂+面漆(或底色漆+清漆)。由于条件限制，此次试验未考察上述涂料全配套时的涂膜性能，而完整涂装系的性能测试将更加接近于实车的条件。

水性双组分涂料配制过程中采用机械搅拌方式，要求严格加料顺序，保证搅拌时间和强度以达到充分混合均匀的目的，闪干至规定时间后进入烘箱进行烘烤。这一点与溶剂型涂料的常规混合方法有明显区别，相对来说水性涂料要复杂和严格得多。目前有许多公司可以提供水性涂料的原材料—— 水性树脂及配方，多数大公司也有相应的水性涂料产品。但笔者认为，大规模使用水性涂料的难点在于现场，工艺条件和过程对整车涂装的质量影响极大，温度、湿度的变化对涂膜的作用远远超过溶剂型涂料，特别是对装饰性要求较高的面漆。轨道车辆的生产有别于汽车，环境条件相对变化较大，喷涂过程中的现场应变能力是保证产品质量的关键。

我国铁道车辆用涂料的现行标准主要都是针对溶剂型涂料制订的，由于水性涂料与溶剂型涂料特点不同，直接套用原标准并不完全适合，当然依此进行比较测试是我们了解水性涂料性能的一个必须经历的过程。

4 结语

水性涂料涂膜的主要性能与溶剂型涂料相当，基本符合TB/T 2260和TB/T 2393的技术要求，面漆的装饰性优良，基本可以满足车辆的使用要求。建议尽快创造条件制订轨道车辆用水性涂料的标准，特别是对装饰性和要求较高的客车用涂料，以利于水性涂料的推广应用，为环境保护和职业健康做出贡献。