淺析城市軌道車輛內裝輕量化新材料的應用

李喜成 常龍 陳安江

摘要：本文對我國軌道車輛內裝中常用的聚碳酸酯材料、NGC鋁合金材料、碳纖維材料、預浸料以及鋁塑復合板等輕量化新材料進行了分析和介紹。

關鍵詞：城市軌道車輛;輕量化;新材料

加強對輕量化新材料在城軌車輛內裝中應用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的輕量化新材料應用過程中，應該加強對其關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。

1.聚碳酸酯材料

聚碳酸酯材料，也就是人們平時說的PC材料，作為一種人工合成的高分子材料，聚碳酸酯板材與傳統的玻璃相比具有以下幾個方面的優勢：

（1）輕量化。作為一種輕量化材料，聚碳酸酯材料和傳統的玻璃材料相比具有明顯的輕量化優勢，據測算同等厚度和面積的聚碳酸酯材料的重量只有傳統玻璃的1/2左右，應用到軌道車輛內裝中能夠有效的減重。

（2）力學性能。由于聚碳酸酯材料具有有機大分子鏈結構，其在韌性和強度上遠超玻璃，具有很高的拉伸強度和沖擊強度，具體到實際的應用中，聚碳酸酯材料不會向玻璃材料一樣發生自爆，也不會在受到外力的沖擊下出現蹦碎，具有更高的安全性，能夠使車輛的安全性得到提升。

（3）隔熱性。相較于傳統的玻璃，聚碳酸酯材料的的k值低10%左右，因此能夠更加有效的起到隔熱的作用，在冬天可以有效減少熱量損失，而夏天則可以有效的降低熱量的傳入。

（4）抗劃傷方面。通過硬化涂敷之后的聚碳酸酯材料能夠達到和玻璃相近的抗劃傷效果。

2.NGC型鋁合金類型材料的應用

首先，就目前而言，我國的城市軌道車輛的扶手還大多采用重量較大的不銹鋼材質的材料。但應用鋁合金類型材料作為扶手材料，比應用不銹鋼材料的重量減少50%以上，這是由于鋁合金類型材料的防腐性能、機械性能和成型焊接性能都遠遠優于不銹鋼，因此，鋁合金型材能夠很好地代替不銹鋼材料，成為城市軌道車輛的扶手基材。相信隨著城市軌道交通車輛的不斷向前發展創新，性能更好的鋁合金型材扶手能夠得到更加廣泛的推廣應用。

其次，為了提高鋁合金材料扶手表面的耐磨性和硬度，一般還需要對NGC型鋁合金扶手的表面采取硬質陽極氧化處理，形成硬度達到3500MPa以上的硬質氧化膜。要在鋁合金扶手表面形成硬質氧化膜需要進行機械拋光、拉泛、除油、清洗、化學拋光、水洗、中和、硬質陽極氧化、水洗、封孔、烘干這11道工序。溶液的濃度、組成、電流密度的溫度多方面的條件，也會對鋁合金扶手表面的硬質陽極氧化膜的形成有影響。其中，溫度是最大的影響要素，如果溶液的溫度越低，那么硬質陽極氧化膜的硬度便越高。

3.碳纖維材料的應用

碳纖維材料擁有碳材料的一般特性，還具有紡織纖維材料的特點，具有柔軟易加工性能，和其它纖維材料相比，碳纖維材料的楊氏模量是傳統纖維兩倍，是凱芙拉纖維的2倍。同時，碳纖維材料具有優異的耐腐蝕性能，其在酸、堿和有機溶劑中均不脹不溶。碳纖維材料還具有密度小、強度高的特點，和我國目前軌道交通車輛中使用的玻璃纖維材料相比，其密度更小，而強度高，用其替換玻璃纖維材料，不僅能夠提升強度，還能夠有效的降低重量，實現車輛輕量化的目標。與玻璃纖維、鋼材等材料相比，碳纖維的抗拉強度更高，能夠達到玻璃纖維的兩倍、鋼材料的七倍，而密度僅為玻璃纖維的2/3、鋼材料的1/5，因此碳纖維材料的應用還能夠提升材料的抗拉伸程度，還能夠有效降低車輛重量。碳纖維材料的特性說明了，強度大、質量輕的材料在軌道車輛內裝中具有重要的應用，隨著科學技術的進一步發展，會有質量更輕、強度更大的材料被應用到軌道車輛內裝之中。

4.預浸料的應用

預浸料是樹脂基體浸漬纖維或纖維布，制成的具有一定性能的組合物，它的性能好壞直接決定了制成的復合材料的性能好壞，且預浸料某些性質更是會直接帶入復合材料中，故而預浸料的性能會對預浸料性能產生較大影響。由于預浸料在制備后到使用往往需要經過一段時間進行運輸以及加工，所以其基體樹脂在這段時間內可能會發生一些化學反應，這些反應則會嚴重影響預浸料的使用性能以及復合材料制品的性能。從應用情況來看預浸料及其復合材料具有低毒、低煙、強度大、質輕和阻燃等性能，在交通運輸領域應用比較廣泛。

由于預浸料具有良好的力學性能、外形尺寸精度高、重量輕等優點，在輕量化需求越來越高的情況下，目前預浸料開始應用于軌道行業內裝系統中，比如中頂板、側頂板、側墻、門立罩、客室電器柜、車頭等各個系統中，相信隨著技術的發展，后續將有大量的應用需求。

5.復合鋁板的應用

復合鋁板也被成為是鋁塑復合板，其是通過多層材料復合而成的。其中，上下兩層為化學處理過的涂裝鋁板，而中間層則是無毒低密度聚乙烯芯板，然后通過專用的塑板上生產加工制成。復合鋁板具有如下的特性：

（1）剝離強度高。剝離強度是鋁塑復合板最為重要的技術指標，通過特殊加工后的鋁塑復合板在平整度和耐候性等多方面的性能都得到了提高。

（2）防火性能好。鋁塑復合板中的中間層的聚乙烯芯板是很好的阻燃材料，而兩邊的鋁板層也極難燃燒，因此其具有卓越的防火性能。

（3）耐沖擊、易保養、材質輕。鋁塑復合板耐沖擊性強，具有很好的韌性，而且在彎曲時不會損傷面漆。其具有良好的自清潔，只需要用中性清潔劑和清水清洗就可以使其永久如新。每平方米鋁塑復合板的質量大約為3.5-5.5kg，具有明顯的輕量化優勢。目前常用地城市軌道交通內裝墻板基材包括復合鋁板、鋁蜂窩板、玻璃鋼等幾種，其中，鋁塑復合板不僅能夠滿足結構強度和節能環保等性能，還具有明顯的輕量化優勢，因此鋁塑復合板是一種值得推廣的內裝材料。

6.結束語

隨著我國經濟的快速發展，城市規模不斷擴大，軌道交通得到了廣泛的應用，已經成為了一種重要的交通方式。在城市軌道車輛的內裝中使用輕量化材料，能夠有效提升車輛在行駛過程中的安全性，并且更加的節能環保，對于人們的出行安全和環境的保護具有重要的意義。

參考文獻：

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[2]淺談城市軌道車輛內裝輕量化新材料的應用研究[J].朱亞軍.綠色環保建材.2019（08）.