你当前所在的位置: 主页 > 新闻中心 > 正文

先进高分子材料在轨道交通中的应用

更新时间:2021-11-23

  随着轨道交通车辆运行速度的不断提升,车辆运行平稳性和乘坐舒适性的需求进一步增加,而且人们对阻燃、环保、轻量化、减振降噪提出了更高的要求。因此,越来越多的高分子材料在轨道交通中得到使用。以下列举一些在轨道交通中常用的先进高分子材料。

  与通用橡胶相比, 聚氨酯具有更加优异的耐磨性和韧性,以“耐磨橡胶”著称。由于聚氨酯分子具有可定制性,通过控制聚氨酯的组成和结构,使其向功能化和高性能化方向发展。

  目前, MDI聚氨酯微孔弹性体减振垫板和聚氨酯弹性体伸缩缝已经成功应用于中国高速铁路。

  聚氨酯复合材料轨枕兼具木制轨枕和混凝土轨枕的优点 , 同时弥补了二者缺陷,不仅具有优异的力学性能、弯曲强度与剪切强度,而且可通过弹性形变消减振动、降低噪声、提高行车舒适性和安全性、保护道床等。同时, 聚氨酯轨枕还具有绝缘性好、绝缘电阻高、无需设置绝缘垫板的优点。

  有机硅是指含有Si—O键且至少有1个有机基团直接与硅原子相连的化合物,其结构既含“有机基团”,又含“无机结构”,所以兼具有机和无机的性能。

  有机硅材料可以在-70 ~150℃长期使用并且有优异的电气绝缘性能、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味等特点,尤其是有机硅材料的阻燃和无毒的特点,使得其在轨道交通的应用日益广泛。

  目前,有机硅泡沫代表产品有座椅座垫、靠垫和地铁地板减振垫。有机硅泡沫用作地板减振垫,在减振效果良好的同时,还起到阻隔声桥的作用,具有良好的降噪效果。目前国内技术正在迅速发展,逐步实现国产化。

  随着轨道车辆座椅、座垫更高的阻燃性需求增加,目前, 中车唐山轨道客车和中车长春轨道客车研制的部分出口型轨道车辆和中车青岛四方研制的京雄高铁,其商务座均采用了有机硅泡沫座椅、座垫。

  此外,中国香港地铁以及北京、上海的新机场示范线大巴均采用有机硅材料,国外部分轨道交通装备也逐步要求其座椅采用有机硅泡沫材料。

  尼龙作为高铁扣件基础材料已得到广泛应用。为保障高速铁路在高寒地区安全运行,扣件须满足更高要求,特别是低温耐疲劳性能。因此,对尼龙的低温韧性、加工流动性及对玻纤等填充物的浸润性和包覆性提出了更高要求。

  目前高性能尼龙制备的铁路扣件等成功应用于沪昆、成渝、汉孝、渝万等高速铁路线路和中南铁路大通道、张唐线等重载线路以及长沙地铁上。

  芳纶为芳香族聚酰胺纤维的简称,由杜邦发明,具有耐热、阻燃、轻质高强和耐磨性好等优点。间位芳纶产品在高端电气绝缘和轻量化蜂窝结构方面有着广泛的用途,目前已成为电机电器和电力传输等领域的重要基础材料。

  高品质芳纶是轨道交通中大功率电机、变压器、电气设备中的关键主绝缘材料,在绕包绝缘、槽绝缘、匝间绝缘等区域均有应用。特别是在高速动车组的电机与变压器中,绝缘体系用量巨大。国外商业化的间位芳纶纸主要包括杜邦的Nomex和日本帝人。

  目前国内完成了芳纶产品开发,实现了层压板材、绝缘纸、芳纶蜂窝纸等多种产品在轨道交通等多领域应用。

  复合材料主要指纤维增强复合材料和夹层结构复合材料,具有质量轻、强度高、耐疲劳、耐腐蚀等特点。

  目前,国内轨道交通复合材料主要应用于内饰件等非承载结构中,其中司机室内饰、司控台、头罩、客室座椅面、侧墙板、顶板、门立柱罩等结构均使用玻璃纤维复合材料。

  随着铁路向高速化、安全化、轻量化的方向发展,高分子材料起的作用越来越重要。轨道交通系统将成为未来改性塑料发展的重要领域,高性能尼龙复合材料已成为其中最具发展前途的应用产品。

  磷酸氢锆因其特殊性质可添加到树脂,PP,PE,PVC,ABS,PET,PI,尼龙,塑料,胶黏剂,涂料、油漆、油墨、环氧树脂、纤维,精细陶瓷等材料中,增强材料的耐高温,阻燃,防腐蚀,抗刮擦,增加韧性与拉伸强度等。主要有以下优势:

  由阻燃剂中的P-O形成的PO*自由基可以扑捉空气中较为活泼的O和OH自由基,在一定程度上可以降低限定空间内的氧含量,使燃烧的链式反应终止.而磷酸锆在高温下会分解出结晶水,带走一部分的热量,并催化成炭,改版炭层结构,阻隔氧气的进入,从而达到阻燃效果。

  2. 在复合材料燃烧时,ZrP 会释放出结晶水,降低了气相燃烧区中可燃物的浓度并吸收大量的热量,延缓聚合物基体热分解并降低燃烧速度;

  3. 阻燃剂与ZrP分解的产物能形成保护膜覆盖在聚合物表面,不仅能阻隔聚合物降解产生的挥发性产物向气相的传质过程,而且也阻隔了气相燃烧产生的热量向凝聚相的反馈。

  4. 其层间含有 Lewis 酸点和 Bronsted 酸点,具有协同增效作用,促进成炭,同时对炭化层也起到固定和增强作用。同时固体酸对烟气具有高效吸附和催化转化作用,可明显减少烟气的产生。

  1)、添加磷酸锆后PP性能改善如下:有机改性磷酸锆是采用十八烷基二甲基叔胺(DMA)对α-Zrp进行改性,制备了有机修饰的磷酸锆(O-Zrp),并将其与聚丙烯(PP)熔融共混制备 了PP/O-Zrp复合材料。利用X-射线衍射(XRD)结果表明与纯α-Zrp相比,DMA修饰α-Zrp的层间距由0.8nm扩展到2.9nm;PP/O-Zrp复合材料的XRD结果表明0-Zrp的加入使PP相生产了β晶型,且随着磷酸锆含量的增加,β晶型的含量也增加。力学性能测试表明复合材料力学性能均有不同程度提高。

  2)、添加有机修饰的后的O-ZrP对PP的改进(对比与直接添加α-磷酸锆)如下:

  3)、20%APP/PER(聚磷酸铵/季戊四醇)+3%的ZrP,直接混合以后添加到PP中挤出,阻燃达到V0 4)、TPE:MPP( 三聚氰胺聚磷酸盐 ,膨胀型)+2% 磷酸锆 65A TPE 氧指数≥25% 5)、2.5%的磷酸锆与22.5%的IFR体系配合时,可使PP复合材料的LOI值高达37%,阻燃等级达到UL 94V-0级

  拉伸模量:添加量为1%,2%,4%时分别提高94%,106%, 111%;返回搜狐,2021年广西知识产权发展研究中心公开招聘查看更多


友情链接:
Copyright 2018-2021 主页 版权所有,未经授权,禁止转载。