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国防现代化背后的纺织支持

2019-03-21中国产业用纺织品行业协会编辑崔书健

纺织科学研究 2019年3期
关键词:防护服复合材料纤维

文/中国产业用纺织品行业协会 编辑/崔书健

大量的纺织最新产品和技术为国防现代化作出了重要贡献

实施军民融合发展战略是构建一体化国家战略体系和能力的必然选择,也是实现党在新时代的强军目标的必然选择。中国纺织在军民融合方面具有光荣的传统,一大批企业和科技工作者积极投身军需后勤和军工配套工作,大量最新的纺织产品和技术应用到军装、单兵防护、伪装屏蔽、航空救生、武器弹药、航空航天等领域,为国防现代化作出了重要贡献。

目前在军民融合纺织品中,涵盖了作为重要原料的常见高性能纤维及其制品,和纺织企业为满足军方需求而开发的各类产品,展示出我国纺织工业多年来取得的巨大成就。本文将从军用原料、军用部件、军用成品三个篇章进行介绍。

军用原料篇

酚醛纤维

图1:泰美达®间位芳纶。

酚醛纤维是线型酚醛树脂或热固性酚醛树脂所制成的交联纤维,经缩醛化或络合化而成的阻燃有机纤维,是阻燃纤维中最廉价的,可广泛应用于耐热服、赛车服、消防服等各种特种防护工作服及滤料等材料。它的出现打破了热固性树脂不能生产纤维的定论。

氧化物陶瓷纤维

氧化物陶瓷纤维以Al2O3为主要成分,含二氧化硅、氧化锆等金属氧化物添加剂,常用于使役温度高于1000℃的金属基及陶瓷基复合材料增强体,如发动机活塞、尾椎喷管、导弹弹隔热瓦、导弹弹头天线罩;焚烧炉设备、催化剂有机废气处理器、燃气催化燃烧辐射器;热核反应堆冷却换热装置的衬里、耐火隔热纤维砌块等。

泰美达®间位芳纶

烟台泰和新材料股份有限公司开发的泰美达®间位芳纶属本质阻燃纤维,极限氧指数大于28%,在空气中难以燃烧,不续燃、离焰自熄;具有优异的耐高温特性,在检测-196℃~204℃环境温度下性能非常稳定,短时可耐受300℃高温冲击。在个体防护领域得到广泛应用。(见图1)

泰普龙®对位芳纶

烟台泰和新材料股份有限公司开发的泰普龙®对位芳纶,具有高强高模量、耐高温、阻燃、质轻的特点,比强度是钢材的5~6倍,比模量是钢材的2~3倍,在-196℃~204℃环境温度下性能非常稳定,即使在300℃高温也能保持良好的力学性能,是重要的军民两用材料。

尼龙66高强FDY长丝

尼龙66高强FDY长丝,具有强度高、单重轻、耐疲劳、耐冲击、耐热好、耐摩擦、易于加工等特点,是汽车安全气囊、高档缝纫线、帐篷、防化服、降落伞、特殊要求的绳、网、带、箱包的主要原料。

高强高模型聚酰亚胺长丝

江苏奥神新材料股份有限公司开发的高强高模聚酰亚胺长丝,具有高强度、高模量、阻燃、耐磨、隔热、耐高温等特性,可广泛应用于航空航天领域如火箭整流罩和发动机壳体、轮胎帘子线;特种防护领域如军警防弹背心、防弹头盔和防割防刺服;结构与复合材料领域等。

硅氮系阻燃粘胶纤维

北京赛欧兰阻燃纤维有限公司开发的硅氮系阻燃粘胶纤维,燃烧后无毒烟,经1100ºC高温烧灼后仍能维持骨架形状,废弃后可自然降解并对环境无伤害,具有远红外和抗菌防螨等功能。既可纯纺,又可与多种纤维混纺,色牢度好,拥有自然柔和的手感,具有优良的服用性能和吸湿透气性能。

石墨烯锦纶FDY长丝

常州恒利宝纳米新材料科技有限公司开发的石墨烯锦纶FDY长丝,具有抗菌抑菌、低温远红外、高强度、抗紫外、抗静电、超导热等功能,应用领域比较广,如梭织功能性面料、包覆氨纶应用于针织面料等。

