本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及水性透明耐蚀涂层钢轨及其制备方法。
背景技术：
作为轨道结构的重要部件，钢轨的质量直接影响铁路的行车安全和使用寿命，钢轨的腐蚀是致使钢轨伤损和失效的主要原因之一。通常情况下，铁路用钢轨在钢铁企业生产出厂后，需经过铁路运输(或海上交通运输)到用户，用户还需要焊接成长轨条后堆放，再用长轨车运输到铁路线路上进行铺轨，铺轨后到铁路正式运营一般还需一年多的时间，轨道交通钢轨的腐蚀不仅会造成巨大的经济损失，同时使运行系统存在严重的安全隐患。因此重视钢轨腐蚀问题，延缓腐蚀危害，对铁路运输系统的发展非常重要。
对于克服钢轨表面腐蚀问题，通常采取以下几种方法：(1)阴极保护方法；(2)有机防腐涂料保护方法；(3)采用电弧或火焰喷涂锌、铝或锌-铝合金的方法；(4)在钢轨钢材中加入cr、mo、cu、ni、p和re等合金元素以提高钢轨的耐腐蚀性能。由于钢轨腐蚀机理本身的复杂性、同时对腐蚀防护技术的系统性、可操作性、环境友好、有效性及低经济成本等的严格要求，目前国内外均没有可以大规模推广使用的提高钢轨耐蚀性能的方法。
涂抹防腐涂料是一种常见且应用广泛的防腐蚀方法，钢轨表面主要有有机、无机、及无机-有机复合涂层，但是通常在涂覆前需对钢轨表面锈蚀进行除锈处理，此外，对于耐蚀钢轨表面的美观，环保及生产过程中涂料的快干需求也鲜有报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种不需进行除锈处理，即可使涂层钢轨具有快干、透明，耐腐蚀特点的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法。该方法包括如下步骤：
a、以质量百分比计，将60～70％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、0.8～1％阴离子水溶性共聚物、1～3％纳米磷酸锌、1～3％植酸、1～3％亚铁氰化钾和20％～36％水混合，分散，调节ph值至5.5～6.5，即得涂料；
b、去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨表面，室温固化后即得水性透明耐蚀涂层钢轨。
进一步地，步骤a中，所述多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液含多元乙烯基丙烯酸共聚物50～55％wt。
进一步地，步骤a中，所述分散采用超声分散，分散的时间为20～30min。
进一步地，步骤a中，采用amp-95调节ph值。
进一步地，步骤a中，所述阴离子水溶性共聚物为ht-5020分散剂。
进一步地，步骤b中，采用压缩空气去除钢轨表面浮尘。
进一步地，步骤b中，所述涂覆采用喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种。
进一步地，步骤b中，所述固化的时间为20～30min。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种具有快干、透明、耐腐蚀特点的钢轨，该钢轨是由上述方法制备得到的。
进一步地，所述水性透明耐蚀涂层钢轨表面的涂层厚度为30～50um。
本发明的有益效果是：
本发明方法采用多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液，以纳米磷酸锌为防锈颜料，阴离子水溶性共聚物为分散剂，植酸和亚铁氰化钾作为铁锈转化液制备涂料，直接涂覆在钢轨表面，无需进行喷砂除锈处理，大大降低了生产成本和劳动强度。本发明方法采用的涂料固化温度低，在室温下可快速固化，对钢轨基体的机械性能无影响，同时涂料的透光率高，不含有机物，绝缘性好，使钢轨除了具有耐腐蚀性能，还具有快干、透明、环保，且降低铁路杂散电流的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1中涂料在室温条件下固化30min后，钢轨的表面形貌。
图2是本发明实施例1中耐蚀钢轨在盐雾腐蚀72h后，钢轨的表面形貌。
图3是本发明实施例1中耐蚀钢轨在盐雾腐蚀76h后，钢轨的表面形貌。
具体实施方式
具体的，本发明提供了水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，该方法包括如下步骤：
a、以质量百分比计，将60～70％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、0.8～1％阴离子水溶性共聚物、1～3％纳米磷酸锌、1～3％植酸、1～3％亚铁氰化钾和20％～36％水混合，超声分散20～30min，采用amp-95调节ph值至5.5～6.5，即得涂料；
b、采用压缩空气去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨的轨头、轨腰和轨底表面，室温固化20～30min后即得水性透明耐蚀涂层钢轨。
本发明步骤a中，以质量百分比计，采用60～70％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、0.8～1％阴离子水溶性共聚物、1～3％纳米磷酸锌、1～3％植酸、1～3％亚铁氰化钾和20％～36％水制得涂料，该涂料的固化温度低，能使钢轨在生产过程中在室温下快速固化，且涂料中不含有机物，为环境友好型涂料。该涂料的透光率较高，涂覆在钢轨表面可以保留钢轨原色，不改变钢轨的外观。本发明涂料中，以植酸和亚铁氰化钾作为铁锈转化液可以将钢轨表面铁锈转化为防腐底漆，使得该涂料可直接涂覆在一定锈蚀的钢轨表面上，无需进行喷砂除锈处理。该涂料的绝缘性较好，可显著降低铁路杂散电流，不干扰铁路信号。
