轨道车辆贯通道地板革密封用胶性能研究

吴启勇，蔡洋涛，李清泉，陈鋆，张鸿飞，张玲玉，吴梦杰，郭旗龙，王水锋，朱敏铭，张彧贤，张敬芬，巢高益

摘要：轨道车辆贯通道是车厢之间的软连接部位，在列车运行时需要承担较大的变形，尤其是列车过弯道时会有较大的摆幅和振动，容易造成地板革与金属脚踏板间密封胶层开裂、脱胶等不良或失效的问题，所以贯通道部位的密封用胶在性能上需要满足特定的使用要求。实验通过系统对比三款贯通道密封胶的本体性能与基材的粘附性能，同时结合特定的老化条件等来进行综合分析差异与评价，总结出优选的用胶方案。

关键词：贯通道；密封胶；本体性能；粘附性

中图分类号：TQ436+.6文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）12-0054-04

Study on the performance of adhesive used for sealing the floor leather of rail vehicle gangway

WU Qiyong1，CAI Yangtao1，LI Qingquan1，CHEN Jun1，ZHANG Hongfei1，ZHANG Lingyu1，WU Mengjie1，GUO Qilong1，WANG    Shuifeng1，ZHU Minming1，ZHANG Yuxian2，ZHANG Jingfen2，CHAO Gaoyi2

（1.CRRC Hangzhou Co.，Ltd.，Hangzhou 311223，China；2.Yifa new Materials Institute （Jiangsu） Co.，Ltd.，Changzhou 213011，Jiangsu China）

Abstract：The gangway of rail vehicles is a soft connection part between carriages，which needs to bear significant deformation during train operation，especially when the train passes through a bend，there will be significant swing and vibration，which can easily cause to cause the cracking and degumming of the sealing adhesive layer between the floor leather and the metal foot pedal.Therefore，the sealing adhesive for the gangway needs to meet specific usage requirements in terms of performance.In the experiment，the body performance of the three through-channel sealants was systematically compared with the adhesion performance of the substrate，and the differences and evaluations were comprehensively analyzed and evaluated in combination with specific aging conditions，and the optimal glue scheme was summarized

Key words：gangway;sealant;body performance;adhesion

轨道车辆贯通道地板革与金属踏板密封胶在轨道车辆制造中发挥着重要作用[1]。它们可以提供良好的密封效果，保证车辆的安全性和可靠性，并提高乘坐舒适度。轨道车辆贯通道地板革与金属踏板密封胶材料的选择和施工工艺的合理性对车辆的性能和使用寿命也有着重要的影响[2-3]。

然而，由于使用环境的复杂性和材料的多样性，轨道车辆贯通道地板革与金属踏板密封胶在实际应用中常常会遇到许多问题，如胶层开裂、脱胶等[4-6]。

为了解决这些问题，本研究对轨道车辆贯通道地板革与金属踏板3款常用密封膠的本体性能、粘附性及耐老化性能等方面进行研究和分析，为轨道车辆贯通道密封胶的选型[7]和应用提供理论支持和实践指导，从而保证轨道车辆的安全性和可靠性。

1实验材料与方法

1.1密封部位结构及工况分析

1.1.1密封结构

轨道车辆贯通道地板革与金属脚踏板之间有压紧结构固定，在界面处需要打上密封胶进行密封和固定，见图1、图2结构图。

1.1.2密封部位工况分析

由于贯通道在车厢间起到软连接的作用，车辆运行过程中的变形主要靠整个贯通道来进行抵消，而车体地板革一侧是固定在车辆地板上的，另一侧脚踏板会随着车辆贯通道摇摆和运动产生较大的变形，密封胶要能保持良好的粘接和密封效果，自身需要有足够的抗拉强度和柔弹性，同时需要牢牢地粘附在地板革及金属踏板边缘上。

由贯通道整体及施工图纸的尺寸可知，密封部位胶缝宽度5～6 mm、深度1.8～2.2mm，粘接密封区域小，变形量大，受力也相对集中，也面临着列车内外高温/高湿+低温的环境条件[8-9]；再者列车在运行时大量的乘客会经过连接密封处，会承受挤压踩踏的影响，同时受运营维保时水基清洁剂等介质影响，综合工况复杂而多变。

