高性能抗冲击阻燃隔热材料应用

2015军民两用阻燃隔热新材料论坛内部资料高性能抗冲击阻燃隔热材料应用国营第六一七厂2015年4月目录•一特种复合功能材料应用概述和研究目标•二国内外同类材料、技术应用发展现状和趋势•三高性能抗冲击基础降噪阻燃封装材料技术指标•四新材料工程化应用开发的步骤•五高性能阻燃材料应用前景一特种复合功能材料应用概述和研究目标•1、概述•特种复合功能材料以其优异的性能和众多的可选种类，在各个行业中应用广泛。作为有抗冲击阻燃需求的领域，对材料的阻燃、抗燃有特殊要求。特种车辆保护乘员的三防系统，提供防火、抑爆的保护，作为特种复合功能材料在选材时，特别是和乘员室、功能舱相关的防暴、泄爆、隔音降噪、保温材料，阻燃、抗燃是关键。这一大类材料的不断发展对于特种车辆更好地实现基本安全保障意义重大。•作为功能舱的防护、抗冲击单元和组件，复合材料的应用对于提升关键安全性能指标，保护乘员安全发挥了不可替代的作用。在高性能抗冲击模块材料的应用中，高性能聚合物材料的研制、集成封装技术是模块、组件单元的关键。有泄爆、阻燃的欧美坦克装甲车辆和动力系统隔音降噪示意图：M1坦克炮塔尾舱弹药泄爆和欧洲动力机组及隔音降噪技术的应用部位无人炮塔结构示意图和阻燃防护方案（右）2、研究目标•（1）研制高性能阻燃降噪聚合物材料，采用材料的轻量化方案和一体化成型技术，制成特种车辆抗冲击结构组件中复合装甲模块。高性能集成封装弹性体材料具备高阻火、高强度、高粘结、大伸长的特点，制成品轻量化、抗冲击和防破片飞溅二次伤害。•（2）进行配套工艺研究，解决广泛粘结适应性、易成形性、可修复性等工艺问题，形成与高硬度抗弹材料浸润性好、成型强度高、技术先进、模块结构紧密、材料分布均匀，可修复的工程化工艺，并满足特种车辆抗冲击、阻燃隔热指标的要求。二国内外同类材料、技术应用发展现状和趋势国内外在特种车辆的研制生产中，已经开始采用符合要求的特种复合材料，这类复合材料具有轻量化、易成型、综合性能好的特点。例如，某产品在动力舱和乘员舱隔壁处，使用具有隔音降噪阻燃特性的轻量化材料，实现了乘员舱声噪降低10dB的指标要求，改善了乘员舱的环境。美军M1坦克在乘员舱内使用防中子辐射的复合材料，同时具有防破片的二次飞溅杀伤功能和阻燃隔热功能。•欧美等先进国外装甲防护技术的发展，预计到2020年前后，将在车辆的内部和外部采用先进的复合材料装甲防护技术，研制针对装甲车辆各部位应用的附加装甲防护组件，将具备高效能、多功能、模块化三大特征。其中，阻燃隔音降噪指标主要依靠不同聚合物的特性和特殊成型结构实现。同时，装甲车辆可根据各种不同作战环境下面对的具体威胁，通过应用这些组件使装甲车辆的装甲防护能力提高，保障自身的战场生存力。•多种功能材料复合的先进模块化装甲防护技术•轻量化、快速拆装的模块化材料•局部快速修复材料和技术•实现这些技术目标，需要研发出先进适用的具有阻燃降噪和轻量化特性的聚合物材料和复合装甲成型技术，使高硬度芯部材料能够加工成结构紧密、分布均匀的装配模块，突破多功能复合材料一体化成型的功能材料缺乏的短板，实现抗冲击、阻燃隔音降噪和轻量化技术的应用。三、高性能抗冲击基础降噪阻燃封装材料技术指标降噪dB≥10行业标准拉伸强度MPa≥50GB/T528-2009伸长率%≥550GB/T528-2009拉伸强度伸长率300%时MPa≤15GB/T528-2009阻燃性（氧指数）%≥30GB/T10707-2008与陶瓷组件材料结合强度MPa≥15GB/T7124-2008紫外光老化特性（72h，强度保持率）（72h，伸长率保持率）%≥90≥90GB/T16422.3-1997GB/T16422.3-1997热老化特性(，72h)强度保持率伸长率保持率%%≥90≥90GB/T7141-2008GB/T7141-2008压缩永久变形（72h，，30%）%≤3GB1683-81模块弯曲特性可以适合曲面弯曲装配企业标准四、新材料工程化应用开发的步骤•1、新材料进行工程化应用的进度要求•（1）新材料工程应用的验证试验时，必须及时保证科研研制的进度要求，按时间节点及时提供首批研制好的符合指标要求的新材料样品进行试验室阶段的用户验证试验，用户指标评估；该样品需初步满足所有技术指标。•（2）第二阶段，提供工程化应用的工艺技术，进行小批量研制应用新材料样品数量应能满足一个批次的使用量，以便于对样品进行考核及性能测试。•2、新材料的需求预测•高性能阻燃复合材料、特种聚合物与高硬度材料一体化成型技术的发展，是特种车辆防护技术发展的基础，随着对各种特种车辆防护技术指标的提升，对复合装甲模块化解决方案的需求日益迫切，高性能阻燃新材料和技术的研究和开发，对特种车辆防护组件的集成封装解决方案，具有强烈的市场需求。五、高性能阻燃材料应用前景特种车辆的发展对阻燃降噪和轻量化新材料、新技术的需求是广泛和紧迫的，特别是在极端环境条件下的性能指标，如严寒地区、高原干热地区、海洋滨海地区、戈壁沙漠地区，高、低温，湿热，海洋盐雾，高原辐照，臭氧老化等多种因素相互叠加，特种车辆在这些严苛的环境条件下，完成既定的任务，所配套使用的新材料必须具备优异的性能，轻质、便捷使用、性能稳定、成本适中等是这类材料研发必须统筹考虑的重要因素。•目前国外先进的主战坦克、步兵战车、两栖突击车、装甲输送车等装甲车辆，多采用安装阻燃集成封装复合装甲模块的方法以提高车辆的综合防护能力。车辆装甲组成复合防护体系，显著提高了装甲车辆对二次破片、火焰、核辐射、爆炸冲击波等二次效应威胁的防护能力，保护车内乘员和设备安全。美国、德国等西方军事发达国家为提高其装甲车辆的综合防护能力，综合应用了各种防护/功能材料技术以实现装甲模块产品的多功能集成，满足未来车辆防护部件“轻量化、集成化、模块化”的发展需求。国内对于各种特种车辆的需求促进了新材料新技术和新工艺的发展，新材料的发展赋予车辆更好的性能。无论是轮式车辆还是履带车辆，轻量化是发展趋势，从制造技术发展看，模块化和快速集成装配技术的发展，对复合材料提出更高的要求，复合材料对均质金属材料的替代会更加广泛。谢谢参会代表！敬请批评指正！