航空材料-有机高分子

航空材料-有机高分子,有机高分子,定义:又称聚合物或高聚物。一类由一种或几种分子或分子团（结构单元或单体）以共价键结合成具有多个重复单体单元的大分子，其相对分子质量高达104-106。它们可以是天然产物如纤维、蛋白质和天然橡胶等，也可以是用合成方法制得的，如合成橡胶、合成树脂、合成纤维等非生物高聚物.,分类:塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等领域，可部分取代金属、非金属材料。,特点:种类多、密度小（仅为钢铁的1/71/8),比强度大，电绝缘性、耐腐蚀性好，加工容易，可满足多种特种用途的要求。,一塑料,塑料是由高分子化合物（天然或是合成的树脂）为基础组成的具有可塑性的材料。它密度小，比强度高，良好的电绝缘性，绝热性，隔声性，耐磨性等使得它在航空工业上应用很普遍,基本组成,树脂,填充剂,增塑剂,抗氧化剂,着色剂,润滑剂,硬化剂等,树脂(粘合剂或粘料)基本组成部分,含量不是最多,但起决定作用,按特性分:热固性树脂:硬化后可反复加热提高塑性如:聚氯乙烯热塑性树脂:硬化后无法再加热提高塑性如:酚醛,环氧树脂,按来源分:天然树脂:自然界里植物和动物分泌出来的有机物质,如松香合成树脂:用人工制造出的具有天然树脂性质的高分子物质,基本组成,树脂,填充剂,增塑剂,抗氧化剂,着色剂,润滑剂,硬化剂等,填充剂(填料),含量占50-70%,降低塑料的成本.主要提高塑料的机械强度.另外提高耐热性,绝缘性,减磨性等.填料:木粉,纸,布,亚麻,石棉,石墨,玻璃纤维等.,增塑剂,含量占5-20%.主要增加材料的可塑性,柔软性,弹性,抗震性,耐寒性及延伸率等.增塑剂:樟脑,邻苯二甲酸二丁酯等.,基本组成,树脂,填充剂,增塑剂,抗氧化剂,着色剂,润滑剂,硬化剂等,抗氧化剂,主要增强材料的抗老化能力抗氧化剂:硬脂酸盐类,铝化物等.,润滑剂,防粘膜,硬化剂,加速硬化,塑料的特性,优点:(一)比重小,质量轻(泡沫塑料)(二)良好耐腐蚀性能(三)优良绝缘性能(四)突出减摩,耐磨性(五)优良消音吸震性缺点:机械性能,刚性差,耐热性,易燃,易老化,塑料的分类,热固性树脂为基础,可多次重塑额性能,如:有机玻璃,聚氟乙烯,尼龙等,热固性塑料,热塑性塑料,热塑性树脂为基础,固化成型后不可再塑的性能,如酚醛塑料,氨基塑料和环氧塑料,1有机玻璃(PMMA),成分聚甲基苯稀酸甲酯,+邻苯二甲酸二丁酯.优点:透光性,常温下温度强度,脆性,耐腐蚀性和绝缘性好,易成型,缺点:1硬度,易划伤2导热性,热膨胀系数3受温度.日光,溶剂影响大,性质会改变.用途:用作飞机座舱盖,可防止空中突然爆破用于制造飞机风挡玻璃和一些仪表的外壳上,塑料的分类,2聚氯乙烯(PVC),成分聚氯乙烯树脂+抗氧化剂+增塑剂特点:性质柔软,耐摩擦,耐酸碱性,耐油性和电绝缘性好.应用:飞机上用作电线和电缆的保护套,液压系统和冷气系统的密封垫,塑料的分类,3酚醛塑料(俗称电木),成分:酚醛树脂+填料+固化剂特点较大的强度,良好的绝缘性,不易受溶液的侵蚀,能在100-130下工作.以布,玻璃布作为填料的酚醛塑料的抗拉强度和冲击强度的力学性能都很高,吸振性能也很好采用不同填料,有不同性能和用途1,木粉,云母粉,石英粉等易压成模型如:旋钮,按钮,插销,插座及手柄,仪表外壳等.2,布,玻璃布,纸等纤维抗弯,抗拉,冲击强度等机械性升高,吸振性升高如:齿轮,滑轮,驾驶盘,配电盘,接头座板等.3,石棉耐热性,耐磨性和很大摩擦系数如:刹车系统零件,塑料的分类,4环氧树脂塑料,成分:环氧树脂+玻璃纤维(填料)玻璃钢(环氧树脂由环氧丙烷与二酚基丙烷缩聚而成)优点:强度大.绝缘性和化学稳定性好,吸湿性低,成型收缩率小.用途:雷达天线整流罩,翼尖等等结构件及绝缘零件.