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创新是引领发展的第一动力

——访北京玻钢院复合材料有限公司科技委常委张为军

来源:中国建材信息总网  撰稿人:  发布时间:2021年07月09日 浏览:
摘要:

“创新是引领发展的第一动力。北京玻钢院复合材料有限公司(以下简称北京玻钢院)自2008年开始对复合材料疏散平台进行研制,攻克酚醛树脂复合材料疏散平台生产线的全部工艺环节难点,实现了酚醛树脂复合材料在轨道交通领域的工程化应用。”

  “创新是引领发展的第一动力。北京玻钢院复合材料有限公司(以下简称北京玻钢院)自2008年开始对复合材料疏散平台进行研制,在无酸固化酚醛树脂设计与合成及酚醛树脂在线预浸拉挤工艺技术等方面取得重大创新,形成了酚醛树脂及其复合材料制备的核心技术基础,并攻克酚醛树脂复合材料疏散平台生产线的全部工艺环节难点,实现了酚醛树脂复合材料在轨道交通领域的工程化应用。”

  近日,以北京玻钢院为主要完成单位的无酸拉挤酚醛及在线预浸拉挤技术在轨道交通中的应用项目,荣获2020年度永利电玩城网址49797·中国硅酸盐学会建筑材料科学技术奖科技进步类二等奖,北京玻钢院科技委常委、北玻院(滕州)复合材料有限公司副总经理张为军在接受中国建材信息总网采访时作出上述表述。

  实现酚醛树脂复材在轨道交通领域应用

  随着我国城市建设发展,轨道交通日益成为人们出行的首选,公共交通设施的防火安全性能越来越受到高度重视。地铁疏散平台是地铁运营列车在隧道内出现紧急情况时,疏散乘客的专用通道。相较建设地铁疏散平台的传统材料金属、水泥等,酚醛树脂复合材料既克服了后者易锈蚀、安装困难的缺陷,又能够充分发挥自身具有的轻质高强、高阻燃性、低发烟性、易操作、安装效率高等优点,成为地铁疏散平台的首选材料。但普通的酚醛树脂在拉挤成型中工艺性较差,严重制约了酚醛树脂基复合材料产品的应用。

  对此,张为军认为,主要原因在于拉挤酚醛树脂酸性催化剂对模具腐蚀严重,酚醛树脂固化反应速度慢,成型周期长,而且酚醛树脂为缩聚固化反应,固化时有副产物水等小分子物生成。同时,为了适应拉挤成型快速固化的工艺需求,需提高模具加热温度来加速酚醛树脂固化,但其副产物水在高温下迅速蒸发并在制品中留下气泡、空穴,从而影响酚醛拉挤制品的机械力学性能。

图为昆明地铁4号线应用现场。

  此外,为了降低树脂粘度,拉挤用酚醛树脂通常加入高达30%的酒精或丙酮等非活性稀释剂,非活性稀释剂在高温下也会迅速蒸发,这些挥发份同样会导致成型后的产品型材疏松、强度低、质量差、树脂含量无法控制,严重制约了酚醛树脂产品的广泛应用。

  如何有效去除酚醛树脂拉挤成型反应中所产生的小分子挥发性物质,有效控制成型产品中酚醛树脂的含量及均匀性,提高拉挤成型产品表观及力学性能,已成为国内外业界技术人员亟待解决的难题。

  北京玻钢院无酸拉挤酚醛及在线预浸拉挤技术在轨道交通中的应用项目,通过开展无酸拉挤酚醛树脂合成技术和在线预浸拉挤成型技术研究,攻克了酚醛树脂复合材料疏散平台生产线的全部工艺环节难点,实现了酚醛树脂复合材料在轨道交通领域的工程化应用。

  据张为军介绍,该项目成果首次应用于北京地铁14号线建设项目中,完成6000延米的示范线工程,得到了业主单位和施工单位的高度认可。随着北京地铁14号线首条地铁酚醛复合材料疏散平台示范线工程的成功运营,该项目的科学技术成果在北京、广州、石家庄、长春等9个城市29条轨道交通线路中得到广泛应用,累计完成里程44.6万延米。

  获奖更重要的是一种责任

  谈及此次获奖感受,张为军说:“此次获奖是对该项目研究工作的认可和褒奖,非常感谢我们团队成员的辛勤付出。但获得此奖不只意味着荣耀,更重要的是一种责任。这种责任将促使我和我的团队继续努力,为复合材料行业及其在轨道交通和公共安全设施领域应用贡献力量。”