壳聚糖纤维

海斯摩尔生物科技有限公司开发的壳聚糖纤维,具有天然抑菌、防霉祛臭、吸湿快干、快速止血、吸附螯合等优异的功能,利用其广谱抑菌性和生物相容性、可降解性以及安全性,可以做成战创伤产品,起到战场急救快速止血效果,也可以做成军品,在部落作战等高温高湿的恶劣环境中起到抑菌作用,有效保护士兵安全。

耐热型聚酰亚胺纤维及制品

江苏奥神新材料股份有限公司开发的耐热型聚酰亚胺纤维,具有优异的阻燃、耐高温、隔热、抗烧蚀、抗菌、远红外等功能,其制成的面料无阴燃、续燃时间,损毁长度极低,发烟量极低且无毒性,是石油化工、密闭空间等特种防护领域理想的材料。

镀银织物

天诺光电材料股份有限公司采用新型的复合还原剂工艺技术,代替传统的甲醛还原剂,在经编织物、纬编弹力布、机织面料的尼龙纤维表面镀覆导电银层,使纤维具有良好的导电效果,整个生产过程绿色环保。(见图2)

抑菌织物

天诺光电材料股份有限公司,采用其独有专利技术将微量的金属银施加到纤维表面,使产品具备优异的抗菌性,生产过程中无环境污染。正常洗涤,耐日晒,可熨烫,抗菌持久,且对人体无副作用。产品可广泛应用在家纺、服装、产业用纺织品和医疗等领域。

三维立体织物

天津工业大学复合材料研究所开发的三维立体织物具有结构设计灵活、层间性能好、异形近净预制成型等优点,易于制备高厚重板型和大尺寸回转体结构。三维立体织物整体性好、抗分层性强,可作为陶瓷基复合材料增强骨架。该产品的典型应用为用于耐烧蚀透波陶瓷复合材料天线窗增强骨架的石英纤维高厚三维立体织物。

无氟防水棉尼龙帆布

宜兴乐祺纺织集团有限公司开发的无氟防水棉尼龙帆布克服了纯棉磨毛的强力偏低、涤棉布透气不良易起球等缺陷,产品经无氟防水整理后,防水透湿,适合户外运动服装;采用了拉法磨毛,触感柔软,服用性舒适。

中拉法磨毛OSM整理弹力帆布

宜兴乐祺纺织集团有限公司开发的该面料采用最新型的OSM三防整理,目前尚处于推广阶段,它的特点是防水耐喷淋性能优异,耐洗性较好,可以在20次水洗后依然保持喷淋70分钟以上,是高端户外运动休闲面料的首选。

氧化物陶瓷纳米纤维隔膜

中国科学院化学研究所以纳米陶瓷纤维为原料,经深加工获得氧化物陶瓷纳米纤维隔膜。质地柔软,有一定的弹性及抗拉强度。可应用于热电池隔膜及高温催化剂载体等领域。

吸波柔性复合材料

天津工业大学开发的吸波柔性复合材料,在6GHz~15GHz的频段内具有明显吸波效果,其反射损耗小于-10dB的有效吸收频段为9.44GHz~12.85GHz。

特种壳聚糖多功能布

海斯摩尔生物科技有限公司开发的特种壳聚糖多功能布,具有强度高且具有防霉、抑菌、阻燃、防静电及无毒特性,以推广到多个航天空间产品,制成新软式水箱比原产品重量减少30%,实现空间站产品轻质、多功能需求。(见图3)

图3:航天用海斯摩尔多种功能布。

军用部件篇

新型航天飞船返回舱专用垂挂吊索

青岛华凯海洋科技有限公司开发的新型航天飞船返回舱专用垂挂吊索,在航天吊索领域实现了化学纤维绳缆对钢缆的替代,大幅降低了吊索重量,耐老化、耐高温、耐磨性能卓越。(见图4)

