氟矽膠製品(pǐn)新型材料為國爭光,國防戰力更勝(shèng)一籌
強國必須強國防,強軍必須(xū)強科技。在曆史上,煉銅、煉鐵以及火藥等化學(xué)技術的發展極大推動了軍事乃至整個人類文(wén)明的前 進。在今(jīn)天,化(huà)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(shí)化行業通過(guò)新材料等技術突破,為我國國防建設作出 了突出貢獻。

中複神鷹碳纖維公司已經實現了(le)T1000碳(tàn)纖維生產。圖為(wéi)工(gōng)人查看生產線運行(háng)情況(kuàng)。
複合材料規模應用
一代材料,一代飛機。飛機(jī)性能一(yī)半(bàn)取決於設計,另一半(bàn)取決於材料。長期實驗發現先進複合(hé)材料多種性(xìng)能都優於普通的鋁金 屬(shǔ)材料與鋼(gāng)金屬材(cái)料,應用(yòng)到航空(kōng)航天領域中,不僅可以賦予航(háng)空航天防熱、吸波等(děng)特殊性能,而且還可以有效減輕航空航天設備 本身的重量。複合材料對(duì)航空裝備發展的重要意義不言而喻。
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40年發展,我國先進複合材(cái)料取得了可喜的進步,技術水平也得到了不(bú) 斷的提高。目前,先進複合材料已經大規模應用於軍(jun1)用航空航天(tiān)領域,譬如(rú)火箭、導彈、宇航器、衛星、無人(rén)機、新型驗證機、航 空發動機、軍機等,應(yīng)用範圍也(yě)逐步(bù)從次承力構(gòu)件進(jìn)入到主承力構件。近(jìn)些年來,我(wǒ)國生產的軍用飛機中先進複合材料(liào)占比(bǐ)不斷提升。據媒體公(gōng)開報道,我國殲-20戰鬥機的複合材料使用率已達到(dào)20%,接近於國際先進水平。
目前,我國複合材料(liào)市場規模已發展到千億元級。根據公開資料,2017年,全球複合材料(liào)產值約為867億美元,同(tóng)比增長5.7% 。其中(zhōng),中國大陸的產值占比為25%。2017年,我國複(fù)合材料產量(liàng)為444萬噸,行業營收1010億元,整體市(shì)場保持逐年增(zēng)長的發展態 勢。
現階段(duàn),我國登記注冊的複合材料生(shēng)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(zhàn)比達 到90%以上(shàng)。2011~2017年,我(wǒ)國複合材料行業營(yíng)收保持增長,但整體利潤水平增速較(jiào)為緩慢。
作(zuò)為(wéi)複合材料的主要原材料之一,我國碳纖維產(chǎn)業近(jìn)年來的發展進入新階段,初步形成了(le)以山東、江(jiāng)蘇和吉林等地為主的碳纖 維產業聚集地,培育(yù)了威海拓展、中複神鷹和江蘇(sū)恒神等碳纖維生(shēng)產骨幹企(qǐ)業以及一批碳纖維複(fù)合材料及製品企業。根據統計, 2010~2016年,我國碳纖維(wéi)產能從6445噸增至(zhì)23810噸,增長了近3倍。
目前,國內關於隱身材料的(de)開發已經有(yǒu)了相對(duì)完善的體係,除了一些軍工企業(yè)之外,不少高校也(yě)加入到(dào)這一隊伍,譬如哈爾濱 工(gōng)業大學、西北工業大學、北京航空材料研究(jiū)院、青島科技大(dà)學等。

據悉,曾(céng)在珠海航展亮相的(de)殲-20重型(xíng)隱身戰鬥機,就使(shǐ)用了最新的國產隱身塗層。
防彈材料接連突破
防彈材(cái)料,是國(guó)防建設中應用較多的一類材(cái)料。改革開放前,中國能夠生產一些簡單的防彈(dàn)材料,但在今天,中國已是世界(jiè)第(dì) 一大防彈(dàn)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(liào)組合包括玻璃纖維(wéi)/環氧樹脂與木棉;玻璃纖維/環氧樹脂與 鉻剛玉;高強度鋁(lǚ)合金等。客觀地說,這些早期產品的防護性能都非常有限(xiàn)。
改革開放以後(hòu),中(zhōng)國(guó)尼龍工業發展迅速,到了上世紀80年代,尼(ní)龍與鋁合金組成的材料成功用於中國自己定(dìng)型的81防彈衣。雖 然該防彈衣性能比50年代的玻璃鋼纖維版(bǎn)要好得多,但尼龍材料和同時代的美國凱夫拉(芳綸(lún)類)材料相比性(xìng)能就差遠了。