采用本发明方制备得到的水性透明耐蚀涂层钢轨表面的涂层厚度为30～50um，具有快干、透明，耐腐蚀的优点，使用寿命长。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。其中，多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液购于北京高盟新材料股份有限公司，其余试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
采用本发明方法制备水性透明耐蚀涂层钢轨
a、以质量百分比计，将60％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、1％ht-5020分散剂、1％纳米磷酸锌、1％植酸、1％亚铁氰化钾和36％水混合，超声分散30min，采用amp-95调节ph值至6.0，即得涂料；
b、采用压缩空气去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨的轨头、轨腰和轨底表面，室温条件下固化30min后，用手指轻触涂层表面，无涂层粘到手指，测定钢轨表面涂层的厚度为30um。
涂层的表面形态如图1所示。实干后按gb/t1771-1991色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定方法对上述试样进行耐蚀性能测试，盐雾腐蚀72h后，钢轨表面形貌如图2所示，钢轨表面未出现锈蚀和气泡以及涂层脱落现象。盐雾腐蚀96h后，钢轨表面形貌如图3所示。从图中可以看出钢轨表面出现红锈和大量气泡，涂层开始脱落。基于盐雾腐蚀一天相当于自然环境条件下腐蚀1年方法，该涂层在3～4年内对钢轨表面具有良好的防护作用。
实施例2
a、以质量百分比计，将70％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、1％ht-5020分散剂、1％纳米磷酸锌、1％植酸、1％亚铁氰化钾和26％水混合，超声分散30min，采用amp-95调节ph值至5.5，即得涂料；
b、采用压缩空气去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨的轨头、轨腰和轨底表面，室温条件下固化25min后，用手指轻触涂层表面，无涂层粘到手指，测定钢轨表面涂层的厚度为45um。
实施例3
a、以质量百分比计，将65％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、1％ht-5020分散剂、2％纳米磷酸锌、2％植酸、2％亚铁氰化钾和28％水混合，超声分散30min，采用amp-95调节ph值至6.5，即得涂料；
b、采用压缩空气去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨的轨头、轨腰和轨底表面，室温条件下固化20min后，用手指轻触涂层表面，无涂层粘到手指，测定钢轨表面涂层的厚度为35um。
1.水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、以质量百分比计，将60～70％多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液、0.8～1％阴离子水溶性共聚物、1～3％纳米磷酸锌、1～3％植酸、1～3％亚铁氰化钾和20％～36％水混合，分散，调节ph值至5.5～6.5，即得涂料；
b、去除钢轨表面浮尘，将涂料均匀涂覆在钢轨表面，室温固化后即得水性透明耐蚀涂层钢轨。
2.根据权利要求1所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述多元乙烯基丙烯酸共聚物乳液含多元乙烯基丙烯酸共聚物50～55％wt。
3.根据权利要求1或2所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述分散采用超声分散，分散的时间为20～30min。
4.根据权利要求1～3任一项所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤a中，采用amp-95调节ph值。
5.根据权利要求1～4任一项所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述阴离子水溶性共聚物为ht-5020分散剂。
6.根据权利要求1～5任一项所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤b中，采用压缩空气去除钢轨表面浮尘。
7.根据权利要求1～6任一项所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述涂覆采用喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的水性透明耐蚀涂层钢轨的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述固化的时间为20～30min。
9.水性透明耐蚀涂层钢轨，其特征在于：由权利要求1～8任一项所述的方法制得。
10.根据权利要求9所述的水性透明耐蚀涂层钢轨，其特征在于：所述水性透明耐蚀涂层钢轨表面的涂层厚度为30～50um。
技术总结