2020年产值破千亿元！轨道交通用化工新材料了解一下！

根据2020年12月22日国新办发布的《中国交通的可持续发展》白皮书，截至2019年底，全国铁路营业里程13.9万公里，其中高铁达到3.5万公里。2020年全国铁路新增运营里程超过4800公里，其中高铁约2500公里。据相关信息披露，2020年轨道交通全产业链产值突破1100亿元大关。
 

       轨道交通产业发展迅速，同时也带动了我国轨道交通用的合成橡胶、特种弹性体、复合材料及特种工程塑料等化工新材料的快速增长。
 

工程塑料

尼龙材料PA66 

以PA66作为基材树脂，通过复合增韧体系对其进行增韧，使复合材料具有高韧性的同时具备较高强度，还可以有效解决机车抖动、噪音大等问题，确保轨距稳定，减少维修次数，并具有优良的抗振性，对保障高速铁路机车的平稳运行至关重要。
 

这种PA66复合材料在铁路工务工程、铁路车辆、铁路电务系统中应用广泛；例如轨道扣件系统、铁路道岔、车辆的滚动轴承保持架、转向架心盘磨耗盘、轨道绝缘器材、绝缘轨距杆。
 

《尼龙工程塑料在高铁中应用》中提到：

目前我国铁路规划建设配套用尼龙工程塑料量为7吨/km以上，仅紧固件一项就要用到5000套/km。目前高性能尼龙制品所制备的铁路扣件等产品成功应用于沪昆、成渝、汉孝、渝万等高铁线路，中南铁路大通道、张唐线等重载线路，以及长沙地铁。
 

国外朗盛、杜邦、帝斯曼、罗地亚、巴斯夫等开发的轨道交通用尼龙材料均实现了工业化生产，典型材料牌号为B30S(朗盛)。此外国内的金发科技、株洲时代新材、南京聚隆、神马华威等企业开已布局轨道交通扣件系统PA66市场。
 

近期，株洲时代新材线路市场斩获高铁扣件系统非金属部件亿元级订单，这也是该公司近年来线路市场单笔金额最大的订单，为“十四五”高质量开局奠定了良好基础。
 

超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯通过改性是桥梁支座中至关重要的滑动部件。
 

21世纪初，德国毛勒公司将超高分子量聚乙烯改性，克服了传统桥梁支座耐磨材料聚四氟乙烯存在的设计承载能力偏低、活载位移速率偏小等缺点，替代PTFE用于高速铁路及磁悬浮列车的桥梁支座上。
 

时代新材于2008年成功开发了客运专线桥梁支座专用改性超高分子量聚乙烯复合耐磨材料。目前该材料已广泛应用于国内武广、北沪、沪昆等高铁线路。
 

聚氨酯

聚氨酯枕木

为适应高速列车的提速要求，开发聚氨酯枕木以取代或部分取代混凝土枕木被认为是未来的发展趋势。
 

在西欧，该技术已有较成熟的研制和应用经验；在日本，聚氨酯枕木已在高速列车新干线轨道上得到应用。与其他材料相比，聚氨酯枕木具有卓越的耐久性并可降低周期成本。
 

材料供应商：南京聚隆、华东理工大学华昌聚合物、广州秀珀化工、株洲时代新材料、烟台万华聚氨酯、德国巴斯夫等。
 

聚氨酯胶黏剂

胶粘剂在轨道交通中的应用分为道路用胶和车身用胶。道路用胶主要用于无砟道路基凸型挡台的灌封粘接、路基伸缩缝的密封、无缝路轨连接处的粘接加强。
 

车身用胶主要包括玻璃粘接、地板粘接等。其中，专门用于铺设高速铁路无砟轨道的聚氨酯胶粘剂，是高铁建设不可或缺的核心材料。
 

材料供应商：高盟新材、广东国望、中山康和、上海烈银、哈斯公司、美国富乐、美国3M、德国汉高、德国巴斯夫等。
 

聚氨酯涂料

聚氨酯涂料原材料具有更好的耐候性、耐化学性、耐磨性，为车体外层提供理想的保护。在多变的环境中可以保持列车表面的完整，并更具抵御飞石撞击带来的车表损伤。
 

科思创开发的聚氨酯涂料此前已在京张高铁智能列车设计方案中蓝白渐变外观的“瑞雪迎春号”列车车身上得到应用。
 

复合材料

复合材料在列车上的应用，按承力特征大致可分为两类：复合材料非主承力件和复合材料主承力件。其中，复合材料非主承力件又可分为主承力件（如车身、地板和座椅等非主承力件）和辅助件（洗漱间、厕所和水箱等辅助构件）。
 

复合材料主承力件主要是指列车车体、司机室和转向架构架等列车的大型承力构件，它是复合材料取代传统材料，实现车辆轻量化的关键。
 

目前实现成功应用案例的复合材料有纤维增强塑料（FRP）、Tedlar聚氟乙烯、芳纶纤维增强复合材料、Kevlar纤维-环氧树脂以及碳纤维增强塑料（CFRP）等。
 

近10年，碳纤维复合材料开始少量应用于轨道交通车辆部件，并取得预期的减重、加速效果。但是由于碳纤维在轨道交通领域应用受制于成本因素，未形成批量应用。
 

国内碳纤维复合材料在轨道交通车辆内饰等非承力件上有应用，但在主承力件上的应用还处于研究中。以四方股份为代表的轨道车辆主机厂研制的全碳纤维复合材料主要是以国外设计技术和原材料为主。
 

合成橡胶

橡胶因其良好的弹性、优良的抗疲劳特性和功能可设计性,被广泛应用于轨道交通减隔(震)振领域，为高铁的平稳运行发挥了关键作用。
 

目前减震领域对合成橡胶的需求持续增加，相比天然橡胶其在轨道交通领域的性能优势体现在来源稳定、功能性强、类型丰富、质轻特性等方面。
 

橡胶在轨道交通领域的应用分为车、线、桥三大系统，主要产品包括转向架系统橡胶元件、车体内饰及密封件、轨道扣件系统橡胶垫板、桥梁线路减振元件、其他弹性体制品。
 

未来展望

目前我国正处在轨道交通发展的繁荣时期，高速铁路运营总里程超过世界50%以上，未来10年的建设计划占世界总计划的60%以上。
 

随着我国城市轻轨、地铁、城际铁路向高速化、安全化、轻量化的方向发展以及铁路系统制件的更换和更新改造，塑料、橡胶方面，研发环保低毒、阻燃、可回收利用、长寿命的材料及制品，功能化需求越来越高，碳纤维复合材料、超高分子量聚乙烯等化工新材料的国产化任重道远。