图4:新型航天飞船返回舱专用垂挂吊索。

高性能静力绳索

鲁普耐特集团有限公司开发的高性能静力绳索,获得CE认证,轻便、耐磨、断裂强力高,采用张力控制、防水耐磨整理、皮芯均一等技术,外皮和内芯均采用高性能锦纶长丝,直径10.5mm,线密度66g/m,皮芯滑动率0%,静态延伸率4.2%,缩水率3.5%,打结系数0.8,冲击力4.9kN,坠落次数15次。

高性能登山攀岩动力绳索

鲁普耐特集团有限公司开发的高性能登山攀岩动力绳索获得CE、UIAA认证,采用张力控制、热定型工艺处理、防水耐磨整理、皮芯均一等技术,外皮和内芯均采用高性能锦纶长丝,直径10.5mm,线密度66g/m,皮芯滑动率0%,静态延伸率6.8%,动态延伸率25%,冲击力8.1kN,坠落次数8次。

耐高温耐磨消防救援绳索

鲁普耐特集团有限公司开发的耐高温耐磨消防救援绳索包括绳皮和绳芯两部分,均是采用具有高强高模的对位芳纶纤维经多步加捻编织而成,具有耐高温、耐酸碱、高强度、高模量的优异性能,在204℃下5分钟内不熔融、不焦化,破断强力超过30kN,达到GA 494—2004标准的轻型安全绳的质量指标。该产品强度3.6GPa,伸长模量131GPa,断裂伸长率2.8%~3.5%,具有极高的强度,重量比拉伸是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤丝的2~3倍,高强尼龙的7倍。

碳/碳复合材料喉衬

碳/碳复合材料具有轻质、高强、抗烧蚀、可设计性强等特点,由上海大学研制的碳/碳复合材料喉衬总体水平达到国际先进,已应用于海、陆、空、火箭军等多型号火箭固体发动机喷管,相关成果获国家科技进步二等奖4项,国家发明三等奖1项,省部级科技奖7项,国家科技进步奖二等奖1项。

自润滑复合衬垫

民用直升机旋翼系统阻尼器杆端带柄轴承这类高速轻载轴承,现有衬垫最大的问题就是磨损严重,服役寿命过短,目前国产衬垫最大使用寿命一般在100小时;同时还会产生较高的摩擦热量,工况复杂,受力形式复杂。上海市纺织科学研究院有限公司通过提高整体衬垫耐磨性能和抗剪切性能等方面开展突破,研制出满足该类复杂工况下使用的自润滑复合衬垫。

帽型加筋壁板

江苏恒神股份有限公司开发的帽型加筋壁板,采用自动铺丝成型技术,大幅降低了产品生产时间。制件生产所采用的长桁—蒙皮共固化成型技术可应用于飞行器加筋壁板类制件制造,长桁、蒙皮一体成型,可大幅提高产品生产效率,降低制件生产成本,在装配阶段可大幅降低紧固件的使用数量,可有效降低飞行器重量。

防弹隐身板

天诺光电材料股份有限公司开发的防弹隐身板,采用了集防弹、隐身于一体的多功能复合材料,由特种高分子材料、雷达吸波材料复合而成,具有隐身性能好、抗子弹毁伤能力强、重量轻等特点,可抵御53式7.62mm普通钢芯弹100米远处的射击;主要用于具有防弹需求的车辆、船舶等装置的防护板制造。

结构隐身板

天诺光电材料股份有限公司开发的结构隐身板采用的是具备雷达吸收、承载一体化的复合材料,由蜂窝材料与雷达吸波材料复合而成;覆盖1GHz~40GHz,主要军用雷达波段。该产品具有吸波性能高、承载能力强、重量轻、保温隔热效果好等特点,可用于框架结构的蒙皮,成型结构的外挂等。

屏蔽材料

天诺光电材料股份有限公司开发的屏蔽材料采用磁控溅射与复合镀膜技术在基材表面覆金属制成,表面可进行热熔胶、涂黑处理。该材料可制成导电胶带、模切材料及包裹PU海绵制成导电衬垫,适用于各种电子设备的电磁屏蔽、防静电(ESD)和接地等场合,抑制电磁波干扰。(见图5)

