氟矽膠製品新型材料為國爭光,國防戰力更勝一籌
發(fā)表時間:2019-01-16
強國必(bì)須強國防,強軍必(bì)須強科技。在曆史上,煉銅、煉鐵以及火藥等化學技術的發展極大(dà)推動了軍事乃至整個人類文(wén)明的前 進。在今天,化學工業對於國防軍事的重要意義依然非凡。改革(gé)開放40年,石化行業通過新材料等技術突破,為我國國防建設(shè)作出 了突出貢獻。

中複神鷹碳纖維公司已經實(shí)現了T1000碳纖維生產。圖為(wéi)工人查看生(shēng)產線運行情況。
複合材料規模應用
一代材料(liào),一代(dài)飛機。飛機性能一半取決於設計,另一半取決於材料。長期實驗(yàn)發現先進複合材料多種性能都優於普通(tōng)的鋁金 屬材料與鋼(gāng)金屬材料,應用到航(háng)空航天領域中,不僅可以賦予航(háng)空航天防熱、吸波等特殊性能,而且(qiě)還可以有效減輕航空航天設備 本身的重量。複合(hé)材料對(duì)航空裝備發展的重要(yào)意義不言(yán)而喻。
我國從20世紀(jì)70年代開始進行複(fù)合材料研究工作。經過(guò)40年發展,我國先進複合材料取得了可喜的進步,技(jì)術(shù)水(shuǐ)平也(yě)得到了不 斷的提高(gāo)。目前,先進複合材料(liào)已經大規模應(yīng)用於軍用航空航(háng)天領域,譬如火箭、導彈、宇航器、衛星、無人機、新型驗證機、航 空發動(dòng)機、軍機等,應用範圍也逐步從次承力構件進入到(dào)主承力構件。近些年來,我國生產(chǎn)的軍用飛機中先進複(fù)合材料占比不斷提升。據媒體公開報道,我國殲-20戰鬥機的複合材料使用率已達到20%,接近於國際先進水平(píng)。
目前,我國複合材料市場規模(mó)已發展到千億元級。根據公開資料,2017年,全球複合材料產值約為867億美元,同比增長5.7% 。其中(zhōng),中國大陸的產值占比為(wéi)25%。2017年,我國複合材料產量為444萬噸,行業營收1010億元,整體市場保持逐年增長的發展(zhǎn)態 勢。
現(xiàn)階(jiē)段,我國登記注冊(cè)的複(fù)合材料生產企(qǐ)業在5000家以上,分布在(zài)全國各地(dì),其中規模以上的企業數量較少,中(zhōng)小企業占比達 到90%以上。2011~2017年,我國複合材料行業營收保持增長,但(dàn)整(zhěng)體利潤水平(píng)增速較為緩慢。
作為複合材料的主要原材料之一,我國碳纖維產業近年來的發展進入新階段,初步形成了以山東、江蘇和吉林等地為主的碳纖 維產業(yè)聚(jù)集地,培育了威海拓展、中複神鷹和江蘇恒神等碳纖維(wéi)生產骨幹企業以及一批碳(tàn)纖維複(fù)合材料及製品企(qǐ)業。根據統(tǒng)計, 2010~2016年,我國碳纖維產能從6445噸(dūn)增至23810噸,增長了近(jìn)3倍。
目前,國內關(guān)於隱(yǐn)身材(cái)料的開發已經有了相對完善的體係,除了一些(xiē)軍工(gōng)企業之外,不少(shǎo)高校也加入到這一隊伍,譬如哈爾(ěr)濱 工業大學、西北工業大(dà)學、北京航空材料研究院、青島科技大學等。

據悉,曾在珠海航(háng)展亮(liàng)相的殲-20重型隱身戰鬥機,就使用了最新的國產隱身塗層。
防彈材料接連突破
防彈材料(liào),是國防建設中應用較多的一類材料。改革(gé)開放前,中國能夠(gòu)生產一些簡單的防(fáng)彈材料,但在(zài)今天,中國已是世界第 一大防彈材料生產國。
國內最早的防彈衣研究始(shǐ)於(yú)上世紀50年代末期,當時使用過的材料組(zǔ)合包括玻璃纖維/環氧(yǎng)樹脂與木棉;玻璃(lí)纖維(wéi)/環氧樹脂與 鉻剛玉;高強度鋁合金等。客觀地說,這(zhè)些早期產品的防護性能都非常有限。
改(gǎi)革開放以後,中國尼(ní)龍工業發展迅速,到了上(shàng)世紀80年代(dài),尼龍與鋁合金組成的材料成功用於中國自己定型的81防彈衣。雖 然該防彈衣性能(néng)比50年代的(de)玻璃鋼纖維版要(yào)好得多,但尼龍材料和同時代(dài)的美國凱夫拉(芳綸類)材料相比性能就差遠了。