超高相對分子質量聚乙烯纖維國內需(xū)求結構
特種矽橡膠橡膠種類漸多
所謂特種橡膠(jiāo),主要包括氯丁橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠、矽橡膠製品等。特種橡(xiàng)膠製品的彈(dàn)性和密封性極佳,在武器(qì)裝備關鍵 部位中往往能見到他們的身影。例如,導彈(dàn)和運載火箭(jiàn)發動機、推進劑管路活門、儀器艙、控製係統以及發射係統會(huì)使用特種橡膠 。殲擊機、運輸機、轟炸機等貯存(cún)燃料油(yóu)的容器是用特種橡膠製作的軟油(yóu)箱,防(fáng)止(zhǐ)介質泄漏要用矽橡膠O形圈,滑行、起飛和著陸 時緩衝要靠航空輪胎(tāi)。
防(fáng)化兵使用的防毒衣、防(fáng)毒麵具、防毒手套,裝甲兵(bīng)部隊使用的(de)矽橡膠減震墊、防彈輪胎,炮兵使用的實心輪胎,工程兵部隊用的 橡膠舟、橡膠(jiāo)橋,軍工氣象部門使用的乳膠探空(kōng)氣球,哪個也離不開特種橡膠。
從整體上看,我國特種合成橡膠發展比較緩(huǎn)慢。雖然(rán)國外(wài)有的特種橡膠(jiāo)膠種我國都(dōu)有,但是(shì)達到規模(mó)化(huà)生產的(de)很少,多數膠種 的製備還處(chù)於試(shì)生(shēng)產階段(duàn),產量小,且產品質量不穩定(dìng),產品品種少,先進牌號基(jī)本上都沒有係列產品。
就產品來看,氟橡膠方麵(miàn),國(guó)內有(yǒu)晨光化工研究院、上海三愛富新材料有限公司、浙江巨化(huà)股份有限公司、東嶽集團等單(dān)位生 產,主要有23型、26型、246型3種型號。此外,國內已開發出全氟醚橡膠、羧基亞(yà)硝基氟橡膠(jiāo)及耐(nài)低溫等特殊(shū)性(xìng)能新品種以適應各 種特殊需求。目(mù)前,國內氟橡膠生產能力(lì)約4000~5000噸/年。
矽橡膠方麵,國內主要有晨光化工研究院、吉林化(huà)工公司、南京高爾特矽橡膠製(zhì)品公司、江蘇宏達新材料(liào)股(gǔ)份有(yǒu)限公司等生產(chǎn) 單位。
氫化丁腈橡膠(HNBR)方麵,我(wǒ)國蘭(lán)州化工研究中心於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(dào)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(bú)過,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森美孚、德國朗盛(shèng)和(hé)俄羅斯企業壟斷。近(jìn)些年,國(guó)內石化企業相繼(jì)突破關鍵技術 ,實現了鹵化丁基橡膠的產業化生產,目前主要生產廠家有浙江信匯新材(cái)料、盤錦和運集團、中石化燕山石化等。
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”於西昌發射升空,將在人類曆史上首(shǒu)次登陸月球背麵。本次發射使用的是長征 三號乙運載火箭,其推進劑也出自化工行業。
推進(jìn)劑是把火箭(jiàn)送出大氣層並為航天器在太空遨遊提供動力的關鍵,這(zhè)是一類在燃燒時能迅速產生大(dà)量高溫氣體的(de)化學物質, 通過有規(guī)律地燃燒(shāo)釋放出能量,產生氣體,推送火(huǒ)箭和導彈。
根(gēn)據已知的技術參數,“長三乙”火箭一級、二級發動機推進劑為偏二甲肼/四氧化二氮,三級發動(dòng)機推進劑為液氫/液氧。液(yè) 氫是當今已使用的高能液體燃(rán)料中燃燒(shāo)能量最大(dà)、比(bǐ)衝最高的一種(zhǒng)。而且液(yè)氫、液氧推(tuī)進劑十分環保(bǎo),燃燒後產生的是水(shuǐ),不會造 成汙染。
其(qí)實,中國航(háng)空航(háng)天的發展一直伴隨著(zhe)推進劑的進步。經過多年發展,目(mù)前我國火箭推(tuī)進劑主要來自黎明化工(gōng)研究院(yuàn)和江西星 火航天新材(cái)料有限公司兩家企(qǐ)業。其中(zhōng),黎(lí)明院從組建開始,一(yī)直承擔著國家液體化學推進劑和固體化學推進(jìn)劑原(yuán)材料的(de)研製生產 任務,研發的一係列液體推進(jìn)劑、固體推進劑原材料以及其(qí)他軍工配套材料(liào),廣泛應用於多種戰略、戰術武(wǔ)器以及長征係列運載火箭、載人航天工程、月球探測工程等國家重點工(gōng)程,為國防現代化建設和航天航空事業作出了(le)突出貢獻。