图5:屏蔽材料应用。

三维编织复合材料主承力接头

天津工业大学复合材料研究所采用异形三维多向整体编织技术和RTM工艺制备的主承力接头,属于空间多向分布的增强纤维束连续贯穿复合材料接头,保证了构件的整体性,接头尺寸精确高,无需后续的机械加工。三维多向编织复合材料具有灵活的结构和力学性能可设计性,是桁架结构轻量化技术的首选。

立体机织复合材料飞机弦窗窗框

天津工业大学复合材料研究所采用三维整体织造预成型技术和真空辅助高温RTM固化工艺制备的复合材料飞机弦窗窗框实现了航空铝窗框的轻量化等代设计。

图6:15武警特战防弹头盔。

图7:三军仪仗队新式礼宾服。

军用成品篇

一拉解除双防战术背心

北京普凡防护科技有限公司开发的双防战术背心可在保证关键部位防护的基础上,最大化的提升使用者的穿着灵活性和舒适性。该产品采用360°MOLLE系统设计,其内部可同时容纳防弹芯片和硬质插板;肩部、腰部搭接采用快拆卡扣以代替魔术贴减少噪声,增加了隐蔽性。该产品真正实现1秒解除、5秒复穿,是特战人员、机动部队、特勤之首选。

轻便型化学防护服

北京邦维高科特种纺织品有限责任公司开发的轻便型化学防护服,其主体材料为高阻隔膜复合材料,具有轻便舒适、防护可靠,具有效防护酸、碱、有机溶剂等作用,设计采用连体带帽式结构,便于穿着,可应用于石油、化工、危化品处理、应急救援等领域。

BWT®-B5多次性生物防护服

北京邦维高科特种纺织品有限责任公司开发的BWT®-B5多次性生物防护服,有连体式及分体式两种款式。该防护服特殊的三层复合材料,具有优异的性能指标,经向断强高达1100N,纬向高达560N,过滤效率为100%,抗合成血液穿透高达6级。可用于医疗、防疫、环保、化工、交通、军事、公安等领域,可进行手术操作、病员处理、设备操作、疫情控制以及在病毒污染区内执行保卫、警戒、消毒处理等任务。

核辐射防护服

北京邦维高科特种纺织品有限责任公司开发的核辐射防护服,是由非铅类防护材料制成的能够对低能射线进行防护的射线防护服,防护服总重量≤8kg,躯干部位对30keV的γ射线防护效率不小于50%,其他部位不小于30%,断裂强力不小于400N,撕破强力不小于60N,可应用于医疗领域、应急救援领域。

07迷彩作训服

际华三五零二职业装有限公司开发的07迷彩作训服,采用三元混纺加厚斜纹面料制作而成。通过抗油拒水后整理后,产品具有良好的耐磨、抗皱保型性、持久的防静电性、优异的水洗免烫功能。

15武警特战防弹头盔

际华三五零二职业装有限公司生产的15武警特战头盔,是一种非金属复合防弹头盔,主要用于战场单兵头部防弹防护。它由盔壳、盔罩、悬挂系统和导轨系统四部分组成。盔壳主要提供单兵头部弹道防护;盔罩可提供迷彩伪装功能;悬挂系统主要起到系固和减震功能;导轨系统是盔上装备的接口平台。头盔分为大号和小号两个号型。(见图6)

防弹衣

际华三五零二职业装有限公司生产的防弹衣,由携行马甲、软质防弹层、防弹插板组成,可为人体颈、肩、喉、胸、肋、裆等主要部位提供防护,主要为部队应对武装冲突提供枪弹防护,并具有携行弹药等武器装备功能。防弹材料主要为PE等高分子材料。

电离辐射防护服

英纳能(北京)特种材料科技有限公司开发的电离辐射防护服,是一种柔性无铅防护服,采用先进的无铅核辐射屏蔽材料,重量轻,无毒无铅。该防护服材质柔软,穿戴舒适,采用金属氧化物复合技术,将金属材料与织物完美复合在一起,研制成高性价比的柔性防护服,有效的保护电离辐射对人体可能造成的损伤。产品防护性能,经国家CDC辐射防护与核安全医学所和中国计量院等权威部门检测,适用于核工业、核医学、环境保护和军队等需要个体辐射防护的行业。

