摘要：研究了環保的低泡高效去機械油表面活性劑復配體系，在其基礎上開發了Ⅰ型和Ⅱ型兩種動車組外表面清洗劑。試驗確定了兩種清洗劑的配方組成分別為：Ⅰ型：檸檬酸鈉2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，H57683%~5%，IS1361%~2%，水余量;Ⅱ型：檸檬酸2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，檸檬酸緩蝕劑1-2%，IS1361%~2%，水余量。經國家鐵路產品質量監督檢驗中心檢測，兩種清洗劑洗凈力分別為98%、95%，對45號鋼、H-62黃銅、LY-12鋁有很好的緩蝕作用。各項指標均符合Q/CR468-2015《動車組外表面清洗劑》的要求。此兩種清洗劑低泡易漂洗，便于機械化操作，提高清洗效率。

　　關鍵詞：低泡;環保;動車組外表面;清洗劑;洗凈力;腐蝕性

　　0引言

　　高鐵網絡是中國交通運輸體系中的骨干網絡和國家重大民生工程，高鐵建設是促進經濟增長、優化區域發展空間的重要手段。中國自2008年以來，高鐵營業里程已超過2.9萬km，遠遠超過世界其他國家高鐵營業里程的總和。中國每年通過高鐵出行的旅客人數達到8億人次。由于高鐵動車組行駛速度快，車體與空氣摩擦力大，導致氣流分離，形成較大負壓，使得大量灰塵、粘土以及輪軌摩擦產生的鐵屑、碳粉等粘附動車組外表面。

　　另外，快速行駛的列車與蚊蠅飛蟲相撞，其破碎的軀體使動車表面殘留蛋白質等各種有機物，使車體污垢成分更加復雜。污垢的累積不僅會影響動車的美觀，而且會增大動車與空氣的摩擦力，增加了動車組的能耗。還能導致漆膜光澤度降低和漆膜硬度下降，從而降低漆膜對車體結構的保護作用，嚴重的還會引起點腐蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕發生，危及動車運行的安全。

　　因此，動車組外表面的清洗是防止動車組腐蝕的有效措施之一。隨著鐵路和城市軌道交通新型動車組的使用，要求大幅提高車輛、線路的利用率，縮短車輛清洗時間，減輕工人清洗的勞動強度。為此，車輛段紛紛引入了動車組外皮專用自動清洗設備，開始采用動態的機械清洗方式。

　　與過去的靜態手工清洗相比，動態清洗對清洗劑有更高的要求。為適應動車組外表面清洗的機械化，提高清洗效率，縮短維護時間，提升動車組的利用率，本研究基于環保低泡表面活性劑的復配體系，開發了低泡高效環保的兩種類型清洗劑。經國家鐵路產品質量監督檢驗中心檢測，洗凈率分別為98%和95%。各項指標均分別符合Q/CR468-2015《動車組外表面清洗劑》兩類清洗劑的要求。

　　1實驗

　　1.1試劑與原料

　　(1)表面活性劑。

　　根據相關文獻，從國內外知名公司選擇了去機械油性能較好的低泡非離子表面活性劑，準備進行油污分散試驗。根據先關文獻，非離子表面活性劑與合適陽離子表面活性劑復配，可發揮優異的去污功效。因此選擇了陽離子表面活性劑及非離子與陽離子表面活性劑復配物。

　　陽離子表面活性劑與試驗篩選出的非離子表面活性劑進行復配，考察其去污的增效性能。非離子與陽離子表面活性劑復配物直接進行油污分散試驗，與單一非離子及試驗的非離子與陽離子復配體系進行比較，賽選出適合的表面活性劑復配體系。

　　(2)洗滌助劑。

　　根據相關文獻及動車組外表面污垢特點，考察了檸檬酸、檸檬酸鈉、綠色螯合劑GLDA、DTPA5Na、MGDA;分散劑PAA、PVP、PEG400、PAM、Alcosperse747(AkzoNobel);根據相關研究，考察了適合清洗包含鋁、銅及鋼材等材料所需的緩蝕劑，H5768(聚三元羧酸酯，河南道普商貿經銷)、羧酸胺IT(Clariant)、檸檬酸緩蝕劑(自制)、BTA(苯丙三氮唑，棗莊凱瑞化工)、甲基苯丙三氮唑、IS136(陜西石油化工研究設計院)。

　　1.2試樣及前處理

　　表面活性劑工作液：用去離子水配制質量百分濃度為0.75%的待測表面活性劑或表面活性劑復配體系的工作液。清洗劑樣品工作液：用去離子水配制質量百分濃度為5%的清洗劑水溶液。

　　污垢配制：按照Q/CR468-2015《動車組外表面清洗劑》方法分別稱取化學純的6g氧化鐵紅(GB/T1863-A-Ⅰ-1-V1-a，200目)、6g氣相二氧化硅(GB/T20020-A50，200目)、2g氫氧化鋁(GB/T4294-AH-1，200目)和6g硅藻土助濾劑(GB/T24265-SYBS-10，60目)，混合后充分研磨，用200目標準分樣篩篩取磨料，置于燒杯中并加入80g機械油(GB/T7631，13-L-AN32)攪拌，使固體顆粒與機械油充分接觸并混合均勻。

