徐建 赵爽 张权
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春130062
摘 要:化工材料在高铁动车的生产制造、工程建设中,因其独特的耐腐蚀、耐磨损、弹性好等多种特质,路基防水、轨道减振、车厢密封和内饰材料、降噪吸音等多种场景中被广泛应用,随处可见且举足轻重。了解这些材料的独特属性及应用范围,将有助于我们更好的在中国高铁动车发展建设中发挥其价值。
关键词:化工材料 聚脲弹性体 乙烯基酯树脂 橡胶元件
热塑性聚氨酯弹性体
一、化工材料的概念及发展背景
1.1化工材料的概念
化工材料(chemical engineering materials)——制作化工装置所需工程材料的统称。化工机械、化工仪表、管道和构筑物等合成组的化工生产装备,这些材料多数需要在不同温度、不用压力和不同程度的机械负荷下高强度运行,作用的物料常常具有强腐蚀性。因此，化工材料具备工程材料一般特性的同时,拥有更加精良的防腐、抗磨、抗高温、防水、耐火等特点。
防腐蚀、易磨损、不抗高温、易燃,会影响使用这些材料的使用时长，埋下火灾、爆炸等安全隐患;而化工材料的某些特定应用场景中,不具备防水性、导热或隔热功能,影响的就是产品的产量和质量。
1.2化工材料的发展背景
飞速发展的全球局势下,环境问题的关注度一直都居高不下,环保要求对各行业提出了新的挑战。既要求环保,又要求防水防火、耐腐蚀、耐磨损、弹性好,尤其在交通行业,速度、安全、环保缺一不可。化工材料以其独特的属性,完美的锲和了上述要求,在交通运输业的生产、建设中被广泛应用,比如改变了人类出行方式的高铁动车。
二、高铁动车工程建设中的化工材料
2.1化工材料在工程建设中的优势
在减振、防噪、吸音、防水等方面许多化工材料的性能,是金属、水泥、木料等传统材料不可比的,例如聚脲、热塑性弹性体等这些化学材料在交通运输业中极为常见。我国的高速动车在工程建设中业运用了大量的化工材料,在路基防水、轨道减振方面的应用堪称典范。
2.2化工材料在高铁动车工程建设中的具体应用
2.2.1聚脲弹性体——路基防水
我国的铁轨一般由两条钢轨组成,被并行放置在一起，枕木上固定有钢轨,下面由小试块铺成路碴。碴轨虽然架设简单、综合造价便宜,但易变形,一再致坏,需经常修理，且费用不低,列车速度受限的弊病也不言而喻。高速动车的轨枕由混凝土浇灌而成,直接铺在混凝土路基上,与传统做法相比,不易变形。因高速、重载、交变、冲击等由于高铁动车带来的冲击,较之以往更高的防水要求，都是急需接解决的问题。
化工材料的新星——聚脲弹性体,作为一种理想的防水材料,通过喷洒的方式卓越的解决了防水问题。作为国际防腐技术的最前端技术,其抗磨、抗冲性、防开裂、防紫外线照射以及适应各种温差等多方面的表现足够优秀,满足高铁动车防渗、抗裂的基本需求的同时,还能胜任高速、重载、交变冲击等特殊任务。
此外受环境温度、湿度对其影响不大,可在任意角度载体上快速喷涂成型,施工快捷且效率高。不仅可以运用路基防水,也可以运用桥面防水。目前,该技术被多次应用于我国高铁动车的工程建设中,为路基、桥面和高铁动车的车身提供了真正意义的"遮风挡雨"。
2.2.2 乙烯基酯树脂——轨道减震
武汉、广东等地的高铁线路如今配置的无碴轨道充填式垫板，令高铁动车路基凹凸不平、事故多发的困局迎刃而解,该技术的使用离不开化工材料——乙烯基酯树脂的强大,延展性强、抗振、绝缘、耐磨、不易变形、抗老化、使用周期长。
三、高铁动车生产制造中的化工材料应用
3.1化工材料在高铁动车生产制造中的优势
减振、降噪作为高铁动车生产的制造过程中必须面对的问题，聚脲弹性体、热塑性弹性体、橡胶元件、乙烯基酯树脂等化工材料被广泛地应用，这些化工材料特有的属性满足了高铁动车对材质的特殊要求。
3.2化工材料在高铁动车生产制造中的具体应用
3.2.1热塑性聚氨酯弹性体——提供电力保障
我国09年发布的有关装备制造业的发展规划中，高速铁路和城市轨道交通的设备相关行业被列为国家大力发展领域。列车信号系统是规划发展产品的重点之一。新型的化工材料中的热塑性聚酯性体,对于保障轨道交通的电力及信号，是非常重要的存在。
绝缘接头之于高铁动车的线路信号系统意义不凡，轨道通过它变成短的电绝部分,车辆的停止和启动过程中轨道旁的信号就能够被检测到。目前的实际应用中,粘结接头的环氧树脂有诸多不足,其平均使用寿命较短，不足一年半。蠕变和抗冲击的双重优秀表现，使热塑性聚酯弹性体能够承担绝缘接头的任务,为高铁动车提供电力保障。
3.2.2橡胶元件——转向架上
作为主要化学材料之一的橡胶元件，被广泛应用于高铁动车转向架的日常运行中——六连杆橡胶关节。钢轨垫件的主要材料使用橡胶元件的做法，1950年左右已经出现;列车提速频繁的今天,与转向架一样重要的弹性体（主要材料天然橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶等橡胶元件），在高铁的轨道结构（如撑垫和轨枕的垫件）不可或缺。
3.2.3橡胶原件——降噪吸音
如今橡胶元件在防振、缓冲、隔噪、密封、绝缘、弹性偶合件和空气橡胶簧等多方面为我国的高铁动车行业做出了贡献,吸音、降噪、减震的多管其下,为我国高铁动车的平稳舒适提供保障。
高铁动车的超高速运转,换来的是抗冲、防振和降噪的高要求,采用勃弹性能、抗氧化性能更优的橡胶元件,能够保证在保证座椅安全舒适的同时实现降噪吸音。
四、化工材料在高铁动车的应用前景
"十二五"规划中,中国提出了支持新材料产业,实现产业国际化,缩小国际差距，以满足我国行业发展的应用需求,。鼓励积极参与国际标准化,构建国际标准沟通平台,掌握主动权,提升国人自己的新材料产业竞争力。高分子材料、聚脲、聚氨酯、热塑性弹性体等高铁动车发展灵越必备化工材料，未来一定是机遇与挑战并存。
五、结束语
高铁动车作为未来我国交通行业发展的主力军之一，对化工材料的应用及推广势必尤为重要。尽管化工材料在我国的高铁动车运行中已经得到大范围的使用,但受起步晚、新型化工材料的开发、研究投入不够、自给率低等多方面的影响,化工材料未来在高铁动车中的应用将充满机遇与挑战。发展我国自己的化工材料行业，提升自给率，为国家发展释放自己的力量。
参考文献：
[1] 杜娟编译, 王辉编译, 刘玮桥编译. 热塑性聚氨酯弹性体[J]. 橡胶参考资料, 2012, 042(002):27-29.
[2]李闻芝，顾定槐，胡磊，周轩千. 化工材料助中国高铁提速[J]. 中国化工报, 2010
[3]石华.化工新材料助中国高铁提速[J] .中国高新技术产业导报 ,2010