軌道交通車輛運(yùn)行速度的不斷提升，不僅對車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和乘坐舒適性要求進(jìn)一步提高，而且對阻燃、環(huán)保、輕量化、減振降噪提出了更高的要求。因此，越來越多的高分子材料在軌道交通中得到使用。今天就列舉一些在軌道交通中常用的先進(jìn)高分子材料。

1. 聚氨酯彈性體

與通用橡膠相比，聚氨酯具有更加優(yōu)異的耐磨性和韌性，以“耐磨橡膠”著稱。由于聚氨酯分子具有可定制性，通過控制聚氨酯的組成和結(jié)構(gòu)，使其向功能化和高性能化方向發(fā)展。

MDI聚氨酯

目前，MDI聚氨酯微孔彈性體減振墊板和聚氨酯彈性體伸縮縫已經(jīng)成功應(yīng)用于中國高速鐵路 。

圖  WJ-8 墊板   

圖 聚氨酯彈性體伸縮縫

聚氨酯復(fù)合材料軌枕兼具木制軌枕和混凝土軌枕的優(yōu)點(diǎn) , 同時彌補(bǔ)了二者缺陷，不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，抗彎強(qiáng)度與抗剪切強(qiáng)度，而且可通過彈性形變消減振動、降低噪聲、提高行車舒適性和安全性、保護(hù)道床等。同時，聚氨酯軌枕還具有絕緣性好、絕緣電阻高、無需設(shè)置絕緣墊板的優(yōu)點(diǎn)。

圖 聚氨酯復(fù)合材料合成軌枕的應(yīng)用

目前，中國船舶重工洛陽七二五研究所、中國鐵道科學(xué)研究院、株洲時代新材、青島海力威新材料等均已實(shí)現(xiàn)了玻纖聚氨酯復(fù)合材料軌枕在廣州地鐵和上海地鐵的使用，并且解決了噪聲大、維護(hù)難的行業(yè)傳統(tǒng)難題。

NDI 基聚氨酯 

NDI基聚氨酯由于含有萘環(huán)結(jié)構(gòu)，分子鏈剛性較苯環(huán)強(qiáng)，宏觀表現(xiàn)為具有更高的可壓縮性、更高的可變形能力和更加優(yōu)秀的動態(tài)耐疲勞性能，同時具有重量更輕等優(yōu)勢。

目前，株洲時代新材攻克了NDI預(yù)聚體儲存穩(wěn)定性差的難題，實(shí)現(xiàn)了NDI基聚氨酯材料工程化應(yīng)用。已應(yīng)用于跨坐式單軌車導(dǎo)向輪和彈性圈等產(chǎn)品上，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。

2. 有機(jī)硅發(fā)泡材料

有機(jī)硅是指含有Si-O鍵且至少有1個有機(jī)基團(tuán)直接與硅原子相連的化合物，其結(jié)構(gòu)既含“有機(jī)基團(tuán)”，又含“無機(jī)結(jié)構(gòu)”，所以兼具有機(jī)和無機(jī)的性能。

有機(jī)硅材料可以在-70 ~150℃長期使用并且有優(yōu)異的電氣絕緣性能、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味等特點(diǎn)，尤其是有機(jī)硅材料的阻燃和無毒的特點(diǎn)，使得其在軌道交通的應(yīng)用日益廣泛。

目前，有機(jī)硅泡沫代表產(chǎn)品有座椅座墊/靠墊和地鐵地板減振墊。有機(jī)硅泡沫用作地板減振墊，在減振效果良好的同時，還起到阻隔聲橋的作用，具有良好的降噪效果。目前國內(nèi)技術(shù)正在迅速發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

隨著對軌道車輛座椅座墊提出了更高的阻燃要求，目前，中車唐山軌道客車和中車長春軌道客車研制的部分出口型軌道車輛和中車青島四方研制的京雄高鐵，其商務(wù)座均采用了有機(jī)硅泡沫座椅座墊。

此外，香港地鐵以及北京、上海的新機(jī)場示范線大巴均采用有機(jī)硅材料，國外部分軌道交通裝備也逐步要求其座椅采用有機(jī)硅泡沫材料。

3. 特性尼龍

尼龍作為高鐵扣件基礎(chǔ)材料已得到廣泛應(yīng)用。為保障高速鐵路在高寒地區(qū)安全運(yùn)行，扣件須滿足更高要求，特別是低溫耐疲勞性能。因此，對尼龍的低溫韌性、加工流動性及對玻纖等填充物的浸潤性和包覆性提出了更高要求。點(diǎn)擊查看詳細(xì)內(nèi)容：高鐵為何那么平穩(wěn)？扣件尼龍有功勞！

耐低溫共聚尼龍可以綜合高韌性和高流動性，在軌道交通上取得應(yīng)用。

目前高性能尼龍制備的鐵路扣件等成功應(yīng)用于滬昆、成渝、漢孝、渝萬等高速鐵路線路和中南鐵路大通道、張?zhí)凭€等重載線路以及長沙地鐵上。其應(yīng)用情況如圖所示。

圖 特性尼龍?jiān)诟咚勹F路軌道扣件系統(tǒng)中的應(yīng)用

4. 芳綸絕緣材料

芳綸為芳香族聚酰胺纖維的簡稱，由杜邦發(fā)明，具有耐熱、阻燃、輕質(zhì)高強(qiáng)和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。間位芳綸產(chǎn)品在高端電氣絕緣和輕量化蜂窩結(jié)構(gòu)方面有著廣泛的用途，目前已成為電機(jī)電器和電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。

圖 芳綸絕緣紙

高品質(zhì)芳綸是軌道交通中大功率電機(jī)、變壓器、電氣設(shè)備中的關(guān)鍵主絕緣材料，在繞包絕緣、槽絕緣、匝間絕緣等區(qū)域均有應(yīng)用。特別是在高速動車組的電機(jī)與變壓器中，絕緣體系用量巨大。國外商業(yè)化的間位芳綸紙主要包括杜邦的Nomex和日本帝人。

目前國內(nèi)完成了芳綸產(chǎn)品開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了層壓板材、絕緣紙、芳綸蜂窩紙等多種產(chǎn)品在軌道交通等多領(lǐng)域應(yīng)用。下圖為芳綸絕緣紙?jiān)谧儔浩骱碗姍C(jī)線圈的槽、匝間的應(yīng)用。

圖 在電機(jī)線圈中的應(yīng)用

圖 在變壓器中的應(yīng)用

5. 復(fù)合材料

狹義復(fù)合材料主要指纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐疲勞、耐腐蝕等特點(diǎn)。

目前，國內(nèi)軌道交通復(fù)合材料主要應(yīng)用于內(nèi)飾件等非承載結(jié)構(gòu)中，其中司機(jī)室內(nèi)飾、司控臺、頭罩、客室座椅面、側(cè)墻板、頂板、門立柱罩等結(jié)構(gòu)均使用玻璃纖維復(fù)合材料。

隨著鐵路向高速化、安全化、輕量化的方向發(fā)展，高分子材料起的作用越來越重要。軌道交通系統(tǒng)將成為未來改性塑料發(fā)展的重要領(lǐng)域，高性能PA復(fù)合材料已成為其中最具發(fā)展前途的應(yīng)用產(chǎn)品。

參考素材：《軌道交通新型高分子材料研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展》王進(jìn)