  张为军告诉中国建材信息总网,该项目研究过程中他们解决了很多难题。比如,传统的拉挤酚醛树脂采用酸固化体系,对模具腐蚀严重,固化反应速度慢,成型周期长,他和团队成员通过采用高活性反应原料和复合催化剂制备了非酸固化拉挤专用酚醛体系,而非酸固化拉挤专用酚醛体系属于单组份树脂,使用比较简单,提高了生产效率。此外,由于该产品不含酸性固化剂,成品树脂适用期较长,常温下保质期可达到3个月。

图为拉挤酚醛制品。

  但在张为军看来,如何实现将树脂含量控制在一个稳定的区间,是该项目研究过程中一个最重要的难题。因为在该项目研究过程中,前期制备的复合材料疏散平台树脂含量不稳定,导致燃烧性能热值忽高忽低,热值高不能满足技术指标A2级要求;热值低,型材力学性能相对较差。

  针对上述难点,张为军和团队成员创新性地在拉挤工艺中引入在线预浸技术,增加了在线预浸烘干装置,有效解决了酚醛树脂传统拉挤工艺存在的挥发份排除问题;在预浸拉挤工艺中采用胶液再分配浸渍装置,实现了增强材料的再浸渍、再分配,有效控制了预浸材料树脂含量的稳定性和均匀性,提高了产品质量。

  张为军和团队成员的辛勤付出最终也得到了丰硕回报。该项目研究成果在多方面实现了创新,例如创新性地采用复合催化及分步加料的方法合成该类树脂,增加了树脂的反应活性和反应程度,有效解决了传统酚醛固化反应速度慢、成型周期长、挥发份高、粘度大等问题;创新性地在酚醛树脂体系中增加了高活性反应原料,制备的树脂体系避免了普通拉挤酚醛树脂体系的以酸性物质为固化剂的双组份体系,有效解决了复配树脂酸固化体系的适用期短、生产效率低、成型模具酸腐蚀严重等问题,

  最值得一提的是,该项目研究成果首次在拉挤工艺中引入在线预浸技术,增加了在线预浸烘干装置,有效解决了酚醛树脂传统拉挤工艺存在的挥发份排除问题;首次在预浸拉挤工艺中设计采用胶液再分配浸渍装置,实现了增强材料的再浸渍、再分配,有效控制了预浸材料树脂含量的稳定性和均匀性,提高了产品质量。

  整体成果达到国内领先

  永利电玩城网址49797对北京玻钢院“新型酚醛及在线预聚合拉挤阻燃复合材料在轨道交通中的应用”项目成果鉴定认为,该项目研制的酚醛树脂复合材料疏散平台已广泛应用于北京、广州、石家庄、长春、青岛、重庆等城市多条轨道交通线路上,获得用户一致好评,经济社会效益显著,市场前景广阔。同时,项目成果的开发与应用推动了我国复合材料行业的技术进步,对提高轨道交通运营安全保障系统的能力及水平,提高公共安全具有重要意义。该项目成果整体达到国内领先水平,其中酚醛树脂在线预聚合拉挤技术达到国际先进水平。

  据张为军介绍,与同类产品相比,该项目采用有无酸固化特种酚醛树脂设计及合成技术、酚醛树脂在线预聚合拉挤技术,有效解决了传统酚醛拉挤工艺酸性催化剂腐蚀模具及低分子挥发物引发制品缺陷的行业难题,大大推动了酚醛拉挤复合材料制品的广泛应用与发展;在线预浸拉挤工艺技术、高精度树脂含量控制技术的研究,有效除去酚醛树脂拉挤成型过程中的挥发物,精确控制树脂含量及均匀性,大大提高酚醛树脂拉挤产品表面质量及机械性能,同样可用于环氧树脂及不饱和聚酯体系的拉挤工艺体系,很好地控制产品的树脂含量,提高玻纤含量,增强制品强度,推动了整个聚合物基拉挤复合材料行业的发展。疏散平台整体达到国内领先水平,其中酚醛树脂在线预浸拉挤技术达到国际先进水平。

  截至目前,该项目已获授权国家专利7项,其中发明专利3项,实用新型专利4项,发表科技论文3篇。

图为研发团队成员在国家重点研发计划疏散平台示范工程现场合影。

  如今,张为军和他的团队成员已着手该项目的下一步工作:随着轨道交通车速的提升,隧道采用大盾构的方式,开展与之相匹配的疏散平台系统结构设计技术和超宽整体酚醛复合材料疏散平台成型工艺技术研究,同时为保证轨道交通运营的安全可靠性,开展新型耐火疏散平台技术研究,以及产品持续降本增效技术研究。

责任编辑:褚赞赞
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