苗新芳，劉建啟，肖博文，劉人龍，楊唐文

（中車青島四方機(jī)車車輛股份公司，山東 青島 266000）

在軌道車輛檢修、加改和優(yōu)化過(guò)程中，經(jīng)常需對(duì)配電盤上線口等位置線束、車上下貫穿管路等部件進(jìn)行拆除以進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。國(guó)內(nèi)外對(duì)于該類結(jié)構(gòu)的密封常以雙組分聚氨酯密封膠加以固定和密封結(jié)構(gòu)，以樂(lè)泰密封膠為主，是一類固化交聯(lián)的聚氨酯，固化后的粘合劑在常見(jiàn)溶劑（如乙二醇、無(wú)鉛汽油等）中需浸泡達(dá)500小時(shí)以上，才能被有效去除，同時(shí)由于膠層較厚且粘結(jié)強(qiáng)度較大且結(jié)構(gòu)受限，使用傳統(tǒng)機(jī)械方法效率低下，而且易造成線束等部件損傷。因此，配制雙組分聚氨酯粘合劑的良溶劑是去除該密封膠的可行方法,且具有一定實(shí)際及理論意義。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法

1.1 材料及設(shè)備

化學(xué)材料：樂(lè)泰U-09FL雙組分聚氨酯密封膠，聚烯烴無(wú)鹵阻燃線纜，化學(xué)溶劑。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電子天平、洛氏硬度計(jì)、紫外可見(jiàn)光譜儀、電子拉力機(jī)橡膠拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。

1.2 聚氨酯密封膠溶脹溶解機(jī)制和實(shí)驗(yàn)

樂(lè)泰U-09FL密封膠為典型的雙組份固化交聯(lián)聚氨酯，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。組分A為聚異氰酸酯樹脂，組分B為多元醇硬化劑。當(dāng)組分A與組分B均勻混合時(shí)，異氰酸酯與醇羥基進(jìn)行聚合反應(yīng)，形成氨基甲酸酯（—NHCOO—）共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，以此形成AB雙組分交聯(lián)固化聚氨酯。

聚合物溶解是一個(gè)通過(guò)溶劑吸收使聚合物膨脹的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段：先是分子量小、擴(kuò)散速率快的溶劑分子向高聚物中滲透，使高聚物體積膨脹，即溶脹，然后才是高聚物分子向溶劑中擴(kuò)散、溶解，當(dāng)聚氨酯密封膠被化學(xué)溶劑溶脹溶解時(shí)，可軟化密封膠并降低粘合力。密封膠的化學(xué)構(gòu)成是上面介紹的交聯(lián)聚氨酯高分子，而無(wú)鹵阻燃線纜外層保護(hù)套主要化學(xué)成分為聚烯烴（聚乙烯）高分子材料，兩種材料的化學(xué)成分及化學(xué)性質(zhì)具有很大差異。從高分子體系的溶脹溶解角度上講，聚氨酯分子內(nèi)部由于含有強(qiáng)極性的氨基甲酸酯共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，其內(nèi)聚能要遠(yuǎn)大于線纜的聚乙烯體系。交聯(lián)聚氨酯的溶解度參數(shù)（δ=10.0）大于聚乙烯的溶解度參數(shù)（δ=8.0)，根據(jù)“相似相容”原理，兩種高分子體系的良溶劑也是不同的，聚氨酯的良溶劑對(duì)于聚乙烯線纜來(lái)說(shuō)是不良溶劑，對(duì)線纜的溶脹溶解作用較弱，進(jìn)而可利用溶解度參數(shù)9.5＜δ＜10.5的溶劑實(shí)現(xiàn)聚氨酯密封膠的選擇性溶脹溶解。

圖1 樂(lè)泰密封膠組分化學(xué)結(jié)構(gòu)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

溶脹實(shí)驗(yàn)中，等質(zhì)量的塊狀固化雙組分聚氨酯密封膠分別浸泡在配置溶劑中1.5小時(shí)和12小時(shí)，分別測(cè)定溶脹前后塊狀聚氨酯的質(zhì)量，并計(jì)算溶脹度，溶脹度大的溶劑為良溶劑。其計(jì)算公式如下：

溶脹度=（浸泡后質(zhì)量-浸泡前質(zhì)量）/浸泡前質(zhì)量×100%

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，從聚氨酯的良溶劑中（四氫呋喃、氯甲烷、二氯甲烷、丙酮等）選擇單一組分，將密封膠塊分別浸泡在承裝了不同溶劑的5個(gè)玻璃容器中，根據(jù)以上所述溶脹度和軟化程度（力學(xué)性質(zhì)）綜合考量溶劑的有效程度，結(jié)構(gòu)由表1給出。表中“○”表示經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的單一組分或多組分溶劑浸泡后，洛氏硬度降低為原有雙組分聚氨酯密封膠的50%以下，并且溶脹度大于等于10%；“×”表示未能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)的情況。

