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(qiáng)國必須(xū)強國防,強軍必須(xū)強科技。在曆史上,煉銅、煉鐵(tiě)以及火藥等化學技(jì)術的發展極大推動了軍事乃至整個人類文明的(de)前 進。在今天,化學工業對於國防軍事的重要意義依然非凡。改革開放40年,石化行業通過新材料等技術突破,為我國(guó)國(guó)防建設作(zuò)出 了突出貢獻。

中(zhōng)複神鷹碳(tàn)纖(xiān)維公司已經實現了T1000碳(tàn)纖維生產。圖為工(gōng)人查看(kàn)生產線運行情況。
複合(hé)材料規模應用
一代材料,一代飛機。飛機(jī)性能一(yī)半取決於設計,另一半(bàn)取決於材料。長期實驗發現先進複(fù)合材料多種性能都優於普通的鋁金 屬(shǔ)材料與鋼金屬材料,應用到航空航天領域中,不僅可以賦予(yǔ)航空航(háng)天防熱、吸波(bō)等特殊性能,而且(qiě)還可以有效(xiào)減輕航空航天設備(bèi) 本身的(de)重量。複合材料對航空裝備發展的重要意義不言而喻。
我國從20世紀70年代開始進行複合材料研究工作。經過40年發展(zhǎn),我國先進複合材料取得了可喜的進步,技術水平也得到(dào)了不 斷(duàn)的提高。目前,先進複合材料已經(jīng)大規模應用於軍用航(háng)空航天領域,譬如火箭、導(dǎo)彈、宇航器、衛星、無人機、新型驗證機、航 空發動機、軍機等,應用範圍也逐步從次承力構件(jiàn)進入到主承力構件。近些年來(lái),我國生產的軍用飛機中先進複合材料占比不(bú)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(jiē)近(jìn)於(yú)國際先進水平。
目前,我國(guó)複合材料市場規模已發展到千億元級。根據公開資料(liào),2017年(nián),全球複(fù)合材料產值約為867億美元,同(tóng)比(bǐ)增長5.7% 。其中,中(zhōng)國大陸(lù)的產值占比(bǐ)為25%。2017年,我國複合材料產量為444萬噸(dūn),行業營收(shōu)1010億元,整(zhěng)體市場保持(chí)逐年增長(zhǎng)的發展(zhǎn)態 勢。
現階段,我(wǒ)國(guó)登記注冊的複合材料生產企業在5000家以上,分布在全國各地,其中規模以上的企業數量較少,中小企業占比(bǐ)達 到(dào)90%以上。2011~2017年,我國複合材料行業營收保持增長,但整體利(lì)潤水(shuǐ)平增速較為緩慢。
作為複合(hé)材料的主(zhǔ)要原材料之一,我國碳纖維產業近年來(lái)的發展進入新階段,初步形成了以山東、江蘇和吉林等地(dì)為主(zhǔ)的碳纖 維產業聚集地,培育了威海拓展、中複神鷹和江蘇恒神等碳纖維(wéi)生產(chǎn)骨幹企業以及一批碳纖維複合材料及製品企業。根據統計, 2010~2016年,我國碳纖維產能從6445噸增至23810噸(dūn),增長了近3倍(bèi)。
目前,國(guó)內關於隱身(shēn)材料的開發已經有了相對完善的體係,除了一些軍工(gōng)企業之外,不少高校也加入到(dào)這一隊伍,譬如哈爾濱 工業大(dà)學(xué)、西北工業大學、北京(jīng)航空材料研究院、青島科技大學(xué)等。

據悉,曾在珠海航展亮相的殲-20重型隱身戰鬥機,就使用了最新的國產隱身(shēn)塗層。
防彈材料接連突破
防彈(dàn)材料,是國防建設中應用較多的一類材料(liào)。改革開放前(qián),中國能夠(gòu)生(shēng)產一些簡單的防彈材料,但在今天,中國已是世(shì)界第 一大防彈材料生產國。
國內最早的防彈衣研究始於上世紀50年代末期,當時使用過的材料組合(hé)包括玻璃纖維/環(huán)氧樹脂與木棉;玻璃纖維/環氧樹脂與 鉻剛玉;高強度鋁合金等(děng)。客觀地說,這些早期產品的防護性能都非常有限。
改革開放以後,中國尼龍(lóng)工業發展迅速,到了上世紀80年代,尼龍與鋁(lǚ)合(hé)金組成的材料成功用於中國自己定型的81防彈衣。雖 然該防彈衣性能比50年代的玻璃鋼(gāng)纖維版要好得多,但尼龍材(cái)料和同時代的美國凱夫拉(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多
所謂特種橡膠,主要(yào)包括氯丁橡膠、丁腈(jīng)橡膠、氟橡(xiàng)膠、矽橡膠製品等。特種橡膠製(zhì)品的彈性和密封(fēng)性極佳,在武(wǔ)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機、推(tuī)進劑管路活門、儀器艙、控製係統以及發射係(xì)統(tǒng)會(huì)使用特(tè)種橡膠 。殲擊機、運輸機(jī)、轟炸(zhà)機等貯存燃料油的容(róng)器是用特種橡(xiàng)膠製作的軟油箱,防止介質(zhì)泄漏要用矽橡膠O形圈,滑行、起飛和著陸 時緩衝要靠航空輪胎。
防(fáng)化(huà)兵使(shǐ)用的防毒衣、防毒麵具、防毒手套,裝甲兵部隊使用的矽橡膠減震墊、防彈輪(lún)胎,炮兵使用的實心輪胎,工程兵部隊用的 橡膠舟、橡膠橋(qiáo),軍工氣象部門使用的(de)乳膠探空氣球,哪個(gè)也離不開特種橡膠(jiāo)。
從整體(tǐ)上看,我國特種合成橡膠發展(zhǎn)比較緩慢。雖(suī)然國外有的特種橡膠膠種(zhǒng)我(wǒ)國都有,但是達(dá)到規模化生產的很少,多數膠種 的製備還處於試生產階段(duàn),產量(liàng)小,且產品質量不穩定,產(chǎn)品品種少,先(xiān)進牌(pái)號基本上都沒有係列產品。
就產品來看,氟橡膠方麵,國內有晨光化工研究院、上海三愛富新(xīn)材料有(yǒu)限公司、浙江巨化股份有限(xiàn)公司、東嶽集團等單位生 產,主要有23型、26型、246型3種型(xíng)號。此外,國內已開發出(chū)全氟醚橡膠、羧基亞硝基氟橡(xiàng)膠及(jí)耐低(dī)溫(wēn)等特殊性能新品種以適應各 種(zhǒng)特殊需求。目前,國內氟橡膠生(shēng)產能(néng)力約4000~5000噸/年。
矽橡膠方麵(miàn),國內主要有晨光化工研究院、吉林化工公司(sī)、南京高爾特(tè)矽橡膠製品公司、江(jiāng)蘇(sū)宏達新材料股份有限公司等生產(chǎn) 單位。
氫(qīng)化丁腈橡膠(HNBR)方麵,我國蘭州(zhōu)化工研究中心於1999年研製出LH-9901和LH-9902兩種型號;吉化公司研製成功HNBR-JH ,達到日本Zeon公司Zeptol2020的性能水平;讚南科技的HNBR也已實現產業化。不過,國(guó)內所用HNBR仍然要從國外進口。
鹵化丁基膠方麵(miàn),該產品也曾長期由美國埃克森美孚、德國朗盛和俄(é)羅斯企業壟斷。近些年,國內石化企業相繼突破(pò)關鍵技(jì)術 ,實現了鹵(lǔ)化丁基橡膠的產業化生產,目(mù)前主要生產廠家有浙江信匯新材料、盤錦和(hé)運集團、中石化燕山(shān)石(shí)化等。
推進劑送“嫦娥”登月
2018年(nián)12月8日,我國月球探測器“嫦娥四號”於西昌發射(shè)升(shēng)空,將在人類曆史上首次登(dēng)陸月球背麵。本次發射(shè)使用的是長征 三號乙運載火箭,其推進劑也出自化工行業。
推進劑是把火箭送出大氣層並為航天器在太空遨(áo)遊提供動力的(de)關鍵,這是一(yī)類在燃燒(shāo)時能迅速(sù)產生大量高溫氣體的化學物質, 通過有(yǒu)規律地燃燒釋放出能量,產生氣體,推送火箭(jiàn)和導彈(dàn)。
根據已知(zhī)的技術參數,“長三(sān)乙(yǐ)”火箭一級、二級發動機推進劑為偏二甲肼/四氧化(huà)二(èr)氮,三(sān)級(jí)發動機推進劑為液氫/液氧。液 氫是當今已使用的高能液體燃料中燃燒能量最大、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,不會造 成汙(wū)染。
