非金属材料站上高铁“巨人”肩膀

12月26日，全长2298千米的京广高铁全线开通。至此，我国高铁运营总里程已经达1万千米左右。我国高速铁路在“十一五”期间从零开始，目前已经成为世界上高速铁路发展最快、规模最大的国家。高速铁路的快速崛起为非金属化学材料开辟了一片新天地，国家既定的“十二五”投资和发展目标更为其奠定了良好的市场预期。
　　根据《铁路“十二五”发展规划》，到2015年，全国铁路营运里程将达12万千米，其中西部地区铁路5万千米左右。基本建成快速铁路网，营运里程达4万千米以上，基本覆盖省会及50万人口以上城市。“十二五”期间，铁路固定资产投资的规模为2.8万亿元，其中2.3万亿元为基本建设投资，0.5万亿元为设备等投资。

　　“纵观轨道交通的发展历史，我们可以看到，在轨道交通系统中无论是固定设施还是移动设备，它们的每一次技术创新或技术进步都是以材料或工艺的变革为契机的。高铁亦是如此。”中国铁道科学研究院金属及化学研究所研究员祝和权说。

　　据了解，化工材料用于高铁行业的领域主要有移动设备和固定设施。祝和权说，高铁时速在250～350千米，因此高铁的移动设备必须实现轻量化，而这有赖于大量采用高分子材料及复合材料。现在高铁列车车体钢结构所选用的材料已由过去单一的碳钢发展到耐候钢、复合材料等多种材料，国际上日本、德国等许多发达国家的铁路和城轨车辆目前已普遍使用这些新材料和相应的制造工艺。我国还计划在“十二五”期间建成1~2条复合材料高速列车车头生产线。而在列车内装材料上，蜂窝状结构的高分子材料是车辆减重的发展趋势，碳纤维、硼纤维、橡塑材料、发泡材料及复合材料是动车组内装的主要材料。

　　“为适应高速运行中的风速和风压，列车门窗的橡胶密封条夹压力必须大于风压，因此车辆门窗多采用耐寒、耐候、使用寿命长的橡胶密封条，连接棚的材料也一般采用耐候性好的橡胶、塑料或橡塑材料。”祝和权说。此外，高铁列车内所用材料还有一个特殊之处——必须满足阻燃要求，车内的纺织用品、橡胶用品、橡塑制品等都要符合这一要求。这为低毒、无烟的高性能阻燃剂带来了很大的应用空间。具有高可靠性的橡胶弹性元件等减震（降噪）产品、黏合剂等制动材料、机车牵引齿轮润滑脂等润滑材料以及阻尼（防腐）涂料等涂装材料也都被大量应用在高铁列车中。

　　在固定设施方面，祝和权说，为提高桥梁的跨越、承载功能，采用新材料，充分发挥材料效用是必经途径。填充、减震、防水、防护等方面都少不了非金属材料的身影。

　　我国高速铁路采用的板式无砟轨道是世界高速铁路的主要轨道结构形式之一，具有稳定性好、结构高度低、施工效率高、可修复性强等优点。在其填充材料中，砂浆垫层需要用到沥青乳液，凸型挡台则主要由聚醚、异氰酸酯、填料等组成，灌注袋的主要成分是聚脂无纺布。

　　“防水材料的用途范围也很广。”祝和权说。比如隧道防水材料主要包括：防水剂、防水板、止水带、接缝密封条、密封胶、防水涂料等。仅防水板就有聚乙烯防水板、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）防水板及乙烯-醋酸乙烯与沥青共聚物（ECB）防水板等。桥面防水材料主要有氯化聚乙烯防水卷材、高聚物改性沥青卷材、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯涂料、聚脲防水层、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)防水层、高性能聚氨酯防水层、伸缩缝材料等。

　　“能够应用在高铁行业的非金属化学材料品种多而杂，但任何一个小产品，只要应用在高铁上，用量都是非常大的。”祝和权说。

　　祝和权同时表示，由于高铁的要求比较严格，目前移动设备的零部件及材料大部分都是进口的，这部分产品的进口替代对国内产品是一个巨大的机会。

　　高铁列车以后的速度目标还将进一步提高，大量新技术、新材料将得到应用。新线建设中所用材料的更新升级以及建成线路的维护和维修还将产生更大的市场。站上中国高铁这个“巨人”肩膀的非金属化学材料，将会随高铁一同飞驰。