1.2试验材料与制备

1.2.1主要原料和仪器

韧驰9795（单组分聚氨酯，PU1），广东普赛达密封粘胶有限公司；卡瑞得135R（单组分聚氨酯，PU2），上海蒂姆新材料科技有限公司；Sika 221（单组分聚氨酯，PU3），西卡（中国）有限公司；乙醇（清洁剂），无锡市展望化工试剂有限公司。

气动胶枪（型号： MA-310V）；温湿度计（型号： Cos-03）；电子万能材料试验机（型号：LD26.105）；大变形引申计（型号：DBX.08）；电热鼓风干燥箱（型号： DHG-9246A）；高低温（湿热）试验箱（型号： STH-040L）；游标卡尺（型号： SF2000）；测厚仪（型号： HD-6）。

1.2.2密封胶试验样件制备

试样类型有3种，分别是拉伸样件、邵A硬度块、胶条剥离样件。

（1）拉伸试样：GB/T  528—2009橡胶拉伸哑铃型2型尺寸，厚度要求（2±0.2）mm；将液态密封胶用模具板刮压成后2 mm的胶层，表面光滑平整，放在温度为（23±2）℃，40%～60%相对湿度环境下固化7 d；

（2）邵A硬度试样：直径大于20 mm，厚2 mm，测试时叠加厚度大于6 mm;

（3）胶条剥离试样：胶条长约120 mm，宽10～12 mm，胶条高度5 mm（基材：地板革、不锈钢，结合表面打磨及不打磨的处理工艺，见表1）；将密封胶在不同的基材表面打成胶条的形状，表面加以修饰，使尺寸符合要求，然后放在温度为（23±2）℃，40%～60%相对湿度条件下7 d至胶层完全固化，见图3所示。

1.3试验方法与测试

1.3.1密封胶本体性能测试

密封胶本体性能测试主要依据GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》及GB/T 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第1部分》的要求进行测试，其中拉伸试验速度为500 mm/min，配合大变形引伸计来测试密封的断裂伸长率。

结合老化条件ISO 9142：2003-D4高低温湿热循环分别老化4周、6周及8周后进行拉伸和邵A硬度的测试，并与老化前的数据进行比较。

1.3.2密封胶与基材粘附性能测试

密封胶粘附性试验，结合不同基材和表面处理工艺进行组合，试验采用胶条剥离测试的方法进行评估[10]，按照ISO 21194：2019《弹性胶粘剂 粘接接头试验 胶条剥离测试》的标准要求进行胶条剥离测试，试验步骤及老化条件如下：

（1）在23 ℃、50%相对湿度环境下，静置7 d，然后剥离试样第1道胶；

（2）在20 ℃水中浸泡7 d，之后在23 ℃、50%相对湿度环境调节2 h，然后剥离试样第2道胶；

（3）在80 ℃烘箱内放置1 d，之后在23℃、50%相对湿度环境调节2 h，然后剥离试样第3道胶；

（4）在70 ℃烘箱内，封闭耐水7 d，之后在23 ℃、50%相对湿度环境调节2 h，然后剥离试样第4道胶。（以上4个步骤为同一块试样试验顺序。）

2结果与分析

2.1密封胶本体性能测试结果及分析

2.1.1密封胶本体性能测试结果

3款密封胶的本体拉伸强度、断裂伸长率及邵A硬度等参数与高低温湿热老化时间有着密切的关系[11-12]，本文通过实测数据绘制了性能变化曲线图，如图4～图6所示。

2.1.2密封胶本体性能测试结果分析

由图4可知，3款密封胶随老化时间的延长，性能有一定的变化，特别是PU1胶在老化6周时有了较大幅度的下降，降幅已经超过5%，达到了7.3%，而PU2和PU3胶强度变化较小，基本在2%以内，说明PU1胶相比PU2、PU3胶在耐湿热老化方面有一定差距。