其實,中國航空航天的發展一直伴隨著推(tuī)進劑的進步(bù)。經過多年發(fā)展,目前我國火箭推進劑主要來自黎明化(huà)工研究院和江西星 火航天新材料有限公(gōng)司兩家企業。其(qí)中,黎明院從組建開始,一直承(chéng)擔著國家液體化學推進劑和固體化學推進劑原材料的研(yán)製生產 任務,研發的一係列液體推進劑、固體(tǐ)推進劑原材料(liào)以及(jí)其他軍工配(pèi)套材料,廣泛應用於多種戰略、戰術武器以及長征係(xì)列運載火箭、載人航天工程、月球探測工程等國家重點(diǎn)工程,為國防現代化建設和航天航(háng)空事業作出了突出貢(gòng)獻。

鏈接:令人自豪的“化(huà)工時刻”
第一枚導彈中的高(gāo)純液氧推進劑
1960年11月5日,我國自製的第一枚(méi)仿蘇P-2型近(jìn)程導彈發射成(chéng)功,為我國獨立研(yán)製新型導彈與火箭打下了良好的基(jī)礎(chǔ)。其中, 國產高純液氧推進劑讓國人揚眉(méi)吐氣。

第一(yī)顆原子彈中的離子交換樹脂
1964年10月(yuè)16日,我國第一枚原子彈(dàn)爆炸成功。從鈾礦的勘探(tàn)、開采,鈾的提取,核燃料元件的製造,一直到核反應堆及輻(fú)照 過的燃料後處理(lǐ),都離不開離子交換樹脂。
第一顆氫(qīng)彈中的重水
1967年6月17日,我國第一顆氫彈成功(gōng)爆炸。它所用的“炸藥”是氫化鋰和(hé)氘化鋰。而氘和氘化鋰則來自於高純度重水。
第一顆人造衛星(xīng)中(zhōng)的固體潤滑膜
1970年4月24日,中國(guó)發射的第一顆人造衛星“東方紅”一號飛向太空。其中的關鍵材料固(gù)體潤滑膜,保證超短波天(tiān)線在-100 ℃~100℃能(néng)正常工作。
第一顆通訊衛星中的單晶(jīng)矽
1984年4月8日(rì),我國成功發射了第一顆通信衛星——“東(dōng)方紅”二(èr)號。它的能(néng)源係統使用了1萬(wàn)多個單晶矽片,保(bǎo)證了(le)大量資 料的即時(shí)接收、發送(sòng)、處理。
第一次載人航天(tiān)飛行中的特種材料
2003年10月15日,“神舟”五號載人飛船升空。楊利偉身穿的航天服,主體材料是高強度滌(dí)綸,氣密層由十幾(jǐ)種特(tè)種橡膠材料 製成。
第一顆繞月人造衛星中的高能燃料
2007年(nián)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(yè)氫、液氧推進劑,用(yòng)先進碳纖維材料技術 研製的太陽能電池板支架(jià)等,都出自化工行(háng)業。
第一座目標(biāo)飛行器中的特種材料
2011年9月29日,我國首個目標飛行器“天宮(gōng)”一號發射升空(kōng)。“天宮”一號使用的航天專用潤滑材料和密(mì)封材料,保證了其 與“神(shén)舟”八號(hào)的(de)順利對接,這(zhè)些都來自化工行業。
第一深度“蛟(jiāo)龍”號中(zhōng)的化工材料
2012年6月27日,我國載(zǎi)人潛(qián)水器“蛟龍”號下潛至7062米,達成新的中國深度。“蛟龍”號的(de)外殼由直徑微小的空心玻璃(lí)微 珠(zhū)和環氧(yǎng)樹脂製(zhì)造而成(chéng),其外層采用了高性能的海洋重防腐塗料。
第一艘航母中的甲板塗料
2012年9月25日,我國第一艘航空母艦“遼寧”號交付使用。其甲(jiǎ)板(bǎn)使(shǐ)用(yòng)特殊材料製造的塗層,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(cái)料
2016年(nián)11月1日,經過(guò)5年試飛後,國(guó)產第五(wǔ)代隱身(shēn)戰機殲(jiān)-20在珠海航展亮相。先進隱身材料的使用保證了其隱身性能(néng)。同時 ,機身20%采用碳纖維複合材料,創國產戰機新高。
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