從表1不難看出，塊狀聚氨酯密封膠在一些特定的良溶劑中浸泡1.5小時(shí)后發(fā)生溶脹，達(dá)到有效軟化易于去除的目的。再?gòu)乃臍溥秽?、二甲基溶纖劑、二氯乙烷、二氯甲烷、吡啶等聚氨酯良溶劑中，選擇多種組分溶劑，按比例配制即可得到混合溶劑。兩種溶解性能和使用范圍不同的溶劑(包括水)混合所得到的溶液，大幅改善了其溶解能力，使各溶劑的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，更有效地溶解和清除各種污垢。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終確定了由二氯甲烷、四氫呋喃和二丙酮醇等成分配比配方。在上述配方溶劑中，還加入體積分?jǐn)?shù)10%～70%的液體石蠟，增加溶劑的粘稠度，大幅降低溶劑的揮發(fā)速率，從而減小毒性?；瘜W(xué)溶劑法去除密封膠實(shí)驗(yàn)操作前，選取4個(gè)柱形中空筒固定在支座上，筒底部用不干膩?zhàn)用芊獠⒕巯N無(wú)鹵阻燃線纜固定在不干膩?zhàn)又?隨后在中空筒內(nèi)分別注入樂(lè)泰U-09FL雙組分聚氨酯粘合劑，常溫下自然干燥48小時(shí)。將所配置化學(xué)溶劑傾倒于筒內(nèi)密封膠頂部，浸泡5小時(shí)，在溶劑的作用下，密封膠軟化，形成顆粒狀，同時(shí)降低了密封膠與鋼筒內(nèi)壁的結(jié)合力，用力提拉線纜，即可將密封膠和線纜整體與管壁分離。在溶劑配方中，添加其他高分子增稠劑可以調(diào)配溶劑的粘度，以適應(yīng)不同施工條件要求。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：聚氨酯密封膠厚度為40mm的1：1線束模型溶脹時(shí)間為3小時(shí)，實(shí)際拆除時(shí)間為10分鐘；厚度為60mm的1：1線束模型溶脹時(shí)間為5小時(shí)，實(shí)際拆除時(shí)間為15分鐘。實(shí)際拆除時(shí)間是指除等待時(shí)間以外的真實(shí)拆除操作時(shí)間。

表1 樂(lè)泰U-09FL雙組分聚氨酯在部分單組份有機(jī)溶劑中的溶脹程度對(duì)比

3 線纜無(wú)損測(cè)試

3.1 化學(xué)性能測(cè)試

線纜浸泡于上述配方的試劑中12小時(shí)后取出，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)前后試劑中是否含有聚烯烴等電纜線皮成分，結(jié)果如圖2所示。通過(guò)試劑浸泡線纜前后峰位的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)浸泡過(guò)的試劑中沒(méi)有出現(xiàn)新的峰值，說(shuō)明沒(méi)有新物質(zhì)的加入。這表明該溶劑未能溶解聚烯烴無(wú)鹵阻燃線纜中的有效成分。

3.2 力學(xué)性能測(cè)試

首先設(shè)置浸泡于聚氨酯溶解試劑前后的線皮對(duì)照實(shí)驗(yàn)組。切割相同形狀大小的電纜線皮力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣2組，一組浸泡于密封膠良溶劑中12小時(shí)，另一組不浸泡。實(shí)驗(yàn)在電子拉力機(jī)橡膠拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上完成，相應(yīng)的載荷-形變曲線如圖3所示?？梢钥闯觯萸昂髢山M線皮斷裂強(qiáng)度和彈性模量均在誤差范圍之內(nèi)相同，兩組線皮的拉伸力學(xué)性能一致。這表明電纜線纜外皮經(jīng)過(guò)試劑長(zhǎng)時(shí)間浸泡后，力學(xué)性質(zhì)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性改變。

圖2 浸泡實(shí)驗(yàn)前后試劑紫外可見(jiàn)光譜吸收?qǐng)D譜

圖3 線皮浸泡12小時(shí)前后載荷-形變曲線圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文使用選擇性溶脹溶解法制作配方試劑在線纜不受損害的前提下，可以實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚氨酯密封膠與金屬車體快速分離。該方法簡(jiǎn)單易行，可大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于上線口較小，缺乏操作空間且線纜走線復(fù)雜的情況。同時(shí)，該方法對(duì)于大多數(shù)的固化聚氨酯都有著廣泛的適用性，為快速溶解去除聚氨酯粘合劑提供了行之有效的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]瞿金清，涂偉萍，陳煥欽等，雙組分水性聚氨酯涂料的合成與表征， 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，2002，（2）：212-216.