聚合物新材料打造更舒适的列车旅行体验

作者：北京化工大学 袁聪姬    来源：CPRJ 中国塑料橡胶

欢迎访问e展厅 展厅 6 铁路与轨道交通展厅 铁路养护工具, ... 从车厢内饰到列车玻璃，从火车天花板到无烟地板，从底盘、转向架到道床、枕木、电力通信等，新型聚合物材料的应用无处不在。受市场强烈需求的带动，材料供应商纷纷加大对高性能轨道车辆材料的研发投入。 聚合物板材列车内饰更美观舒适 随着高速铁路技术的发展成熟，铁路这种交通方式变得更加快捷、舒适，列车的内饰材料已不再简单地满足安全性的单一要求。随着高分子材料的发展与普及应用，列车内饰材料在外观和性能上有了质的飞跃。 杜邦公司把航空高性能材料引入到列车内部。Nomex蜂窝板具有强度高、刚性强、重量轻，持久耐用，满足最严格的防火防烟及防毒标准，防腐蚀，且具有良好的隔热隔音性等特点，波音和空客25%的外部材料和95%的内饰都采用这种材料，它在列车上已成功应用了20多年。 Nomex蜂窝板由Nomex蜂窝芯外加表层面板制成。独特的材料和三明治结构使Nomex蜂窝板相对于其他金属和玻璃纤维材料而言具有更好的隔热和隔音性，从而减少了能源消耗并为旅客提供舒适的乘车环境。在满足列车内饰设计需要的各种强度和刚性的同时，Nomex蜂窝板比重可低达0.048g/cm3(48kg/m3)。一个8mm厚的蜂窝板每平方米仅重1.6公斤。如果用Nomex蜂窝板代替玻璃钢作为内饰，每节车厢可减重800-1000公斤；如果替代铝蜂窝板，可减少至少一半的重量，从而可大大减少列车重量和列车运营能量消耗。 到目前为止，在全球范围内Nomex蜂窝板已应用在包括高速列车、双层列车、地铁、轻轨和城市间轨道列车等5000多辆客车上。国际知名的客车制造商如Alstom、Fiat、Breda、Rotem和中国长春客车制造厂都普遍采用Nomex蜂窝板作为列车的天棚、窗框、行李架、隔板、地板和橱柜等内饰部件。 2010年在德国柏林国际轨道交通技术展览会上，拜耳材料科技有限公司向众人展示了采用聚碳酸酯模克隆和PC+ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）共混物拜本兰制成的板材的创新解决方案。该产品安全耐用，防火性能高，噪声防护作用强，并且可以有效抵抗剧烈的机械冲击力。即使在冻结温度下，仍具有优异的抗断裂和抗碎裂性能以及较高的抗冲击性。拜本兰板材可通过热压成型生产，加工成型容易，它不仅满足安全性要求，而且透明的聚碳酸酯具备优异的光学质量，可用作玻璃装配，满足内饰材料对外观性的要求，是理想的列车内饰材料。该产品被应用于荷兰列车内，目前也已在德国投入市场应用。 阻燃复合材料列车的安全卫士 轨道交通行业对基础结构（隧道）和全部车辆中所使用的电缆都有着严格的要求，以防止火灾产生烟雾和毒气对乘客生命安全造成危害。 世界上历史最悠久的地铁系统——伦敦轨交系统在相当长度的隧道上都没有出口，这种设计使其在消防安全上存在很大的隐患，因此其对低烟和低毒的标准也是全世界地铁系统中最严格的。普立方针对这一需求，开发出ECCOH 5803和ECCOH 5806两种新的电缆材料，这是市场上首次出现的既可满足严格的低烟和低毒要求同时又具有优异耐油性的低烟无卤料，在100摄氏度下，该材料可以耐受IRM 903标准油长达七天。此外，不含卤素，在火灾时不会释放酸性气体，工作温度范围宽，抗紫外线（UV）性能强等都是这类产品所具备的优点。 朗盛Levapren（乙华平）是一种乙烯醋酸乙烯共聚物(EVM)，用该种材料制成的电缆几乎不产生有毒气体，且只有非常低的烟密度。