由图5可知，PU1胶从4周开始就有较大的衰减，降幅达35.1%，但从4周～8周期间变化很小，说明PU1胶的柔韧性在前期已经有了显著变化，耐长期老化性能较弱；而对比PU2胶断裂伸长率，随老化时间出现增大趋势，可能的原因是链段运动[13]，在湿热环境下，这些链段可能会变得更加活跃，更容易进行运动，这种链段运动会导致橡胶在受到拉伸时更容易发生形变，从而增加断裂伸长率；PU3胶随老化进程，断裂伸长率有轻微衰减，但幅度不大，基本在3%以内。说明PU2、PU3胶的柔韧性及抗老化能力要远超PU1胶；而地板革与金属脚踏板间的密封工况，要求密封胶需要至少超过300%[14]的断裂伸長率，显然老化后的PU1胶就不能满足使用要求了。

由图6可知，3款胶中PU2胶硬度最低，相对更软一些；PU1和PU3胶硬度随老化时间的增加，硬度也有增大的趋势，PU1胶增幅高于PU3胶，而随着密封胶的硬度增加，胶的柔软程度也就下降了，从而也影响胶的变形能力。值得注意的是PU2胶的邵A硬度，随着老化时间的增加，硬度反而是下降，趋向于更柔软，这与断裂伸长率增加形成了较一致的结论。

2.2密封胶粘附性测试结果及分析

2.2.1测试密封胶与基材间的粘附性

本实验还考虑了不同的表面处理方法，增加了打磨工序，进一步对比现有表面处理工艺的差异[15-16]，试验结果如表2所示。其中粘接破坏类型参考GB/T 16997—1997《胶粘剂主要破坏类型的表示法》，AF、CF、SCF分别代表粘附破坏、内聚破坏、近壁内聚破坏。

2.2.2密封胶粘附性测试结果分析

（1）基材——地板革：PU1胶在第2步20 ℃泡水7 d及封闭耐水7 d后胶条剥离测试出现了20%～80%粘附破坏，评价等级[17]为2～4级，说明PU1胶在此种工况下粘附力显著减弱；其他2款胶，破坏模式达到98%内聚破坏，粘附效果依然良好，能够满足密封和粘接要求；放到车辆运行的使用场景，如果密封部位长时间存有水或其他介质，PU1胶相比PU2、PU3胶的粘附性能衰减较大，密封受到影响，极端情况下有脱胶失效的风险。从表面处理工艺来看，打磨适当增加了密封胶的接触面积，可以有效降低70 ℃封闭耐水的破坏程度，但对于常温泡水下粘附性能的提升不明显；

（2）基材——不锈钢：不锈钢表面张力[18]要高于地板革，故在不锈钢表面，密封胶有更好的粘附性，但PU1胶在第2步常温泡水7 d后依然出现了30%～50%的粘附破坏，评级为3级，严重影响密封性能；而其他2款胶在各老化阶段基本保持98%～100%的内聚破坏，粘附效果良好，满足使用要求。

介于不銹钢表面的良好粘接和粘附性能，在不锈钢表面进行额外的打磨处理，整体效果提升不明显。

3结语

（1）贯通道地板革与金属踏板密封胶在保持一定强度的同时需要更高的柔韧性，老化后的断裂伸长率需要达到300%以上，PU1胶在经历高低温湿热老化后本体邵A硬度已超过50 HA，而拉伸强度及断裂伸长率都有显著的衰减，柔韧性能变差，与PU2及PU3胶相比，运用的风险较高；

（2）从粘附性上观察，泡水老化后的PU1胶在两种密封基材上达到了80%粘附破坏，而其他两款胶则能达到1级的评价标准，说明PU1胶在耐水耐介质方面不如PU2及PU3胶，在长期的高湿条件下对密封效果有显著影响；

（3）打磨表面处理工艺对于3款PU胶的粘附性改善提升不明显，可以采用不打磨的工艺方法；

（4）介于老化后PU2、PU3胶依然有良好的本体性能及粘附性，满足地板革与金属踏板间的密封要求，推荐此2款胶可以正常使用。

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