　　油漆涂膜試片：按照Q/CR468-2015將45號試片(50mm×25mm×5mm，天津濱海金永金屬試片有限公司)打磨、除油處理后涂覆一層20~30μm厚的聚氨酯色漆，自然干燥7天。

　　油漆涂膜試片染污：按照Q/CR468-2015將制好的油漆涂膜試片用無水酒精洗凈，干燥后稱重，記為m0(精確至0.1mg)。將稱量后的試片平放在干凈的濾紙上，單面均勻涂覆污垢(涂覆面積約45mm×25mm，每片試片污垢涂覆量為(0.08±0.02)g)，并用濾紙擦去試片兩側和底邊多余的污垢。稱重。

　　金屬試片：按照Q/CR468-2015將45鋼、H-62黃銅、LY12鋁(50mm×25mm×5mm，天津濱海金永金屬試片有限公司)分別用300號砂紙打磨，并用丙酮、無水乙醇清洗干凈，干燥后，稱重。準備緩蝕試驗試用。市售清洗劑樣品(清洗現場取樣Ⅰ型為綠色透明液體，Ⅱ型為紅色透明液體，試驗中分別記為Ⅰ-M，Ⅱ-M)。

　　1.3試驗

　　(1)依據JB/4323.2—1999方法，進行油污在清洗液中分散的試驗：準確量取40mL工作液于100mL的具塞量筒(截面積4.9cm2)中，蓋塞，置于恒溫(25℃)水浴，向具塞量筒中試液逐次滴加油2.2配制的污垢至3.0g，每滴加0.2g，用HVS-10M垂直振蕩器(振幅6cm，頻率120次/min)振蕩1min后，打開量筒塞排氣，再蓋好塞子，觀察清洗液泡沫情況、乳液均勻性、穩定性及油污乳液在量筒壁的附著情況。

　　(2)擺洗試驗。將2.2配制好的清洗劑工作液，分裝于3個搪瓷缸(每缸600mL)中，同時放入(40±2)℃的恒溫水浴中。待溶液溫度穩定后，將帶污垢的試片夾到擺洗機的夾具上，并全浸于溶液中，靜置5min后立即開始擺洗(頻率40次/min，擺動距離50mm，下同)，擺洗5min后放入(40±2)℃的去離子水中繼續擺洗30s，擺洗后將試片放入(50±2)℃烘箱中烘干，冷卻后稱重，計算洗凈力。

　　(3)漂洗試驗。將2.2配制好的清洗劑600mL工作液搪瓷缸中，同時放入(40±2)℃的恒溫水浴中。待溶液溫度穩定后，將油漆涂膜試片夾到擺洗機的夾具上，全浸于溶液中，5min后取出，室溫晾置10min，放入(40±2)℃的去離子水中擺洗30s，擺洗后將試片放入(50±2)℃烘箱中烘干，冷卻后觀察清洗劑在試片表面的殘留情況。

　　(4)腐蝕試驗。按照Q/CR468-2015《動車組外表面清洗劑》，將2.2配制好的清洗劑工作液放入3個搪瓷缸中，每缸600mL，同時放入(40±2)℃恒溫水浴中，達到溫度后，每缸放入2.2處理好緩蝕試驗用的3種試片各1片，試片懸掛并全浸于試驗溶液中，相互間不可接觸，加蓋靜置4h后取出試片，立即用清水沖洗，再用無水乙醇清洗2遍，熱風吹干后放入干燥器中冷卻，觀察試片表面狀態。并稱重，計算腐蝕率。

　　1.4測試與表征

　　按照Q/CR468-2015《動車組外表面清洗劑》對研制的清洗劑的各項指標進行測試:外觀、溶液pH，金屬腐蝕性、漂洗性、穩定性、水溶解性、洗凈力、對油漆涂膜的影響性，并與市售產品進行了對照。

　　2結果與討論

　　2.1表面活性劑體系的確定

　　按2.2分別配制低泡非離子表面活性劑及非離子與陽離子表面活性劑復配物的工作液，按2.3試驗方法滴加2.2配制的污垢，考察各表面活性劑在25℃下對污垢的分散情況及體系的泡沫性能。對污垢分散性能較好的低泡表面活性劑有：PluronicLF901、SKYINLF205、FMEE2409、ME561。

　　其中以ME561泡沫最低，消泡最快。特別地，GenapolED3060具有優異的抑泡性。Berol226、REWOQUATCQAL100、S3804不屬于低泡體系。因此選擇ME561為低泡非離子表面活性劑，GenapolED3060為抑泡劑。經試驗確定兩者加量為ME561：6%~8%，GenapolED3060：0.6%~1%在3.1確定的表面活性劑工作液中添加陽離子表面活性劑，以改善體系的去污作用。經試驗確定868泡沫最低，且可以改善污垢中氧化鐵紅等粉劑污垢的掛壁性。經試驗確定868加量為0.6%~0.9%。