另外环氧树脂和金属,木材,陶瓷,橡皮,玻璃都有较好的粘结性,所以还用好制造粘结剂和涂料.,塑料的分类,二纤维,合成纤维具有优良的性能:如强度高,弹性好,耐磨,耐化学腐蚀和不怕虫蛀等,二纤维,2人造纤维,用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料，经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。,重要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等,根据人造纤维的形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。,二纤维,3合成纤维,是化学纤维的一种,以合成高分子化合物为原料而制得的化学纤维的统称,分类:,定义:,1结构分类,碳链合成纤维，如聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维杂链合成纤维，如聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)等,2功用分类1、耐高温纤维，如聚苯并咪唑纤维；2、耐高温腐蚀纤维，如聚四氟乙烯；3、高强度纤维，如聚对苯二甲酰对苯二胺；4、耐辐射纤维，如聚酰亚胺纤维；5、另外还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。,二纤维,1聚己二酰己二胺纤维(锦纶-66),分子式,性能:,强韧耐磨,弹性高,质量轻,染色性好,较不易起皱,抗疲劳性好.吸湿率为3.5%5.0%,在合成纤维中是较大的,吸汗性适当,但容易走样,用途:,约一半作衣料用,一半用于工业生产.在工业生产应用中,约1/3是做轮胎帘子线.,二纤维,2聚乙烯醇纤维(维纶,维尼纶),结构式:,性能:,亲水性好,吸湿率可达5%,和尼龙相当,与棉花(7%)相近,强度与聚酯或尼龙相近,拉伸弹性比羊毛差,比棉花好,用途:,70%用于工业生产,其中以布和绳索居多.可替代棉花做衣料用,3,聚苯并咪唑纤维,性能:,材料全称:聚2,2,-间亚苯基-5,5,-双苯并咪唑纤维,延伸率:23%24%(短纤维为30%)吸湿率:高达15%,高于棉花突出性能尺寸稳定性,阻燃性;耐强酸,强碱,强碱,有机溶剂;耐高温,耐化学品腐蚀;良好的纺织性能,缺点:,在可见光区域内,纤维分子对光具有吸收作用,并可发生光降解,3,聚苯并咪唑纤维,应用,制作宇宙飞船中的绳索,耐烧蚀热屏蔽材料,减速用阻力降落伞及宇航员的加压安全服等.曾经用它制作阿波罗号和空间试验室宇航员的航天服和内衣在一般工业中可作石棉代用品,包括耐高温手套,高温防护服,传送带等,使用温度常温为250300,能在500短时间使用可作气体,液体的耐腐蚀滤材和烟道气滤袋,可在150200范围内使用,在酸的露点温度以下不受腐蚀,4聚酰亚胺纤维,是指主链含有酰亚胺(PI)环的一类聚合物.芳香族聚酰亚胺(PI)纤维主要由聚酰胺酸或PI溶液纺制而成的高性能纤维,性能:,具有很好的耐热性及优异的力学,电学等性能,且耐照射,耐溶剂.还具有优良的化学稳定性,坚韧性,耐磨性,阻燃性,电绝缘性以及其他机械性能.,4聚酰亚胺纤维,应用:,(1)防护服装内衣和外衣及手套可有由100%的PI纤维制成.这些含芳香族PI织物的保护特性,不仅正在下高温强度不衰减(2)编织带包装材料PI纤维是高温下强度封件和包装的理想备选材料,并具有较高水平的耐化学性.(3)高温过滤PI纤维制成的热空气滤袋可在高达260摄氏度长期使用.(4)飞机和其他运输工具的内部材料在飞机和高速火车中,这些质轻,低密度,坚硬和耐火的PI纤维织物可以取代传统的材料(5)绝热/结构单元通过改变温度和初始纤维的结构类型,就有可能生产出轻薄但结构稳定的织物,具有自我支撑的作用,而且还能提供良好的隔热性能,防火服防爆服炼锅服,橡胶,橡胶的组成橡胶分为:天然橡胶,合成橡胶两种没经硫化的称为生橡胶(呈棕色.).