鏈接:令人自豪的“化工(gōng)時刻”
第一枚導彈中的高純液氧推進(jìn)劑
1960年11月5日,我(wǒ)國自製的第一(yī)枚仿蘇P-2型(xíng)近程導彈發射成功,為我國獨立研製新型導彈與火箭打下了良好的(de)基(jī)礎。其中, 國產高純液氧推進(jìn)劑讓國人揚眉吐氣。

第一顆原子彈中的離(lí)子交換樹脂
1964年10月16日,我(wǒ)國第一枚原子彈爆炸成功。從鈾礦的(de)勘探、開采,鈾的提取,核燃料元件的製造(zào),一直到(dào)核反應堆及輻照 過的燃(rán)料(liào)後處理,都離不開離子交(jiāo)換樹脂。
第一顆氫彈中的重水
1967年(nián)6月17日,我國第一顆氫彈成功爆炸。它(tā)所用的“炸藥”是氫化鋰和氘化鋰。而氘和氘化鋰則來自於高(gāo)純度重水。
第一顆(kē)人造衛星(xīng)中的(de)固體潤滑膜
1970年4月24日,中國發射的第一顆人造衛星“東方紅”一號飛向太(tài)空。其中的關鍵材料(liào)固體潤滑膜,保證(zhèng)超短波(bō)天(tiān)線在-100 ℃~100℃能正常工作。
第一顆通訊衛星中的單晶矽
1984年(nián)4月8日,我國成功發射了第一顆(kē)通信衛星——“東方紅(hóng)”二號。它的能源係統使用了1萬多個(gè)單晶矽片,保(bǎo)證了大量資 料(liào)的即時接收、發送、處理。
第(dì)一次(cì)載人航天飛行中的特種材料
2003年10月15日,“神(shén)舟”五號載人(rén)飛船升空。楊利偉身穿的航天服,主(zhǔ)體材料是高強度(dù)滌綸,氣密層由十(shí)幾種特種(zhǒng)橡膠材料 製成。
第一顆繞月人造衛星(xīng)中(zhōng)的高(gāo)能燃料
2007年10月24日,我國首顆探月衛星嫦娥一(yī)號成(chéng)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(wéi)材料技術 研製的太陽能電(diàn)池板支架等,都出自化工行業。
第(dì)一座目標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”一號發射升空。“天(tiān)宮”一號(hào)使用的航(háng)天專用潤滑材料和密封材(cái)料,保證了其(qí) 與“神(shén)舟”八(bā)號的順利對接,這些都來自化工(gōng)行業。
第一深度“蛟(jiāo)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,達成(chéng)新的中國深度。“蛟龍”號的外殼由直徑(jìng)微小的空心玻璃微 珠和環氧(yǎng)樹(shù)脂製造而成,其(qí)外層采用了高性能的海洋重防腐塗料。
第一艘航母中的甲板塗料
2012年9月25日,我國第一(yī)艘航空母艦“遼寧”號交(jiāo)付使(shǐ)用。其甲(jiǎ)板使用特殊材料製造的塗層,以抵抗艦載機起降的衝擊(jī),這 些也來自(zì)於化工行業。
第一架五代戰機中的先進材料
2016年(nián)11月1日,經過5年試飛後,國產第五代隱身戰機殲-20在珠海航展亮相。先(xiān)進隱身材料的使用保證了(le)其隱身性能。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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