在电缆方面，由于含卤电缆外皮在燃烧时会释放有毒气体，因此并不适用，乙华平不仅是一种无卤合成橡胶，而且拥有出色的防油，耐臭氧，防紫外线和耐候特性。此外，这种低粘度EVM橡胶还易于与大量的阻燃填充料，如氢氧化铝一起混合使用。此外Levapren制成的橡胶地板也经常被用于人流量大的场所，如火车站和地铁。它能满足高防火标准，比如德国DIN 4102灭火标准B1级别。Levapren在正确合成后，发生火灾时不会释放可能造成很大破坏的高腐蚀性卤化氢（如氢氟酸），也不会产生降低可见度的黑色烟雾，有助于提高火灾时逃生路径的能见度。同时，采用Levapren的橡胶地板，抗臭氧，耐候，不易褪色，并具备良好的耐磨抗损性能。 减振降噪创造舒适交通环境 随着轨道交通的高速化，列车运行所引起的振动噪声更加剧烈，这不仅给乘客带来不适，而且还严重干扰沿线居民的正常生活和工作。应用减振降噪材料，不仅可以减轻车辆、轨道、电气设备的疲劳、磨耗，减少维修费用，还可以减少振动与噪声对沿线居民、建筑物的影响。 中国首条时速达350公里的高速铁路列车——京津城际铁路客运专线，每天约有60-80趟列车接送旅客，往来于北京和天津之间，早晚高峰时段最短发车间隔仅为3分钟。尽管每天列车往来不断，却没有产生令附近居民心烦意乱的噪音，这归功于赢创的宝克力隔音系列产品，高铁的建造者们利用该产品在路轨两侧修筑起一道透明的屏障，令噪音得以终结。 宝克力隔音系列产品是赢创在其经典产品宝克力基础上，为隔音和挡风功效研发出的新型产品。这种产品全透明、景观效果好，耐老化、不变色、耐撞击，且具有卓越的隔音功能。当它作为隔音墙大面积使用时，能反射声音，极大地降低噪音传播；而良好的耐磨性能和极佳强度，即使在猛烈撞击下，也不会产生碎片，有效地防止突发事故发生时，碰撞所造成的碎片四处飞射伤人；同时它抗老化、抗紫外光和易清洁的特性，能减少隔音板维护费用，并增加使用年限。更奇妙的是，这种性能超群的噪音控制材料可被百分百回收再利用。如果采用普通矿物玻璃制成的挡风板来保护，重量是宝克力解决方案的两倍，并且需要完全不同的工程结构。宝克力隔音系列还被应用在中国南方一条广州通往深圳的高速公路上。 据研究调查显示，透明隔声屏对无法识别此类障碍的鸟类而言无疑是一个威胁，有必要采取保护措施以避免鸟类的撞击。赢创通过对宝克力隔音系列材料整体表面印上2毫米宽的黑色条纹，覆上一层宝克力保护膜，从而达到保护鸟类的作用。由于这些条纹嵌于材料内部，因此，无论是清洗剂或涂鸦剂都难以将其清除。这种条纹可被鸟类的视觉识别，同时也能最大限度的保证透明度。 近年来，减振降噪复合材料和产品层出不穷，其应用也越来越广。如拜耳采用Durflex聚氨酯微发泡弹性体做聚氨酯道床，通过将聚氨酯注入道砟间隙，形成聚氨酯固化整体道床。该产品特别适合特殊路段，如桥梁、隧道、重载路段、沙漠路段，进出站区，无砟、有砟过渡段以及低振动、低噪音要求路段，可大幅提高道床横向支撑性能并减少振动，降低噪音，提升乘坐的舒适性。 应用于列车上的高分子复合材料除了具有上述防火、减振降噪、外观等性能，还具有其他优异的性能，如可持续性、防尘清洁、减重等。 随着世界高速铁路技术的不断发展，高速列车的商业运行速度迅速提高。旅行时间的节约，旅行条件的改善，旅行费用的降低，再加上国际社会对人们赖以生存的地球环保意识的增强，使得高速铁路在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头。高性能高分子复合材料在轨道交通行业中的应用也将越来越多。(end)

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