三军仪仗队新式礼宾服

江苏阳光集团有限公司在07式礼宾服基础上,融合了我军传统和民族特色大胆创新,在样式、用料、颜色和标志服饰等方面进行了大胆创新和整体优化,将时装化的设计创新、工艺创新、制作创新理念运用于军装里,调整改进后的新式礼宾服穿着更加舒适,外形更加英武,将功能与穿着效果完美结合,更好地展示国威军威。(见图7)

航天员生理信号测试背心

北京铜牛集团选用竹炭、椰炭纤维原料作为生理信号测试背心主体面料的原材料,面料弹性回复率优,保型性好,穿着舒适性极佳,航天员贴身穿着轻薄不臃肿。生理信号测试背心本体承载着航天员重要的传感器组件,包括心电传感器、呼吸传感器、体温传感器和相应的电连接器,传感器组件安装在生理背心本体上,与生理信号背心本体一同组成生理背心,用于完成对航天员心电、呼吸、体温信号的提取。

航天员出舱内衣

北京铜牛集团采用高支纯棉面料,衣、裤一体的连身式结构。出舱内衣上设计有安装辐射剂量计的口袋、固定生理信号的电缆通道和电缆开口。航天员穿上收集装置后,再穿着出舱内衣,穿脱口采用前直开口,使用拉链开合。该出舱内衣安装有腰带,用于安装固定呼吸传感器,同时配合使用弹性面料,保证腰部具有适当的紧度。航天员进行出舱活动前贴身穿着出舱内衣,产品高效导热、卫生舒适,与外层的液冷服和舱外航天服配套使用。

新型格拉斯伪装网

长春际华三五零四职业装有限公司研发的伪装网是一种新型的双层伪装网,通过多层复合、特殊切花,形成独特的仿生结构。该网强度高,重量轻,使用无钩挂设计,既适合于普通武器装备,又适合于使用性能要求高、外形较复杂的重要武器装备的伪装;适用类型包括林地型、草原型、荒漠型等背景种类;可分别用于丛林地区、草原地区、荒漠地区、防可见光、防近红外侦察、防中远红外侦察以及雷达侦察。

高级阻燃毯

北京赛欧兰阻燃纤维有限公司开发的高级阻燃毯透湿透气、舒适亲肤、健康环保;阻燃防火、无熔融滴落、永久阻燃;具有远红外发射功能(远红外发射率为0.86,国家标准为≥0.83),能改善人体血液循环,促进新陈代谢,增强人体免疫功能;抗菌防螨:大肠杆菌抑菌率为95%;金黄色葡萄球菌抑菌率为99%;白色念珠菌抑菌率为92%;尘螨驱避率达77%以上。

石墨烯发热鞋子

常州恒利宝纳米新材料科技有限公司开发的石墨烯发热鞋子,采用石墨烯作为发热材料于鞋底,防水封装可充电锂电池,集成可调节温度开关在鞋面上。该款鞋子具有迅速升温,能耗低,待机时间长的优点,适用于不同的涉外环境。

带弹射座椅飞机救生伞

成都海蓉特种纺织品有限公司开发了带弹射座椅飞机救生伞。在飞机遇到紧急情况启动弹射救生时,先射出减速稳定伞,随后救生伞射伞枪击发,拉出套着伞衣的伞衣套,释放减速稳定伞;当弹射弹头的动能消失之后,由伞衣套上部的伞衣套引导伞产生的阻力继续拉直伞系统,拉脱伞衣套;伞衣在气流中充气胀满,伞衣产生的阻力使飞行员和座椅分离,飞行员乘救生伞下降、着陆。

模块化可扩展快装营房

中材科技股份有限公司的模块化可扩展快装营房,是为解决我军在无专业机械、无专业队伍情况下,满足部队长时间野外驻训和临时部署需要而开发的结构功能一体化拆装式野营装备。该产品创造性应用第三代围护板材—整体夹芯中空发泡复合材料,单元营房尺寸2.4m×2.4m×2.4m,可实现无限快速扩展。该项目已完成部队试用考核,即将成果转化。

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