“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司（以下簡稱北京玻鋼院）自2008年開始對復(fù)合材料疏散平臺進(jìn)行研制，在無酸固化酚醛樹脂設(shè)計(jì)與合成及酚醛樹脂在線預(yù)浸拉擠工藝技術(shù)等方面取得重大創(chuàng)新，形成了酚醛樹脂及其復(fù)合材料制備的核心技術(shù)基礎(chǔ)，并攻克酚醛樹脂復(fù)合材料疏散平臺生產(chǎn)線的全部工藝環(huán)節(jié)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了酚醛樹脂復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域的工程化應(yīng)用。”

　　近日，以北京玻鋼院為主要完成單位的無酸拉擠酚醛及在線預(yù)浸拉擠技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用項(xiàng)目，榮獲2020年度中國建筑材料聯(lián)合會·中國硅酸鹽學(xué)會建筑材料科學(xué)技術(shù)獎科技進(jìn)步類二等獎，北京玻鋼院科技委常委、北玻院（滕州）復(fù)合材料有限公司副總經(jīng)理張為軍在接受中國建材信息總網(wǎng)采訪時(shí)作出上述表述。

　　實(shí)現(xiàn)酚醛樹脂復(fù)材在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用

　　隨著我國城市建設(shè)發(fā)展，軌道交通日益成為人們出行的首選，公共交通設(shè)施的防火安全性能越來越受到高度重視。地鐵疏散平臺是地鐵運(yùn)營列車在隧道內(nèi)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，疏散乘客的專用通道。相較建設(shè)地鐵疏散平臺的傳統(tǒng)材料金屬、水泥等，酚醛樹脂復(fù)合材料既克服了后者易銹蝕、安裝困難的缺陷，又能夠充分發(fā)揮自身具有的輕質(zhì)高強(qiáng)、高阻燃性、低發(fā)煙性、易操作、安裝效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為地鐵疏散平臺的首選材料。但普通的酚醛樹脂在拉擠成型中工藝性較差，嚴(yán)重制約了酚醛樹脂基復(fù)合材料產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　對此，張為軍認(rèn)為，主要原因在于拉擠酚醛樹脂酸性催化劑對模具腐蝕嚴(yán)重，酚醛樹脂固化反應(yīng)速度慢，成型周期長，而且酚醛樹脂為縮聚固化反應(yīng)，固化時(shí)有副產(chǎn)物水等小分子物生成。同時(shí)，為了適應(yīng)拉擠成型快速固化的工藝需求，需提高模具加熱溫度來加速酚醛樹脂固化，但其副產(chǎn)物水在高溫下迅速蒸發(fā)并在制品中留下氣泡、空穴，從而影響酚醛拉擠制品的機(jī)械力學(xué)性能。

圖為昆明地鐵4號線應(yīng)用現(xiàn)場。

　　此外，為了降低樹脂粘度，拉擠用酚醛樹脂通常加入高達(dá)30%的酒精或丙酮等非活性稀釋劑，非活性稀釋劑在高溫下也會迅速蒸發(fā)，這些揮發(fā)份同樣會導(dǎo)致成型后的產(chǎn)品型材疏松、強(qiáng)度低、質(zhì)量差、樹脂含量無法控制，嚴(yán)重制約了酚醛樹脂產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。

　　如何有效去除酚醛樹脂拉擠成型反應(yīng)中所產(chǎn)生的小分子揮發(fā)性物質(zhì)，有效控制成型產(chǎn)品中酚醛樹脂的含量及均勻性，提高拉擠成型產(chǎn)品表觀及力學(xué)性能，已成為國內(nèi)外業(yè)界技術(shù)人員亟待解決的難題。

　　北京玻鋼院無酸拉擠酚醛及在線預(yù)浸拉擠技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用項(xiàng)目，通過開展無酸拉擠酚醛樹脂合成技術(shù)和在線預(yù)浸拉擠成型技術(shù)研究，攻克了酚醛樹脂復(fù)合材料疏散平臺生產(chǎn)線的全部工藝環(huán)節(jié)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了酚醛樹脂復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域的工程化應(yīng)用。

　　據(jù)張為軍介紹，該項(xiàng)目成果首次應(yīng)用于北京地鐵14號線建設(shè)項(xiàng)目中，完成6000延米的示范線工程，得到了業(yè)主單位和施工單位的高度認(rèn)可。隨著北京地鐵14號線首條地鐵酚醛復(fù)合材料疏散平臺示范線工程的成功運(yùn)營，該項(xiàng)目的科學(xué)技術(shù)成果在北京、廣州、石家莊、長春等9個(gè)城市29條軌道交通線路中得到廣泛應(yīng)用，累計(jì)完成里程44.6萬延米。

　　獲獎更重要的是一種責(zé)任

　　談及此次獲獎感受，張為軍說：“此次獲獎是對該項(xiàng)目研究工作的認(rèn)可和褒獎，非常感謝我們團(tuán)隊(duì)成員的辛勤付出。但獲得此獎不只意味著榮耀，更重要的是一種責(zé)任。這種責(zé)任將促使我和我的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)努力，為復(fù)合材料行業(yè)及其在軌道交通和公共安全設(shè)施領(lǐng)域應(yīng)用貢獻(xiàn)力量。”

