化工新材料提速铁路交通发展
□ 记者 朱良伟
铁路是居民出行的一种重要方式，近几年来，我国的铁路建设进入繁荣期，尤其是高速铁路得到了大规模建
设。“十二五”是中国铁路现代化建设的关键阶段。根据规划，到2015年，全国铁路营运里程将达到12万公里
以上。在高速奔驰的子弹头列车和绵延数千里的高速铁路轨道上，从路基防水到轨道减振，从车体到车厢密封，
从接触导线到内饰材料，化工材料在其中扮演了重要角色。
★轨枕防水：
传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在枕木上，下面是小碎石铺成的路碴。传统有碴轨
道具有铺设简便、综合造价低廉的特点，但容易变形，维修频繁，维修费用较大，列车速度受到限制。而高速铁
路采用的是无碴轨道。高速铁路的轨枕本身是混凝土浇灌而成，轨枕直接铺在混凝土路基上，不容易变形，能经
受高速、重载、交变冲击等火车高速行驶带来的冲击。但这样的改变又对防水提出高要求。化工材料为这一问题
提供了有效的解决方案。新型的喷涂聚脲弹性体成为理想的防水材料，真正起到了为高速铁路遮风挡雨的作用。
★轨枕垫：
传统轨枕由木材制作，减振效果好，而现在的轨枕多是混凝土制成，水泥与钢轨容易产生共振，特别是在高
速铁路上振动就更大。如何减振减噪是高速铁路工程上需要解决的一个关键问题。为了减弱这种振动，铁轨与铁
轨之间、铁轨与枕木之间都需要加装聚合材料的绝缘垫和垫片。聚合材料可以是尼龙，尼龙材料耐磨、耐老化、
弹性好、强度高、柔韧性好，有效地起到了减振作用；也可以使用聚氨酯，聚氨酯轨枕垫具有良好的弹性和减振
性能，可以缓解高速列车通过时产生的强烈震动和冲击而起到保护路基的作用，而且具有良好的耐磨和电绝缘性，
以及耐自然老化和耐温性能（－40℃～80℃）。
★轨枕：
高速提路要求轨道具有抗高速、高可靠性、高稳定性和高耐久性的特点，并具有优良的抗震、隔音性能，传
统的木质和混凝土轨枕已经不能完全满足以上这些性能要求。开发聚氨酯弹性体（PU）枕木是研发趋势。PU枕木
是一种玻纤增强的PU微孔弹性体，具有比强度大、减震、降噪、耐电气绝缘、高耐久和环保等性能。事实上，
在日本，塑料枕木的应用历史已超过25年，且已应用于新干线高速列车的铁轨上。日本产PU枕木在我国广州、
上海和台湾也得到了应用。PU枕木要在我国得到大规模推广，需要解决两个挑战，一个耐久性，PU枕木的使用
寿命要大于50年，二是大幅降低成本。目前国外产的PU枕木价格太高，尚难以推广。
★车身涂料：
铁路列车长期暴露在空气中，同时穿梭于全国各地，各个地区温度、湿度和污染情况不同，因此对铁路机车
的车身涂料提出了较高的要求。丙烯酸聚氨酯双组分油漆在使用过程中有着出色的耐久能力，保持好的外观，很
长时间不需要重新涂装，使得列车能长期工作，不粉化，其防污性能好（如防昆虫、灰尘等）并且有较高的耐碱
洗涤液的能力。我国的青藏铁路所用列车上就使用了这种涂料，经过在青藏线上一年的暴露实验，表层漆面完好，
防紫外线、抗风沙，耐温差的性能完全符合要求。
★轨道车辆内饰：
轨道车辆内饰用于封闭的空间，且与乘客接触，因而对环保和健康性能要求较高。机车内饰是水性涂料及水
性胶粘剂产品的重要应用领域，塑料底材、地板、座椅采用水性涂料及水性胶粘剂产品能有效的降低有害物质的
排放，为乘客创造良好的乘坐环境。聚碳酸酯及其合金材料有着透明、优良的冲击强度、良好的耐热性、出色的
尺寸稳定性、低吸水率、低成型收缩率、低热传导率和良好的电阻特性等，在符合铁路车辆的要求下这些材料可
以在列车车窗、门指示灯、前大灯面罩和外壳、除尘罩、电子部件和蓄电池外壳等方面得到应用。
例如拜耳材料科技生产的高强轻质的聚氨酯复合材料Baypreg?誖具有高强度，低密度，尺寸稳定性和耐热性，
并且具有质量轻、承重效果好的特性，可以用在列车天花板上。聚氨酯硬泡Baymer?誖是有效的保温隔热材料，
可用在列车车厢的冷藏车、冷藏集装箱的保温应用上。沙伯创新塑料生产的一款阻燃型聚碳酸酯板材用在了欧洲
的客运列车窗框。
★橡胶减振装置：
随着铁路系统的不断提速以及对舒适性和低噪声要求的日益提高，需要大量使用各种减震橡胶元件以起到牵
引、减震和支撑作用。其中在机车车辆转向架上减震元件用得最多的部位是一系悬挂装置、二系悬挂装置和牵引
悬挂装置，并且转向架用弹簧已从钢、弹双簧并用逐渐转为纯橡胶弹簧。橡胶减震元件主要优点包括可随意选择
橡胶的结构形态、调整配方组分来控制硬度，满足不同方向刚度和强度的要求。
例如瓦克化学在2011年橡塑展上曾推出一款固体硅橡胶产品系列，具有自熄性和阻燃性，燃烧时产生极少
量烟尘，且不会释放有毒气体，适用于交通工具中广泛使用的各种柔性成型件、型材、面板、薄膜和纤维增强有
机硅条带，典型应用包括高速列车的门、火车的折棚和防火隔音垫等。
★轨道信号绝缘接头：
在当前的轨道线路信号系统中，绝缘接头起关键作用，它将轨道分成短的电绝部分，以便检测在车辆的停止
和开动过程中轨道旁的信号。但是，当前粘结接头的环氧树脂有很多不足之处，所以接头的使用寿命较短，仅有
12～8个月。目前有一款新的绝缘头采用的是特别柔韧耐用的杜邦公司Hytrel?誖热塑性聚酯弹性体，它具有优
秀的耐蠕变、耐冲击和耐疲劳性能，可以防止接头中横木或者螺栓与轨道接触，避免每个区的信号短路，使轨道
接头的使用寿命延长一倍，接头间的应力降低，成本以及安装时间减少。