摘 要：概述了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在軍事領(lǐng)域的最新應(yīng)用研究動向。主要介紹了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在易碎式結(jié)構(gòu)材料、吸波材料、軍事防寒隔熱工程及電子方艙等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：聚氨酯 硬質(zhì)泡沫 易碎結(jié)構(gòu)材料 隱身材料 偽裝工程

中圖分類號：TQ328 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0248-01

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料質(zhì)輕、絕熱、吸音、耐化學(xué)藥品及高緩沖抗震；同時(shí)其合成主原料聚酯或聚醚多元醇結(jié)構(gòu)多變，使其性能變化范圍廣泛，而且加工方式靈活，受到了普遍重視而發(fā)展迅速，在民事領(lǐng)域得到廣闊的應(yīng)用。由于具有優(yōu)異的各項(xiàng)性能，近年來硬質(zhì)聚氨酯泡沫在軍事領(lǐng)域也受到青睞。本文主要介紹近年來硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在軍事及民事領(lǐng)域的最新應(yīng)用進(jìn)展。

1 在易碎式結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用

有一批特殊的結(jié)構(gòu)材料開始在兵器工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)出現(xiàn)：這種材料不僅要求強(qiáng)度和剛度要足夠，能夠承擔(dān)一定的外載荷，在達(dá)到一定的觸發(fā)條件后還要求可以自行破裂。這種功能一般在大型炮發(fā)射筒的口蓋、生化武器破擊跑的彈殼、深海導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的隔水罩等地方使用比較多。有很多類似的結(jié)構(gòu)被使用在兵器工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，統(tǒng)稱他們?yōu)椤耙姿槭浇Y(jié)構(gòu)材料”[1]。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫質(zhì)輕、密封性能好，強(qiáng)度可調(diào)，近年來被用于易碎式結(jié)構(gòu)材料。例如，用聚氨酯泡沫塑料制成的火箭助推魚雷頭部的聲納保護(hù)罩[2]，當(dāng)魚雷從水中發(fā)射推進(jìn)到空中高速飛行時(shí)，它必需具備足夠的強(qiáng)度和剛度以保護(hù)罩內(nèi)的儀器裝置；當(dāng)魚雷接近敵艦再入水時(shí)，它必須能夠在入水時(shí)水面反擊力作用下自行碎裂，露出聲納導(dǎo)航裝置使能對入水后的魚雷實(shí)施聲納導(dǎo)航。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料用于易碎式結(jié)構(gòu)材料比通常的機(jī)械和高分子材料產(chǎn)品復(fù)雜得多，它的應(yīng)用需要綜合高分子化學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論和試驗(yàn)結(jié)果，是高分子材料在兵器工業(yè)中應(yīng)用的新發(fā)展。

2 在吸波材料中的應(yīng)用

根據(jù)成型工藝和承載力將吸波材料分為兩大類：結(jié)構(gòu)型和涂層型。而結(jié)構(gòu)隱身材料擁有疊層結(jié)構(gòu)、層片復(fù)合結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)等各種不同結(jié)構(gòu)形式。其中最重要的一種結(jié)構(gòu)就是泡沫夾心。將預(yù)聚體和吸波劑混合制成樹脂基體然后聚合發(fā)泡，這樣制的吸波隱身夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法是較為常用的一種。

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)隱身復(fù)合材料不僅對雷達(dá)波、紅外線有很高的吸收率，而且具有強(qiáng)度高、韌性好、質(zhì)量輕、各向同性、損傷容限高、易成型加工成為各種復(fù)雜型面等特點(diǎn)，可使武器系統(tǒng)明顯減重、增強(qiáng)機(jī)動性能[3]。由于泡沫芯具有良好的剛度，它可以有效避免材料變形問題，可以加工成曲率更加復(fù)雜的芯體而具有更廣泛的應(yīng)用部位。因此，泡沫夾芯型吸波材料具有特殊而重要的地位。

