航空工程材料（第4版） 课件 模块7 高分子材料

模拟7高分子材料CompanyLogo概述

是指相对分子质量为104以上的有机化合物，它是以聚合物为基本组分的材料，所以又称聚合物材料或高聚物材料。高分子材料（Polymermaterial）概念：天然高分子材料：如松香、淀粉、天然橡胶等人工合成高分子材料：如塑料、合成橡胶、胶黏剂等CompanyLogo7.1高分子材料的结构与分类高分子化合物的化学组成比较简单：一是元素种类少，主要是碳、氢、氧、氮和硅等；二是结构简单，是由许多简单的结构单元重复连接起来的长链，所以叫做大分子链。CompanyLogo线型结构：大分子为卷曲成线团状的长链，弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料（可重复加热变形的材料）；支链型结构：大分子的主链上带有支链，其性能和加工都接近于线型分子结构；体型结构：大分子的分子链之间有许多链节互相交连，构成一种网状，硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料（一次加热定形的材料）。按大分子链几何形状，高分子化合物可分为：CompanyLogo图7-2聚合物大分子链的结构型式(a)线型；(b)支链型；(c)体型。CompanyLogo1.密度小高分子合成材料一般密度为1g/cm3~2g/cm3。纯塑料中最轻的是聚丙烯，其密度为0.91g/cm3，比纸还轻。有些泡沫的密度甚至可达0.01g/cm3，即比水轻100倍。

2.比强度高原子间相互作用力大；大分子链中单链可内旋转，相互纠缠在一起。7.2高分子材料的基本性质CompanyLogo

3.弹性强高分子化合物的分子链是卷曲纠缠在一起

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，其他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。CompanyLogo

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。如尼龙、聚四氯乙烯不仅耐磨，而且自润滑比金属和天然材料都强。合成橡胶比天然橡胶耐磨，合成纤维也比天然纤维耐磨。CompanyLogo

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。

9.抗射线能力强高分子化合物对多种射线，如α、β、γ、X射线的抵抗能力较好。CompanyLogo

塑料：由高分子化合物为基础组成的具有可塑性质的材料。7.3航空塑料塑料的优点：比重小，耐磨，绝缘，绝热，隔音，有很好的抗震性和抗腐蚀性，一定温度和压力下有塑性，易成型，常温下保持形状不变。塑料的缺点：耐热性差7.3.1塑料的优缺点CompanyLogo塑料的基本组成：树脂、填充剂、增塑剂、着色剂。树脂：起粘接作用，决定塑料的性质。分为热固性树脂和热塑性树脂。填充剂：提高机械强度，降低成本。增塑剂：增加材料的可塑性、弹性、抗震性，但会降低强度和耐热性。抗氧化剂：提高抗老化能力。7.3.2塑料的组成和特性CompanyLogo热塑性塑料热固性塑料塑料有机玻璃聚氯乙烯尼龙酚醛塑料环氧塑料7.3.3塑料的分类CompanyLogo（1）有机玻璃7.3.4飞机上常用的塑料制品驾驶舱风挡、透明座舱盖和机身两侧观察窗，热塑性塑料醋酸纤维素：早期飞机用其作透明件，但尺寸不稳定，变黄。丙烯酸塑料：成分是聚甲基丙烯酸甲酯和增塑剂，不含填料，目前航空用的有机玻璃材料。尺寸稳定，刚度大，透光性好，无色透明。聚碳酸酯：20世纪60年代，耐热性和韧性好，用于高速飞机CompanyLogo有机玻璃的优点透光性好常温下强度大，脆性小，受震动时不易碎。耐腐蚀和绝缘性好。成形性好。CompanyLogo有机玻璃的缺点硬度小，表面容易磨损划伤；（风挡具有多层形式）导热性差，热膨胀系数大；在温度急剧变化会产生银纹。在温度变化时，力学性能会变差。在日光作用下会氧化。在丙酮、乙酸乙酯溶剂中溶解。CompanyLogo（2）酚醛塑料

胶木：酚醛树脂主要成分，热固性塑料

性能：较大的强度、良好的绝缘性，不易受溶剂侵蚀。主要用于制造电器开关、齿轮、滑轮、雷达罩、整流罩以及电气设备上的绝缘零件。CompanyLogo（3）环氧树脂塑料

