高分子材料在交通運輸中的應用(編輯修改稿)
2025-08-30 07:42 本頁面
【文章內容簡介】 利用PUR軟泡、PVC革和PVC薄膜制備汽車座椅、儀表盤、頂棚、地墊、門內板等以及隨著我國石化行業(yè)的快速發(fā)展和轎車材料國產化進程加速，使我國轎車上塑料應用跨入一個新的發(fā)展水平。目前，我國經濟型轎車單車塑料用量已經達到50～60kg，中高級轎車60～80kg。 目前，我國汽車塑料應用主要包括內飾件、外飾件和功能結構件。內飾件主要有儀表盤、車門內板、雜物箱蓋、座椅、車內頂?shù)?。功能與結構件主要有油箱、散熱器水室、油門踏板、風扇葉片等。外飾件主要有保險杠、檔泥板、車輪罩、導流板等。 （2）機車車輛 自開始采用合成材料以來，纖維增強塑料作為半結構性材料已被大量應用于鐵道機車車輛。從那以后，合成材料就被推廣應用于鐵道機車車輛，甚至在許多應用領域享有優(yōu)先權。 列車特別是高速列車必須實現(xiàn)車輛輕量化，單靠使用金屬材料減輕其自重已經接近極限，所以，主要途徑是大量采用高分子材料及其復合材料。在選用機車車輛用高分子材料時，從安全性、功能性出發(fā)，應該是在阻燃的基礎上向低煙、低毒、高比強度、高比模量的方向發(fā)展。目前碳纖維、硼纖維的應用，各種先進結構形式加蜂窩狀結構的選用是研究的重點。 樹脂基復合材料的夾層結構適用于制造高速列車流線型車頭，其外皮及內皮均采用樹脂基復合材料，其芯部采用有足夠厚度且有絕熱作用的泡沫塑料，這種夾層結構能滿足結構強度、沖擊拉力和隔熱、隔音及易于制成流線型的復雜外型的要求。 與時速高達200km/h以上的高速列車制動相配套的新型制動盤，要求所用材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，符合制動系統(tǒng)的要求，并且配方中應不含有鉛、石棉等有害物質，耐溫達630℃以上。可用高性能樹脂或高性能樹脂基復合材料制作。 機車發(fā)動機冷卻水泵的葉輪和進水接盤，以前多用鐵、鋁、銅等金屬材料制成。由于加工復雜，密度大，且在使用過程中存在嚴重的氣蝕現(xiàn)象，使表面產生麻坑，最后致使金屬脫落，同時，氣蝕現(xiàn)象還會使水泵產生噪音和震動，使工作效率降低、供水量減少?，F(xiàn)在選用PA制作水泵葉輪和進水接盤，不僅避免了氣蝕現(xiàn)象，而且簡化了制造工藝，實現(xiàn)了輕量化，提高了生產效率，降低了成本。也有采用增韌增強聚苯硫醚制作水泵葉輪和進水接盤的。 機車心盤襯墊是高承載車輛部件，在運行狀態(tài)下受縱向、橫向、扭力及動載加速等因素的影響，其受力情況相當復雜，磨耗很大，所以要求所選材料具有高強度、耐熱性、耐寒性且有自潤滑性。通常多選用玻纖增強增韌PA、含油鑄型PA等制作。 采用玻纖氈增強PM制作的機車磨耗板已裝在機車上試運行。 機車內飾件要求有一定的強度，且能阻燃?，F(xiàn)在使用酚醛樹脂(PF)代替不飽和聚酯(UP)，不僅發(fā)煙少，而且無氮、無氯。這種PF/GF復合材料能在200℃下連續(xù)使用，適合于餐車操作間及客車內部裝飾。 此外，夾層結構的復合材料廣泛地應用于列車的門板、地板、天花板等內飾件。用于鐵道車輛制造的組合體常常采用熱固性樹脂，目前市場首選是聚酯。乙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和改性的丙烯樹脂則分享了其余份額。目前按樹脂的種類分，在制造鐵道車輛用合成材料中，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，環(huán)氧樹脂占21%，酚醛樹脂占15%，改性的丙烯酸樹脂占4%，其他樹脂占3%。 另外，聚合物泡沫、軟木或蜂窩材料用于制造質量小、剛性好的板材，已經在鐵路工業(yè)中得到了推廣應用。用于鐵路機車的聚合物泡沫通常是熱固性的，用于制造熱公差較大的組件，熱塑性泡沫也有采用。機車中使用的泡沫塑料最常見的可能是聚氨酯和聚氯乙烯。其中，聚氨酯能在兩表面層之間現(xiàn)場發(fā)泡，因此，不需要整體預成形。 在鐵路裝飾件和半結構件市場中，GFRP已經占據(jù)了牢固的地位。而碳基合成材料和以芳族聚酰胺纖維為基的合成材料，由于碳纖維的價格問題，應用還比較有限。就纖維增強復合材料而言，按纖維的種類分，在制造鐵道車輛用的合成材料中，玻璃纖維占58%，芳族聚酰胺纖維占20%，碳纖維占20%，其他纖維占2%。按纖維的形式、規(guī)格分，在制造鐵道車輛合成材料的增強纖維中，切斷的玻璃纖維氈占33%，連續(xù)的玻璃纖維氈占16%，玻璃纖維織物占34%，抗折疊織物占12%，其他占5%。 （3）水運工具 艦船已經成為工業(yè)部門中應用高分子材料及其復合材料的一個重要方面，目前艦船中所用的復合材料絕大多數(shù)為纖維增強塑料，其中用量最大、范圍最廣為玻璃纖維增強熱固性塑料。 船用纖維增強塑料由于質輕、高強，對減輕結構重量有較大的潛力，特別適用于限制重量的高性能船舶和賽艇；由于耐腐蝕、抗海生物附著，比傳統(tǒng)的造船材料更適合在海洋環(huán)境中使用；由于無磁性，因而是掃雷艇、獵雷艇最佳的結構功能材料；由于介電性和微波穿透性好，而適宜于軍用艦艇；由于能吸收高能量，沖擊韌性好，所以船舶不易因一般的碰撞、擠壓而損壞；由于導熱系數(shù)低，隔熱性好，因而適合制造救生艇(特別是全封閉式耐火救生艇)、漁船和冷藏船等；由于船體表面能達到鏡面光滑，并可具有各種色彩，所以特別適合建造形狀復雜、款式多樣、外形美觀的游艇；具有可設計性好的特點，能按船舶結構各部位的不同要求，通過選材、鋪層研究和結構選型等來實現(xiàn)優(yōu)化設計；整體性好，可以做到整個船體無接縫和縫隙；船體成型簡便，比鋼質、木質船省工，且批量生產性特別好，降低造價的潛力很大；所制造的艦船維修保養(yǎng)方便，維修費比鋼質、鋁質和木質船少得多，全壽命期的經濟性能好。 因此，纖維增強塑料具有傳統(tǒng)造船材料所無法比擬的優(yōu)越性能，倍受各國造船界的重視，經多年的開發(fā)應用，迄今已成為一種重要的船用材料。從性能及船舶設計、建造技術
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