中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所中的丁文皓[4]等員工，研究了一種含導(dǎo)電短纖維的聚氨酯泡沫塑料的吸波性能，纖維吸波劑的電導(dǎo)率和含量得到了探討，還研究了泡沫塑料式樣的厚度是否影響聚氨酯泡沫塑料吸波性能。研究結(jié)果顯示，纖維電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)的增大，會增加聚氨酯泡沫塑料對電磁波的損耗。安徽大學(xué)的賈莉莉[5]等人，把納米管和聚氨酯泡沫摻雜，將納米管分散其中，再將納米管填充在聚氨酯泡沫的孔洞中，使納米管北汽浸漬，通過這兩種工藝別制備了吸波性聚氨酯泡沫塑料，達(dá)到了-20 dB左右的反射率。

3 在軍事防寒隔熱工程中的應(yīng)用

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料正是一種防寒、隔熱絕熱性能很好的材料。美國寒冷地區(qū)研究工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制造了一種寒區(qū)使用的集裝掩蔽部，并在阿拉斯加進(jìn)行了幾個(gè)冬天的氣候試驗(yàn)。該掩蔽部為擴(kuò)裝式集裝箱掩蔽部。夾芯為聚氨酯泡沫塑料，面板為膠合板，局部采用鋁合金加強(qiáng)。經(jīng)過3個(gè)冬天的試驗(yàn)表明，該掩蔽體的耐寒特性遠(yuǎn)優(yōu)于其它掩蔽體，它的隔熱性能比其它掩蔽部高2～4倍[6]。利用硬質(zhì)聚氨酯泡沫良好的防潮，隔熱和防震性能，美國針對德克薩斯州海岸惡劣環(huán)境，設(shè)計(jì)海軍雷達(dá)天線罩的保溫隔熱材料為聚氨酯噴涂泡沫，使雷達(dá)天線罩能抵抗航海中出現(xiàn)的劇烈震動以及其他各種惡劣環(huán)境。

4 在電子方艙中的應(yīng)用

方艙是一種獨(dú)立廂體，能在惡劣的外在環(huán)境條件下提供良好的內(nèi)部工作環(huán)境，具有多種防護(hù)能力，在地面戰(zhàn)術(shù)電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。它能適應(yīng)多種運(yùn)輸形式，機(jī)動性能好，可用于放置電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，可作為流動的工作站或戰(zhàn)地指揮系統(tǒng)。

在方艙的生產(chǎn)中，聚氨酯材料的應(yīng)用比較廣泛。方艙一般是由一定密度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與鋁蒙皮構(gòu)成的夾芯板組成，從結(jié)構(gòu)形式上可分為框架式和大板式兩大類?？蚣苁綖橛媒饘俨牧虾钢频目蚣茏鳛槌休d基體，內(nèi)外鋁蒙皮，中間為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。大板式為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與鋁蒙皮形成的夾芯板結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)的差別在于前者的強(qiáng)度高于后者。在方艙的生產(chǎn)中，有60%～80%的非金屬材料與聚氨酯材料有關(guān)[7]。

5 結(jié)語

近年來，全球聚氨酯行業(yè)發(fā)展速度非常迅猛。特別是在新材料，新工藝，新設(shè)備，以及新應(yīng)用等方面有了長足的進(jìn)步。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能，逐步作為結(jié)構(gòu)材料用于支撐、填充等方面，在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景將日趨廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]魏鳳春，張曉，張秀麗，等.易碎復(fù)合材料結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2008，5（22）X：397-399.

[2]世界最新潛艇大掃描[EB/OL].http//military.china.com/zh-a11/critical3/2720050220/12118586-2.html，2005-02-20.

[3]胡愛軍.泡沫夾芯型吸波隱身結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的發(fā)展趨勢[J].宇航材料工藝， 2009（1）：1-4.

[4]丁文皓，朱洪立.含有短切導(dǎo)電纖維聚氨酯泡沫塑料的吸波性能研究[J].工程塑料應(yīng)用，2007，35（11）：20-22.

[5]賈莉莉，畢紅.聚氨酯泡沫復(fù)合材料的制備及其吸波性能研究[J].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，31（5）：66-68.

[6]楊大峰，劉國權(quán)，梅樹清.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在野戰(zhàn)移動工事中應(yīng)用[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2003，1（3）：33-36.

[7] 馬天信，姜波.聚氨酯材料在航天工業(yè)方艙中的應(yīng)用[J].聚氨酯工業(yè)，2003，18（1）：32-34.