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杜邦新材料在轨道交通中的应用

发布时间:2013-05-07 12:06:52 编辑:wwxianlong
本文摘要:——杜邦中国有限公司防护科技部经理沈海华
——杜邦中国有限公司防护科技部经理沈海华
 
  我今天要讲的是我们的Kevlar纤维在轨道交通中的一些应用。其实杜邦发明了很多纤维,包括尼龙6,包括后来还发明了莱卡,以及后来发明的Kevlar,它的效应是分子链非常刚性,同时又有很多的韧性,所以就需要你用在增强它的强度的场合,包括目前用在飞机、火车、防弹衣,甚至光线光缆都有应用。它的第一个特点是高强度、高韧性,同时又很好的高模量,同时有一个很好的特点是绝缘性,像在地铁里面要用到绝缘性。同时它又非常轻,热稳定也很好,同时又有很好的耐化学腐蚀性。这些是它的一些应用,包括防护服,还有手套,都充分证明了它的这些特点。
 
  加固的方式有很多,传统的有混凝土加固和粘钢加固。纤维加固可以起到一个抗碱、抗弯。我们Kevlar纤维一个特点,特别是对比一下碳纤维,碳纤维大家比较了解,但对于Kevlar这一块比较新。第一,材质比较轻,第二,延展性非常好,延展性非常好在加固的时候有一个很大的好处。最近我们也发生了地震,其实延展性很好的话你可以带来一个很好的抗震性,它可以带来延迟,就是我裹了这个柱子之后它可以带来额外的10秒钟甚至20秒钟的宝贵延迟时间。第三。绝缘性能好。第四,抗冲击性能好。大家不要以为这个布看上去就是一个布,我举个例子,我们纤维的强度是同样重量下钢到6~5倍,所以它的强度是非常高的。
 
  加固的应用,特别是在隧道加工的时候你特别要考虑到一个电气化的问题,像目前的加固方案里面如果你用碳纤维的话就会带来很大的风险,在日本就发生过类似的问题,因为你没有完全的固化,一旦你的轨道交通的车开通以后,它就有一个抽真空的效应,没有把完全固化的布抽下来,就会发生一些短路发生事故。所以我们Kevlar这一块其实是一个完全的绝缘体,碳纤维是有一个导电的效果,所以碳纤维相对来说绝缘性能很好。下面我们也做过一个测试,大家会看到。这边是一个抗冲击的实验,我们的抗冲击有一个非常高的韧性,对比碳纤维来说,这里是冲击的次数,这里是强度的保留率,在X轴上冲击的次数。大家看到在同样的冲击上,碳纤维的保留率是60左右,我们是80、90。所以我们的强度的保持率非常好,这解决体现在我们一个抗冲击的效果。这个实验下面是固定的,加了一个Kevlar的包裹,上面有一个往复的推,中间是包裹,我们的Kevlar。我们这里有一个对比,在一个柱子裹了我们的纤维,左边的柱子没有裹我们的纤维。我们反复的测,大家会看到在没有加Kevlar的时候那个柱子推到15个mm的时候已经倒塌了,但是我们的纤维在推到25mm的时候它仍然有一个很好的保护作用,把整个柱子保护的非常好。也就是说裹了Kevlar之后可以非常有效的提高结构的延展性,延缓了结构的破坏。在一些桥梁加固的时候也可以参考这样的方案。
 
  总结一下,用我们的Kevlar纤维在增强的时候,其实有比较明显的几个好处。
 
  第一、绝缘性能。你涉及到电气化的隧道的时候,绝缘性能是必须要考虑的。
 
  第二、有很好的强度韧性。
 
  第三、抗冲击非常好,同时又有很好的耐化学腐蚀性。所以把我们的纤维用在建筑补墙、或者是桥梁补墙的时候有很好的好处。
 
  这边我可以举几个例子,其实我们的Kevlar纤维在国内已经开始用了,在日本,因为它要抗日本,所以会被大量的使用。在国内也有一些施工在采用这种方案。桥梁也有一些,它用缠绕加柱子的方案也可以解决。这个是在湖南的一个方案。大家会比较关心,因为现在碳纤维相对来说成本上也是比较便宜,我们也做过一个预估,它的整个的工艺是比较简单的。
 
  第一,你对表面进行施工,通过打磨。
 
  第二,涂一些胶水,然后再涂一些底胶,然后再把纤维裹上去,等待一些时间固化,固化之后它就可以在这方面起到作用了。
 
  我们的纤维是非常非常优秀的一个成本核算了,基本上看每个平方大概差不多500多块钱。
 
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