热固性塑料，以环氧树脂为主要成分。特点：强度高，韧性好，绝缘性好，不易受溶剂侵蚀，成型收缩率小，耐湿热性差。

缺点：具有一定毒性

用途：树脂基玻璃纤维复合材料的基体。CompanyLogo飞机上常用密封剂的部位：7.4航空胶黏剂1）机翼表面蒙皮边缘处；2）气密增压座舱蒙皮对缝密封、气密隔框上通过钢索、管道、电线的开口处；3）结构整体油箱接缝和每个铆钉连接的部位；4）电线插头等。胶黏剂的组成：树脂、固化剂和催化剂、填料、溶剂、附加剂胶黏剂的特点：可以黏结金属或者是非金属具有密封性、耐水性、耐热性和化学稳定性CompanyLogo密封剂分为单组份和双组份密封剂（1）单组份密封剂：用户根据需要用厂家指定的稀释剂进行稀释后使用（2）双组份密封剂：基本组分和催化剂组成，使用前要混合配制CompanyLogo胶接的优点：1）减轻飞机重量、增加航速2）结构强度高，应力分布均匀3）密封和防腐的作用4）节省劳动力，降低成本5）可在较低温度下进行6）胶接不受连接材料的种类和几何形状限制胶接的缺点：耐高温、耐老化性差；工艺复杂、需加压加温；胶接后的检验方法尚不完善CompanyLogo密封剂施用注意事项：1）配制好后，在施用期限和保存温度、时间内完成使用；2）密封剂的固化处理时间随环境温度和湿度而变化；3）为加速固化，可用红外线灯照射火热空气吹的方法进行加热；4）配制时将催化剂加入到基本组分中，立刻进行彻底搅拌，不能进行过分剧烈或长时间搅拌5）搅拌后要在干净的平板金属或玻璃上涂一小块进行实验，如出现斑点或块状物，就必须继续搅拌。CompanyLogo按来源：天然橡胶和合成橡胶7.5航空橡胶天然橡胶是从橡胶树等植物中取得的合成橡胶是用煤、石油、天然气等为原料合成的。硫化：在橡胶中加入了硫化剂和其它配合剂，通过加温、加压，保持一定时间，使线性结构的橡胶分子间形成横键，交联成网状结构即体型结构。7.5.1橡胶的分类CompanyLogo天然橡胶:良好的塑性、绝缘性和密封性。弹性受温度影响，温度升高，塑性变形部分增大，逐渐失去弹性而变成塑性物质，温度过低，也会变硬变脆。强度小，在煤油、汽油中易溶胀、溶解和老化。合成橡胶：在矿物油中不溶解、不易老化。CompanyLogo橡胶的组成：生橡胶、硫化剂、填充剂、防老剂硫化剂：2-3%：弹性好

25-50%：硬橡胶填充剂：提高强度和耐磨性，降低成本防老剂：延缓使用寿命。7.5.2橡胶的组成CompanyLogo1）轮胎

轮胎主要承受负荷和滑跑作用，吸收飞机起飞、降落和滑行时的冲击和震动。轮胎工作环境：高速、高温、高载荷、强烈的冲击和耐磨性能。7.5.3飞机常用的橡胶制品目前飞机轮胎：天然橡胶，因为其弹性好、生热少，具有高耐磨性、耐撕裂、耐切割以及良好的低温性能。CompanyLogo2）软油箱

软油箱用于盛放煤油、汽油和滑油。用于轰炸机和歼击机。

可膨胀生胶和海绵胶层都由天然橡胶制成。胶布和耐油橡胶层由人工合成的丁晴橡胶制成。防弹软油箱：当被子弹击穿时，天然橡胶接触到燃油后，会立即膨胀并封住弹孔。CompanyLogo3）橡胶管

飞机上传递压力的橡胶管主要用于液压、气动操纵系统，通过橡胶管和导管传递压力收放起落架、操纵刹车、襟翼和方向舵等。这类橡胶管接触的介质为液压油和空气，故多用能遇油而不溶胀的合成橡胶，如丁晴橡胶和氟橡胶等制成。传送介质的橡胶管用于输送燃油、滑油、空气、氧和水等。输送油类介质的胶管都用合成橡胶如丁晴橡胶、氟橡胶等制作；而用于输送水、氧气和空气的胶管则用天然橡胶、丁基橡胶和硅橡胶等制造，目的在于能耐热、耐空气老化及无难闻气味等。CompanyLogo4）橡胶密封制品

它们主要用于密封油、空气及其他介质，防止泄露。用于燃油、润滑油系统的密封制品选用丁晴橡胶或氟橡胶；用于空气及其他介质密封的橡胶制品多采用天然橡胶（如窗口、舱门、检查孔等