航空工程材料 航空塑料

航空塑料的认知塑料是指由高分子化合物（天然或合成树脂）为基础组成的具有可塑性质的材料。这种材料在加热、加压等条件下具有良好的可塑性，可以制成一定形状的零件。塑料具有许多优良的性能，如比重小，比强度高，良好的电绝缘性、绝热性、隔音性、吸震性、耐磨性、耐水性和化学稳定性等，制取方便，加工简单，在航空工业和宇宙飞行等尖端技术方面的应用越来越普遍，是很有发展前途的航空工程材料。一．高分子材料的结构与分类高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物也称聚合物，如聚乙烯分子n(C2H4)，整个高分子只不过是许多简单的结构单元重复连接起来的长链而已，所以叫做大分子链。n(CH2=CH2)→(…-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-…)1、高分子链结构（1）线型分子链线型分子链是由许多链节组成的长链，通常卷曲成不规则的线团状。（2）支型分子链其结构是在大分子主链上有一些长或短的小支链，整个分子呈枝状。（3）体型分子链大分子链之间通过许多支链互相横向交联，其空间形态呈网状。2.高分子材料的分类高分子材料的分类方法很多，常用的有以下几种：（1）按用途可分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。塑料在常温下有固定形状，强度较大，受力后能发生一定变形。橡胶在常温下具有高弹性，而纤维的单丝强度高。有时把聚合后未加工的聚合物称为树脂，如电木未固化前称为酚醛树脂。（2）按聚合物反应类型可分为加聚物和缩聚物。二．高分子材料的性能2.比强度高材料的抗拉强度与材料的密度之比叫做比强度。材料的比强度越高，说明与其它材料的构件相比，相同强度下可以减轻构件重量，或者相同重量下可以提高构件强度，这正是航空工程对材料的基本要求。3.弹性强由于高分子化合物的分子链是卷曲纠缠在一起的，当受力拉伸时，这种卷曲的分子可以拉长，但当去掉外力时，又会恢复到原来的形状。因此，橡胶和塑胶之类的高分子化合物都具有较大4.可塑性好由于高分子化合物是由许多很长的分子链构成，当链的某一部分受热时，其它部分有的则受热不多，甚至还没有受热。因此，高分子化合物受热后不是立刻就变成液体，而是先经过一个软化过程，即具有可塑性。5.难结晶由于高分子化合物的分子很大，分子链蜷曲，所以不容易排列整齐，自然也就不容易结晶。6.耐磨性高由于高分子化合物有较高的分子量，因此耐磨性和抗撕裂程度都比较高。7.绝缘性好由于高分子化合物分子中的化合键是共价键，不能电离，因此不能传递电子；又因高分子化合物的分子细长、卷曲，在受热和声的作用之后，分子间振动不大，因此具有对电、热、声的良好绝缘性。8.耐腐蚀性强由于高分子化合物的分子链是纠缠在一起的，许多分子链上的基团被包在里面。当接触到能与高分子的某一基团起反应的试剂时，只有露在外面的基团才比较容易发生反应，因此高分子化合物比较稳定，具有耐酸、碱腐蚀的特性。三．塑料1.塑料的组成、分类塑料是以树脂（天然的或合成的）为主要组分，加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的。树脂是一种高分子化合物，是塑料的主要组分，在塑料中的占有量为30%～100%。树脂在塑料中也起粘接其它物质的作用。树脂的种类、性能、数量决定了塑料的类型和主要性能。为改善塑料某些性能而必须加入的物质称添加润滑剂；着色剂及发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。塑料的分类一般可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。四．常用的航空塑料有机玻璃的主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯，另含有增塑剂。聚甲基丙烯酸甲酯是无色透明的高分于化合物。常用的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯。常用来制造飞机驾驶舱风挡玻璃件、座舱盖及机身两侧观察窗玻璃件。1）主要优点有机玻璃具有很好的透光性，能透过99%以上的太阳光；在常温下具有较大的强度；与普通玻璃相比脆性较小，受震动时不易碎裂；耐腐蚀性和绝缘性良好；容易成型。2）主要缺点有机玻璃的主要缺点是硬度小，容易磨损划伤；导热性差，热膨胀系数大；受到温度、日光和溶剂等的作用时，性质会发生变化。它在外界因素的作用下性质的变化主要有以下几方面：（1）在温度变化时机械性能会变差随着温度升高，有机玻璃的活动能力增大，分子间的引力减小，因此强度和硬度会逐渐降低，而塑性则增大。当温度超过80℃后，有机玻璃很易发生变形。温度降低，有机玻璃的脆性增大，受到震动时，容易产生裂纹。（2）在温度急剧变化时容易产生银纹由于有机玻璃的导热性差，热膨胀系数大，当温度急剧变化时，在它的表面层与内层之间，往往因为温差较大，膨胀收缩不一致而产生热应力，使有机玻璃表面出现细微的裂纹。这些细微裂纹在日光下或从一定的角度观察时，呈现银色光泽，所以通常把这种裂纹称为银纹。有机玻璃产生银纹后，透光性会降低，强度和塑性下降。（3）在日光作用下会氧化有机玻璃化学性质较稳定，但受到日光长期的作用后，由于日光中的紫外线能使空气中的氧分子和有机玻璃的分子变得更活泼，所以也会发生氧化。有机玻璃氧化后，原来的分子会分解成许多小分子，它的颜色就逐渐变黄，透明度降低。另外，日光的长期照射，还会促使有机玻璃中的增塑剂挥发，而使它变脆。在温度较高的情况下，不应使有机玻璃受力过大，以防止变形。冬季气温低时，由于有机玻璃变脆，应注意防止震动。此外，还应注意不要使硬物与（4）在丙酮、乙酸乙酯等溶剂中会溶解丙酮、乙酸乙酯（油漆和褪漆剂中常含有此类溶剂）与有机玻璃接触时，很快就会使有机玻璃表面溶解而变成乳白色，透光性变差。这种现象通常称为“发雾”（有时称为“龟裂”）。所以应防止丙酮、乙酸乙酯与有机玻璃接触。汽油、酒精等对有机玻璃影响较小，但能使它轻微膨胀，也不宜长时间沾附在有机玻璃上。2.酚醛树脂塑料酚醛塑料俗称电木，又称胶木。主要组成是酚醛树脂，其余是填料和颜料等。酚醛塑料是一种热固性塑料。酚醛塑料有较大的强度，良好的绝缘性，不易受溶剂的侵蚀，仅在表面发生烧焦现象而保持原有形状。以木粉、云母粉、石英粉等为填料的酚醛塑料，可以在模具内压制成外形复杂而光亮的零件。主要用来制造飞机上电器开关装置，如旋钮、按钮、插销、插座以及手柄、仪表外壳等。以布、玻璃布、纸等纤维材料作为填料的酚醛塑料，其抗弯强度、抗拉强度和冲击强度等机械性能都很高，吸震性能也很好。在航空工程用途较广，如齿轮、滑轮、发动机架的缓冲器垫片、飞机操纵踏板、驾驶盘、配电盘、接头座板、软油箱槽、电器绝缘件等。以石棉为填料的酚醛塑料，有很好的耐热性、耐磨性和很大的摩擦系数，用来制造飞机刹车系统零件，如刹车块。在维护工作中，应注意防止液压油、滑油等落在刹车块上，以免使其摩擦系数减小，降低刹车效果。3.环氧树脂塑料环氧树脂塑料是向环氧树脂（常用的是由环氧氯丙烷与二酚基丙烷缩聚而成的二酚基丙烷环氧树脂）中加入填料制成的一种热固性塑料。航空工程应用较多的是以玻璃纤维为填料的环氧树脂塑料（玻璃钢）。这种塑料强度大，有良好的绝缘性和化学稳定性，吸湿性低，成型收缩率小。环氧树脂塑料可用于制造雷达天线整流罩、翼尖等航空结构零件及绝缘零件等。4.塑料王塑料王即聚四氟乙烯，它是氟塑料的一种。氟塑料与其它塑料相比，具有优良的耐高低温、耐腐蚀、耐老