硫化后称为硫化橡胶,也称橡皮硫化橡胶(橡皮):生橡胶+硫化剂+填充剂+防老剂优点:不溶解,熔融;机械性能耐热,耐寒性和抗蚀性,硫化剂:主要成分硫填充剂:碳黑和氧化锌等,提高强度,耐磨性,降低成本防老剂:石蜡和酚等,使老化滞缓,延长寿命,橡胶的性质,天然橡胶和合成橡胶都是高分子化合物,其分子主要组成元素为碳,氢.,常温弹性好,良好绝缘,耐磨性,密封性,减震性,隔音性.易老化;温度升高或降低,弹性,强度;天然橡胶耐油性差,优点:,缺点:,老化现象:表现为变硬,脆或变软,粘弹性,橡胶的分类,橡胶分为:天然橡胶,合成橡胶两种.,(一)天然橡胶,较高的抗拉强度和弹性,不透气,绝缘,能耐水,弱酸和碱.经硫化处理后,物理性能和机械性能得到增强耐热,耐大气老化性差;耐油性和抵抗有机溶剂的性能很差,能溶于汽油,苯和矿物油中(但能耐受植物基油);易燃.,优点:,缺点:,用途:航空中用作气动和液压系统的密封,减震零件和垫圈,垫片等;,橡胶的分类,航空中的常用的合成橡胶,二合成橡胶,橡胶的应用,航空轮胎,橡胶软,密封橡胶型材,橡胶密封件和橡胶液等,(一)航空轮胎,作用:降落,滑跑时吸收冲击和振动;刹车和停放时承载.,1.防油:洗涤时可用肥皂水,但严禁用汽油,煤油或其它橡胶溶剂;防止燃油,滑油落在轮胎上,以免溶胀.2防晒:夏天应将轮胎用布罩套上,以免加速老化.3正确贮存4防过期:使用,存放应在规定的期限内,以免老化,轮胎的维护,橡胶的应用,航空轮胎,橡胶软,密封橡胶型材,橡胶密封件和橡胶液等,(一)航空轮胎,(二)橡胶胶管,功用:连结燃油系统,滑油系统,液压系统和空气导管,(三)密封橡胶型材,功用:密封或封严材料:丁苯橡胶性能:抗震性强,弹性好,(四)橡胶液,天然橡胶或合成橡胶在有机溶剂中的粘性胶态溶液用途:粘接橡胶或橡胶与编织物,金属等.,橡胶的应用,航空轮胎,橡胶软,密封橡胶型材,橡胶密封件和橡胶液等,（五）橡胶密封件作用：防止油液渗出和空气、尘土渗入。如密封垫、密封圈等,注意：要根据液压油的种类选择橡胶封严圈,4涂料,涂料是一种材料,这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面,形成粘附牢固,具有一定强度,连续的固态薄膜.这样形成的膜通称涂膜,又称漆膜或图层基础知识涂料旧称油漆,是一种覆盖在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套工程材料涂料在使用前是一种有机高分子溶液(如清漆),胶体(如色漆)或粉末,添加或不添加颜料后调制而成.目前,高分子树脂被广泛应用与涂料中,使涂料产品的面貌发生了极大改变,涂料的作用,保护作用物质暴露在大气中,受湿气,氧气,CO2,CO,NH3,NO2,NO等酸碱气体和溶剂的侵蚀,从而造成金属锈蚀,木材,水泥风化等破坏想象.,涂料的作用,装饰作用制品鲜艳美观的涂装可使物品显得更加美观,起到美化环境和美化生活的作用,涂料的作用,3标示作用覆盖绘制在制品表明,通过图案,色彩等表示各种特殊信息,粘合剂,又称胶黏剂,胶接剂,简称胶,它是一种填充与两个物件之间依靠界面作用将其连接在一起并具有足够强度的一类物质.采用胶黏剂将各种材料或部件连结起来的额技术称为胶接技术.,目前,胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术,在高技术领域中的应用也十分广泛,如据报道:国外生产一辆汽车中要使用510kg胶黏剂;一架波音飞机的粘接面积达到2400m2;一架宇航飞机需要粘接30000块陶瓷片.,黏接技术的特点优点:能有效的应用于不同种类或不同形状的材料的连接.应力分布均匀,延长构件生命.能有效的减轻质量.胶接件外表面光滑密封性好.工作效率高,生产成本低可赋予接缝特殊