超高相對分子質量聚乙烯纖維國內需求結構
特種矽橡膠橡膠種類漸(jiàn)多
所謂特種橡膠,主要(yào)包括氯丁橡膠、丁(dīng)腈橡(xiàng)膠、氟橡(xiàng)膠、矽橡膠製品等。特種橡膠製品(pǐn)的彈性和密封性極佳,在武器裝備關鍵 部位中往往能見到他們的身影。例如,導彈和運載火箭發動(dòng)機(jī)、推進劑管路活門、儀器(qì)艙(cāng)、控製係統以及發射係統會使用特種橡膠 。殲擊機、運輸機、轟炸機等貯存燃(rán)料油的容器是用特種(zhǒng)橡膠製作的軟油箱,防止(zhǐ)介質泄漏要(yào)用矽橡膠O形圈(quān),滑行、起飛和(hé)著陸 時緩(huǎn)衝要靠航空輪(lún)胎。
防化兵使用的防毒衣(yī)、防毒麵具、防毒手套,裝甲兵部隊使用的矽(guī)橡膠減震墊(diàn)、防彈輪胎,炮(pào)兵使用(yòng)的實心輪胎,工程兵部隊用的 橡(xiàng)膠(jiāo)舟、橡膠橋,軍工氣象部門使用的乳膠探空氣球,哪個也離不開特種橡膠。
從整體上看,我(wǒ)國特種合成橡膠發展比較緩慢。雖然國外有的特種橡膠膠種我國(guó)都有,但是達到規模化(huà)生產的很少,多數膠種 的製備還(hái)處於試生產階段,產量小,且產品(pǐn)質量不穩定,產品品種少,先(xiān)進牌號基本上都沒有係列產品。
就產(chǎn)品來看,氟橡膠(jiāo)方麵,國內有晨光化工研究院、上海三愛(ài)富新材料有(yǒu)限(xiàn)公司(sī)、浙江巨化股份有限公司、東嶽集團等單位生 產,主(zhǔ)要有(yǒu)23型、26型、246型3種型號。此外,國內已開發出全氟(fú)醚(mí)橡膠、羧基亞(yà)硝(xiāo)基氟橡膠及耐低溫等特殊性能新品種以適應各 種特殊需求。目前,國(guó)內氟橡膠生產能(néng)力約4000~5000噸/年。
矽橡(xiàng)膠方麵,國內主要有晨(chén)光化工研(yán)究院、吉林化工公司、南京高爾特矽橡膠製品公司、江蘇宏達新材料股份有限(xiàn)公司等生產 單位。
氫化丁腈橡(xiàng)膠(jiāo)(HNBR)方麵,我國蘭州化(huà)工(gōng)研(yán)究中心於1999年研製出LH-9901和LH-9902兩種型號;吉化公司(sī)研製成功HNBR-JH ,達到日本Zeon公司Zeptol2020的性能水平;讚南科技的HNBR也已實現產(chǎn)業化。不過(guò),國內所用HNBR仍然要從國外進口。
鹵化丁基膠(jiāo)方麵,該產品也曾長期由美國埃克(kè)森美孚、德(dé)國朗盛和(hé)俄羅斯企業壟斷。近些年,國內石化企業相繼突破關鍵技術(shù) ,實現(xiàn)了(le)鹵化丁基橡膠的產業化(huà)生產,目(mù)前主要生產廠家有浙(zhè)江信匯新材料、盤錦和運(yùn)集團、中石化燕山石化等。
推(tuī)進劑送“嫦娥”登月
2018年12月8日,我國月球探測器“嫦娥四號”於西昌發射升空,將在人類曆史上首次登陸月球背麵。本(běn)次發射使用的是長征 三號乙運載火箭,其(qí)推進劑也出自化工行業。
推(tuī)進劑是把(bǎ)火箭送出(chū)大氣層並為航(háng)天器(qì)在太空遨遊提供動力的關鍵,這是一類在燃燒時能迅速產生大量高溫氣體的化學物質, 通過有規律地燃燒釋放(fàng)出能量,產生氣體,推送火箭和導彈。
根據已知的(de)技術參數,“長三乙”火箭一級、二級發動機推進劑為偏二甲肼/四(sì)氧化二氮,三級發動機(jī)推進劑為液氫/液氧。液(yè) 氫是當今已使用的高能液(yè)體燃料中燃燒能量最(zuì)大、比衝最高的一種。而且液氫、液氧推進劑十分環保,燃燒後產生的是水,不會(huì)造 成汙染。
其實,中國航空航天的發展一直伴隨(suí)著推進(jìn)劑的進步。經(jīng)過多年發展,目前我國火箭推進劑主(zhǔ)要來自黎明化工研究院和江西星 火航天(tiān)新材料有限公司兩家企業。其中,黎明院從組建開始,一直承擔著國家液體化學推進劑和(hé)固體(tǐ)化學推進劑原材料的研製生產 任務,研發的一係列液體推進劑、固(gù)體推進劑原材(cái)料以及其他軍工配套材(cái)料,廣泛應用於多種戰(zhàn)略(luè)、戰術武器(qì)以及長征係列運載火箭、載人航(háng)天工程、月球探測工程等國(guó)家重(chóng)點工程,為國防現代化建設和航天航(háng)空事業作出了突出貢獻。

鏈接:令人自(zì)豪的(de)“化工時刻”
第一枚導彈中的高(gāo)純(chún)液氧推進劑
1960年(nián)11月5日,我國自製的第一枚仿蘇P-2型近程導彈發射成功,為我國獨立研製新型導彈(dàn)與火箭打下了良(liáng)好的基礎。其中(zhōng), 國(guó)產高純液氧推進劑讓國人揚眉吐氣。

第一顆原子彈中的離子交換樹(shù)脂
1964年10月16日,我國第一枚原(yuán)子彈爆炸(zhà)成功。從鈾礦的勘探、開采,鈾的提取,核燃(rán)料元件(jiàn)的製造,一直到核反應堆及輻照 過的(de)燃料後處理,都離不開(kāi)離子交換樹脂。
第一顆氫彈中的重水
1967年6月17日,我國第一顆氫彈(dàn)成功爆炸。它所用的“炸藥”是氫化鋰和氘化(huà)鋰。而氘和氘化鋰則來自於高純度重水。
第一顆人造(zào)衛星中的固體潤滑膜
1970年4月(yuè)24日,中國發射的第一顆人造衛星“東方紅”一號飛向太空。其中的關鍵(jiàn)材料固體潤滑膜,保證超短波天線在-100 ℃~100℃能正常工作。
第一顆通訊衛星中的(de)單晶矽
1984年4月8日(rì),我(wǒ)國成功發射了第一顆通信衛星——“東方紅”二號。它的能源係統使用了1萬多個單晶矽片,保證了大量資 料的即(jí)時接收、發送、處(chù)理。
第(dì)一次載人航天飛行中的特種材料
2003年10月15日(rì),“神舟”五號載人飛船升空。楊利偉身穿(chuān)的航天服,主體材料是高(gāo)強度(dù)滌(dí)綸,氣密層由十幾種特種橡膠材料 製成。
第一顆繞月人造衛星中的高(gāo)能燃料
2007年10月24日,我國首顆探月衛星嫦娥一號成功發射。衛星和火箭使用的高性能液氫(qīng)、液氧推進劑,用先進碳纖維材料技術 研製的太陽能電池板支架等,都(dōu)出(chū)自化工(gōng)行業。
第一(yī)座目標(biāo)飛行器中的特種材料(liào)
2011年(nián)9月29日,我國首個目標飛行器“天宮”一號發射升空。“天宮”一號使用的航天專用潤滑材料和(hé)密封(fēng)材料,保證了其 與“神舟”八(bā)號的(de)順(shùn)利對接,這些都來自(zì)化工(gōng)行業(yè)。
第一深度“蛟龍”號中的化工材料
2012年6月27日(rì),我國載人潛水器“蛟龍”號(hào)下潛至7062米(mǐ),達成新的中國(guó)深度。“蛟龍”號的(de)外殼由直徑微小的(de)空(kōng)心玻璃微 珠和(hé)環氧樹脂製造而成,其(qí)外層采用了高性能的海洋重防腐塗料。
第一艘航母中(zhōng)的甲板塗料
2012年9月25日,我國(guó)第一艘航空母艦“遼寧”號交付使(shǐ)用。其甲板使用特(tè)殊材料製造的塗(tú)層,以抵抗艦載機起降的衝擊,這 些也來自於化工行業。
第一架五代戰機中的先進材料
2016年11月(yuè)1日,經過5年(nián)試飛後,國產第五代隱身(shēn)戰機殲-20在珠(zhū)海航展亮相。先進隱(yǐn)身(shēn)材料的使(shǐ)用保證了其隱身性能。同時 ,機身20%采用碳纖(xiān)維複合材料,創國產(chǎn)戰機新高。
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