　　張為軍告訴中國建材信息總網(wǎng)，該項(xiàng)目研究過程中他們解決了很多難題。比如，傳統(tǒng)的拉擠酚醛樹脂采用酸固化體系，對模具腐蝕嚴(yán)重，固化反應(yīng)速度慢，成型周期長，他和團(tuán)隊(duì)成員通過采用高活性反應(yīng)原料和復(fù)合催化劑制備了非酸固化拉擠專用酚醛體系，而非酸固化拉擠專用酚醛體系屬于單組份樹脂，使用比較簡單，提高了生產(chǎn)效率。此外，由于該產(chǎn)品不含酸性固化劑，成品樹脂適用期較長，常溫下保質(zhì)期可達(dá)到3個(gè)月。

圖為拉擠酚醛制品。

　　但在張為軍看來，如何實(shí)現(xiàn)將樹脂含量控制在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間，是該項(xiàng)目研究過程中一個(gè)最重要的難題。因?yàn)樵谠擁?xiàng)目研究過程中，前期制備的復(fù)合材料疏散平臺樹脂含量不穩(wěn)定，導(dǎo)致燃燒性能熱值忽高忽低，熱值高不能滿足技術(shù)指標(biāo)A2級要求；熱值低，型材力學(xué)性能相對較差。

　　針對上述難點(diǎn)，張為軍和團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)新性地在拉擠工藝中引入在線預(yù)浸技術(shù)，增加了在線預(yù)浸烘干裝置，有效解決了酚醛樹脂傳統(tǒng)拉擠工藝存在的揮發(fā)份排除問題；在預(yù)浸拉擠工藝中采用膠液再分配浸漬裝置，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)材料的再浸漬、再分配，有效控制了預(yù)浸材料樹脂含量的穩(wěn)定性和均勻性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　張為軍和團(tuán)隊(duì)成員的辛勤付出最終也得到了豐碩回報(bào)。該項(xiàng)目研究成果在多方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，例如創(chuàng)新性地采用復(fù)合催化及分步加料的方法合成該類樹脂，增加了樹脂的反應(yīng)活性和反應(yīng)程度，有效解決了傳統(tǒng)酚醛固化反應(yīng)速度慢、成型周期長、揮發(fā)份高、粘度大等問題；創(chuàng)新性地在酚醛樹脂體系中增加了高活性反應(yīng)原料，制備的樹脂體系避免了普通拉擠酚醛樹脂體系的以酸性物質(zhì)為固化劑的雙組份體系，有效解決了復(fù)配樹脂酸固化體系的適用期短、生產(chǎn)效率低、成型模具酸腐蝕嚴(yán)重等問題，

　　最值得一提的是，該項(xiàng)目研究成果首次在拉擠工藝中引入在線預(yù)浸技術(shù)，增加了在線預(yù)浸烘干裝置，有效解決了酚醛樹脂傳統(tǒng)拉擠工藝存在的揮發(fā)份排除問題；首次在預(yù)浸拉擠工藝中設(shè)計(jì)采用膠液再分配浸漬裝置，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)材料的再浸漬、再分配，有效控制了預(yù)浸材料樹脂含量的穩(wěn)定性和均勻性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　整體成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先

　　中國建筑材料聯(lián)合會對北京玻鋼院“新型酚醛及在線預(yù)聚合拉擠阻燃復(fù)合材料在軌道交通中的應(yīng)用”項(xiàng)目成果鑒定認(rèn)為，該項(xiàng)目研制的酚醛樹脂復(fù)合材料疏散平臺已廣泛應(yīng)用于北京、廣州、石家莊、長春、青島、重慶等城市多條軌道交通線路上，獲得用戶一致好評，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著，市場前景廣闊。同時(shí)，項(xiàng)目成果的開發(fā)與應(yīng)用推動了我國復(fù)合材料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對提高軌道交通運(yùn)營安全保障系統(tǒng)的能力及水平，提高公共安全具有重要意義。該項(xiàng)目成果整體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，其中酚醛樹脂在線預(yù)聚合拉擠技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　據(jù)張為軍介紹，與同類產(chǎn)品相比，該項(xiàng)目采用有無酸固化特種酚醛樹脂設(shè)計(jì)及合成技術(shù)、酚醛樹脂在線預(yù)聚合拉擠技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)酚醛拉擠工藝酸性催化劑腐蝕模具及低分子揮發(fā)物引發(fā)制品缺陷的行業(yè)難題，大大推動了酚醛拉擠復(fù)合材料制品的廣泛應(yīng)用與發(fā)展；在線預(yù)浸拉擠工藝技術(shù)、高精度樹脂含量控制技術(shù)的研究，有效除去酚醛樹脂拉擠成型過程中的揮發(fā)物，精確控制樹脂含量及均勻性，大大提高酚醛樹脂拉擠產(chǎn)品表面質(zhì)量及機(jī)械性能，同樣可用于環(huán)氧樹脂及不飽和聚酯體系的拉擠工藝體系，很好地控制產(chǎn)品的樹脂含量，提高玻纖含量，增強(qiáng)制品強(qiáng)度，推動了整個(gè)聚合物基拉擠復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展。疏散平臺整體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，其中酚醛樹脂在線預(yù)浸拉擠技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　截至目前，該項(xiàng)目已獲授權(quán)國家專利7項(xiàng)，其中發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)，發(fā)表科技論文3篇。

圖為研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃疏散平臺示范工程現(xiàn)場合影。

　　如今，張為軍和他的團(tuán)隊(duì)成員已著手該項(xiàng)目的下一步工作：隨著軌道交通車速的提升，隧道采用大盾構(gòu)的方式，開展與之相匹配的疏散平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和超寬整體酚醛復(fù)合材料疏散平臺成型工藝技術(shù)研究，同時(shí)為保證軌道交通運(yùn)營的安全可靠性，開展新型耐火疏散平臺技術(shù)研究，以及產(chǎn)品持續(xù)降本增效技術(shù)研究。