　　2.2洗滌助劑的確定

　　檸檬酸對鐵銹有很強的絡合作用，GLDA對金屬離子有很好的絡合作用，且綠色環保，檸檬酸與GLDA復配更能有效去除污垢中的金屬離子。且試驗中發現GLDA較其他螯合劑對材料的腐蝕性較小，因此選用了檸檬酸與GLDA復配。對中性偏堿性配方用檸檬酸鈉替代檸檬酸，以減少中和環節。試驗確定檸檬酸(鈉)1%~3%，GLDA3~5為最佳。

　　由于污垢中含有較多的粉塵，清洗中容易再沉積，形成二次污染。因此需要添加抗再沉積性、分散性能好的聚合物，經試驗，選取了PAA，加量為0.5%~1%。Ⅰ型清洗劑選用緩蝕劑主要考慮銅緩蝕劑BTA、鋼緩蝕劑H5768及螯合劑緩蝕劑IS136，通過2.3試驗確定了其加量分別為BTA0.5%，H5768：1%~3%，IS136：1%~2%。Ⅱ型清洗劑為以檸檬酸為酸性環境的酸性體系，加入檸檬酸緩蝕劑：1%~2%，IS136：1%%~2%。

　　2.3動車組外表面清洗劑配方

　　經試驗確定動車組外表面清洗劑配方如下：

　　(1)動車組外表面清洗劑Ⅰ型：檸檬酸鈉2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，H57683%~5%，IS1361%~2%，水余量。

　　(2)動車組外表面清洗劑Ⅱ型：檸檬酸2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，檸檬酸緩蝕劑1%~2%，IS1361%~2%，水余量。

　　兩種清洗劑為淺黃色透明液體，在室溫(約28℃)，40℃，冰箱冷藏(約2℃)放置15天均保持透明液體，冰箱冷凍(約-10℃)15天，樣品凍結，室溫下恢復解凍后為淺黃色透明液體。可認為其穩定。原液及工作液濁點均>40℃。抗硬水強。

　　2.4動車組外表面清洗劑性能測定

　　外觀：動車組外表面清洗劑Ⅰ型和Ⅱ型均為淺黃色透明液體。穩定性：兩型清洗劑樣品在-2℃和42℃放置24h，-2℃下放置樣品凍結，室溫解凍后恢復淺黃色透明液體。42℃下放置樣品外觀保持不變。樣品穩定性好。水溶解性：用自來水配制5%的工作液，靜置4h，保持清亮。

　　市售清洗劑水溶解性略差，透明度均較差。而本研究的清洗劑水溶液無色透明。工作液pH：Ⅰ型pH8.4;Ⅱ型pH2.73。洗凈力：按照2.3分散試驗，對照本研究清洗劑與市售清洗劑工作液對油污的分散性。

　　本研究Ⅰ型清洗劑工作液泡沫可快速消退，市售清洗劑泡沫較多，且泡沫消退后可清洗看出有較多污垢掛壁。看出本研究Ⅱ型與市售Ⅱ型清洗劑對油污的分散及泡沫情況。本研究Ⅱ型清洗劑工作液泡沫可快速消退，市售清洗劑泡沫較多，且泡沫消退后可清洗看出有較多污垢掛壁。

　　3結論

　　(1)選擇了合適的低泡表面活性劑與陽離子表面活性劑的去油污體系，在其基礎上根據相關標準研制了兩種型號的動車組外表面清洗劑，其配方為：動車組外表面清洗劑Ⅰ型：檸檬酸鈉2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，H57683%~5%，IS1361%~2%，水余量;動車組外表面清洗劑Ⅱ型：檸檬酸2%，BTA0.5%，GLDA3%~5%，PAA0.5%~1%，ME5616%~8%，ED30600.6%~1%，8680.6-0.9，檸檬酸緩蝕劑1%~2%，IS1361%~2%，水余量。按標準做了各項性能檢測，所開發的產品另經國家鐵路產品質量監督檢驗中心檢測，各項指標均符合標準。

　　(2)該清洗劑去污力強，洗凈力達98%和95%，對鋁、45號鋼、H-62黃銅有很好的緩蝕性能，且對油漆涂膜無影響。

　　(3)該清洗劑綠色環保，低泡易漂洗，更適合機械化操作，提高清洗效率。

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　　摘要：城市軌道交通供電系統是軌道交通系統必不可少的組成部分。它不僅為列車提供電能，同時也為軌道交通車站提供動力照明用電。為防止由供電系統出現故障所造成的交通運輸中斷所帶來的巨大損失，保證軌道交通供電系統的可靠和安全就需要為供電系統配置的繼電保護裝置。