12.28 猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

高緯度之痛

橡膠是一種重要的工業資源,擁有良好的物理特性,在工業上擁有十分廣泛的用途,例如製造密封材料,各種輪胎和減震設施等。蘇聯作為一個高緯度國家,其工業體系十分發達,二戰期間,蘇聯製造了大量的武器,這無疑需要大量的橡膠資源,而且橡膠製品會發生老化,無法像鋼鐵那樣,回爐後重新使用。那麼問題來了,蘇聯當時是一個相對孤立的國家,而且蘇聯的大部分國土都處在高緯度地區,根本沒有天然橡膠這一資源,而且當時熱帶的許多地方都是歐洲人的殖民地,蘇聯發展工業的橡膠又是從哪裡來的呢。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

橡膠樹割開後, 樹汁凝結的未加工品稱為生膠,而蘇聯作為高緯度國家,天然生膠基本依賴進口


事實上,蘇聯十分缺乏天然橡膠資源,正因如此,早在上世紀20年代,也就是蘇聯剛剛誕生不久後,他們便開始了對合成橡膠的研製工作。早在1931年,蘇聯就已經成功合成了第一批實驗產品丁鈉橡膠。

丁鈉橡膠

1932年,蘇聯的雅拉斯拉夫和沃隆涅日合成橡膠廠就已經開始批量生產這種丁鈉橡膠了,比德國要早四年,比美國還要早10年。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

丁鈉橡膠的彈性不佳,只能製造鞋底這類對彈性要求不高的產品


不過,丁鈉橡膠的性質註定了其難堪大用,這種橡膠是以鹼金屬鈉作為催化劑,由丁二烯單體進行本體聚合製造的。雖然其耐磨性能和耐屈撓性能優良,但是其最大的缺點就是彈性較小,而且在寒冷天氣下更是會凍的失去彈性,這對於蘇聯這種大部分國土都處在亞寒帶的國家來說是非常致命的。所以當時蘇聯工業領域的橡膠仍然大量依賴進口。為了保證每一塊進口的橡膠都能夠物盡其用,蘇聯只能先供應戰鬥機等重要裝備,能省多少省多少,然而這資源怎麼可能省出來呢?

氯丁橡膠

1939年11月30日,蘇聯發動了蘇芬戰爭,耗費大量兵力入侵芬蘭。芬蘭人奮起反抗,不僅保有主權,導致蘇聯損失慘重,還直接導致蘇聯在國際上的聲譽遇到危機。許多國家都停止了與蘇聯的貿易。最為重要的橡膠資源都無法進口了,這使得蘇聯對於合成橡膠的需求越來越迫切。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

冰冷的蘇芬戰爭不僅使得蘇聯損失慘重,更重要的是這導致蘇聯在國際上更加孤立,難以獲得進口橡膠

1936年,蘇聯建成了全蘇合成橡膠工業設計科學研究院(以下簡稱蘇聯合成橡膠研究院)。1940年,蘇聯埃裡溫合成橡膠廠用本體聚合首次生產出了氯丁橡膠,氯丁橡膠分子中含有氯原子,正因如此,其抗氧化性能優良,而且耐油、耐溶劑、耐酸鹼性強,最重要的是其不易燃,著火後能自熄,這也是蘇聯在戰時生產的唯一一種耐油橡膠,這種橡膠被廣泛使用在蘇聯軍工業的各種密封材料和防火材料上。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

耐火橡膠在蘇聯軍工業領域有著廣泛的應用,T-72B坦克的炮塔複合裝甲就是由層疊的耐火橡膠和金屬板組成的

丁苯橡膠

1940年,蘇聯化學家多爾格普拉斯基發現了乳液聚合的氧化還原反應過程。隨後,蘇聯合成橡膠研究院基於此展開了大量的研究工作。然而隨著德國入侵蘇聯,這一研究項目只能中止,同時在戰爭中期,美國和英國也開始對蘇聯進行援助,蘇聯從美國獲得了大量橡膠。


猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

戰時蘇聯廣泛生產的裝甲汽車,各種汽車,卡車和坦克的輪胎,負重輪等都要依賴進口的橡膠

戰爭結束後,1949年,沃隆涅日合成橡膠廠基於此前的研究工作,使用過硫酸鉀當做催化劑,二丁基萘磺酸鈉作為乳化劑,異丙基磺原酸氫二硫化物作為分子量調節劑,開始生產50攝氏度高溫聚合丁苯生膠。1952年,克拉斯諾亞爾斯克合成橡膠廠開始生產丁二烯-甲基苯乙烯生膠。丁苯橡膠的性能優良,彈性接近天然橡膠,而且耐磨、耐熱、耐老化性能比天然橡膠更為優良,不僅如此,其硫化速度也更慢,是一種十分理想的材料,非常適合製造坦克負重輪,汽車輪胎等等軍工業製品。丁苯橡膠研製成功後,很快成為了蘇聯主要使用的合成橡膠,其產量佔比從1950年的佔全蘇聯合成橡膠總產量的9.4%飆升到了1965年的佔合成橡膠總產量的66%,很大程度上替代了此前性能不佳的丁鈉橡膠。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

蘇聯合成的丁苯橡膠性能優良,才能支撐起蘇聯各種重型運載車輛的鋼鐵身軀,圖為蘇聯著名的maz-537卡車

戰爭結束後,蘇聯研製了大量合成橡膠,包括製造各種彈性材料和密封材料的丁腈橡膠(這種橡膠耐寒性不佳);主要用於食品、電纜等民用領域的有規立構橡膠;廣泛用於航空港天,汽車等領域的氟橡膠;適合作為醫用材料的硅橡膠;鋰催化聚合丁二烯耐寒橡膠等等產品。上世紀70年代,蘇聯合成橡膠產量達到了150萬噸,而80年代更是達到了200萬噸以上,可見合成橡膠在蘇聯工業中佔有十分重要的地位。

缺乏橡膠對蘇聯武器設計的影響

雖然生產了大量的合成橡膠,但是在蘇聯軍工業中,橡膠仍然是一種十分寶貴的資源,這從蘇聯的武器設計工藝上可見一斑。第二次世界大戰期間,斯大林格勒拖拉機廠在1941年就研製了一種全鋼式T-34負重輪。隨後,各個坦克工廠也開始使用這種全鋼式負重輪替換掉此前的膠緣負重輪,然而這種負重輪的缺點也十分明顯,首先是噪音巨大,這尚且可以忍受,但是更重要的是,全鋼製負重輪的T-34坦克在運行過程中,會產生強烈的共振,損壞車體。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

T-34坦克的各種負重輪,最後一排第三個的全鋼負重輪,就是橡膠缺乏時期的應急產物

而在戰爭中期,蘇軍也是儘量解決這一毛病,一些T-34坦克會將最前面和最後面的一到兩組負重輪換成橡膠輪緣的,而中間的仍然是全鋼製負重輪。或者是採用橡膠輪緣和全鋼負重輪交替使用的方法。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

兩種典型的負重輪混用方式,兩端使用膠緣負重輪或交替使用膠緣負重輪

直到1943年,美國支援了大量的合成橡膠之後,T-34才又換回橡膠輪緣負重輪來。不過,在戰爭期間,人們卻發現了全鋼式負重輪的另一個用途,因為這種負重輪的強度要比橡膠輪緣負重輪高得多,所以像是SU-100這種坦克殲擊車,由於其火炮重心靠前,而且炮身自重也較大,所以會將前面的幾個負重輪或整車負重輪全部換成鋼製,以增加強度。

猛獸的軟骨,蘇聯軍工業領域合成橡膠發展概況

對於SU-100坦克殲擊車這種重心靠前的車輛,鋼製負重輪的強度反倒成為了優點

二戰結束後,蘇聯也會在研製武器時刻意減少對橡膠的需求,最典型的就是T-64主戰坦克了,T-64坦克的負重輪設計的十分小巧,而且其外緣也是鋼製。為了兼顧節省橡膠和減震能力,T-64坦克的負重輪將橡膠減震圈從負重輪外轉移到了負重輪內,也就是在負重輪與輪軸之間增設一層橡膠,這樣一來不僅使得坦克擁有一定的減震能力,而且由於越靠近圓心,用料也就越少,能夠節省橡膠,同時包覆的橡膠更不容易老化和磨損。


分享到:


相關文章: