非金屬材料站上高鐵“巨人”肩膀

        12月26日，全長2298千米的京廣高鐵全線開通。至此，我國高鐵運(yùn)營總里程已經(jīng)達(dá)1萬千米左右。我國高速鐵路在“十一五”期間從零開始，目前已經(jīng)成為世界上高速鐵路發(fā)展最快、規(guī)模最大的國家。高速鐵路的快速崛起為非金屬化學(xué)材料開辟了一片新天地，國家既定的“十二五”投資和發(fā)展目標(biāo)更為其奠定了良好的市場預(yù)期。

　　根據(jù)《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，到2015年，全國鐵路營運(yùn)里程將達(dá)12萬千米，其中西部地區(qū)鐵路5萬千米左右。基本建成快速鐵路網(wǎng)，營運(yùn)里程達(dá)4萬千米以上，基本覆蓋省會及50萬人口以上城市。“十二五”期間，鐵路固定資產(chǎn)投資的規(guī)模為2.8萬億元，其中2.3萬億元為基本建設(shè)投資，0.5萬億元為設(shè)備等投資。

　　“縱觀軌道交通的發(fā)展歷史，我們可以看到，在軌道交通系統(tǒng)中無論是固定設(shè)施還是移動設(shè)備，它們的每一次技術(shù)創(chuàng)新或技術(shù)進(jìn)步都是以材料或工藝的變革為契機(jī)的。高鐵亦是如此。”中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所研究員祝和權(quán)說。

　　據(jù)了解，化工材料用于高鐵行業(yè)的領(lǐng)域主要有移動設(shè)備和固定設(shè)施。祝和權(quán)說，高鐵時(shí)速在250～350千米，因此高鐵的移動設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)輕量化，而這有賴于大量采用高分子材料及復(fù)合材料?，F(xiàn)在高鐵列車車體鋼結(jié)構(gòu)所選用的材料已由過去單一的碳鋼發(fā)展到耐候鋼、復(fù)合材料等多種材料，國際上日本、德國等許多發(fā)達(dá)國家的鐵路和城軌車輛目前已普遍使用這些新材料和相應(yīng)的制造工藝。我國還計(jì)劃在“十二五”期間建成1~2條復(fù)合材料高速列車車頭生產(chǎn)線。而在列車內(nèi)裝材料上，蜂窩狀結(jié)構(gòu)的高分子材料是車輛減重的發(fā)展趨勢，碳纖維、硼纖維、橡塑材料、發(fā)泡材料及復(fù)合材料是動車組內(nèi)裝的主要材料。

　　“為適應(yīng)高速運(yùn)行中的風(fēng)速和風(fēng)壓，列車門窗的橡膠密封條夾壓力必須大于風(fēng)壓，因此車輛門窗多采用耐寒、耐候、使用壽命長的橡膠密封條，連接棚的材料也一般采用耐候性好的橡膠、塑料或橡塑材料。”祝和權(quán)說。此外，高鐵列車內(nèi)所用材料還有一個(gè)特殊之處——必須滿足阻燃要求，車內(nèi)的紡織用品、橡膠用品、橡塑制品等都要符合這一要求。這為低毒、無煙的高性能阻燃劑帶來了很大的應(yīng)用空間。具有高可靠性的橡膠彈性元件等減震（降噪）產(chǎn)品、黏合劑等制動材料、機(jī)車牽引齒輪潤滑脂等潤滑材料以及阻尼（防腐）涂料等涂裝材料也都被大量應(yīng)用在高鐵列車中。

　　在固定設(shè)施方面，祝和權(quán)說，為提高橋梁的跨越、承載功能，采用新材料，充分發(fā)揮材料效用是必經(jīng)途徑。填充、減震、防水、防護(hù)等方面都少不了非金屬材料的身影。

　　我國高速鐵路采用的板式無砟軌道是世界高速鐵路的主要軌道結(jié)構(gòu)形式之一，具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)高度低、施工效率高、可修復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在其填充材料中，砂漿墊層需要用到瀝青乳液，凸型擋臺則主要由聚醚、異氰酸酯、填料等組成，灌注袋的主要成分是聚脂無紡布。

　　“防水材料的用途范圍也很廣。”祝和權(quán)說。比如隧道防水材料主要包括：防水劑、防水板、止水帶、接縫密封條、密封膠、防水涂料等。僅防水板就有聚乙烯防水板、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）防水板及乙烯-醋酸乙烯與瀝青共聚物（ECB）防水板等。橋面防水材料主要有氯化聚乙烯防水卷材、高聚物改性瀝青卷材、聚氨酯膠黏劑、聚氨酯涂料、聚脲防水層、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)防水層、高性能聚氨酯防水層、伸縮縫材料等。

　　“能夠應(yīng)用在高鐵行業(yè)的非金屬化學(xué)材料品種多而雜，但任何一個(gè)小產(chǎn)品，只要應(yīng)用在高鐵上，用量都是非常大的。”祝和權(quán)說。

　　祝和權(quán)同時(shí)表示，由于高鐵的要求比較嚴(yán)格，目前移動設(shè)備的零部件及材料大部分都是進(jìn)口的，這部分產(chǎn)品的進(jìn)口替代對國內(nèi)產(chǎn)品是一個(gè)巨大的機(jī)會。

　　高鐵列車以后的速度目標(biāo)還將進(jìn)一步提高，大量新技術(shù)、新材料將得到應(yīng)用。新線建設(shè)中所用材料的更新升級以及建成線路的維護(hù)和維修還將產(chǎn)生更大的市場。站上中國高鐵這個(gè)“巨人”肩膀的非金屬化學(xué)材料，將會隨高鐵一同飛馳。