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1、第一节 高分子材料,主要成分 高分子化合物（分子量大，一般在103107） 天然高分子材料 松香、天然纤维、蛋白质、天然橡胶。 人工合成高分子材料 塑料、合成橡胶、合成纤维（涤纶等）。高聚物结构特点 由一种或几种简单低分子化合物重复连接而成链状结构。如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。分类 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。,第九章 船用非金属材料,性能特点,低强度b100MPa低弹性模量 塑料和橡胶分别为金属的 1/10 和 1/1000 。 高弹性 如橡胶的弹性变形率为1001000%，金属一般为1% ； 高耐磨性 比金属好，如汽车外轮胎。高绝缘性低耐热性低导热性 是金属的1/10
2、0 1/1000 高热膨胀性 约为金属的 310 倍高耐腐蚀性 耐酸、碱等。老化 受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶化。,一、工程塑料,1、组成 合成树脂 高分子化合物，如聚乙烯、酚醛塑料等。 添加剂 填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻燃剂等。,2、主要特性优点 1）密度小，仅为钢的1/41/8； 2）良好的耐蚀性，能耐大气、水、油、酸、碱的腐蚀。（如聚四氟乙烯） 3）良好的耐磨性，因摩擦系数小，且具有自润滑性能， 可用于无润滑条件下工作的耐磨零件。（如尼龙） 4）良好的电绝缘性。缺点 1）刚度和强度低； 2）耐热性差； 3）有老化现象,3、分类 热塑性塑料 加热软化，冷
3、却后又硬化成形，可反复进行。 加工成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差。 如聚乙烯。 热固性塑料 受热固化后，不会再受热软化。机械性能差； 耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。,4、常用工程塑料,聚乙烯（PE） 塑料袋、保鲜膜等食品包装用，常温下无毒。,聚氯乙烯（PVC） b = 3060 MPa ，使用温度-1555。硬PVC 耐油、耐蚀，用于化工管道，电器绝缘材料及电线绝缘层、套管。 软PVC 富有弹性，用作非食品包装薄膜，有毒。,聚丙烯（ PP） 刚性大, 重量轻，耐热，耐腐蚀，绝缘性优越。 用于机械零件（法兰，齿轮），化工容器、管道，电器外壳、 医疗用品、生活用具等。,聚苯乙烯
4、（PS） 耐蚀、绝缘，但耐热性（80 ）和耐冲击性差,无色透明，着色性好。用于日用装饰品、饮料瓶等。ABS塑料 硬、韧、刚的混合特性较好；容易电镀。用于零件（齿轮、 泵叶轮、 轴承等, 电机、仪表外壳，管道，汽车零件及车身。聚酰胺（PA, 尼龙） 耐磨, 减摩性及韧性好。耐蚀, 无毒。用于耐磨, 耐蚀的承载转动零件（齿轮, 轴承, 螺钉和螺母等小型零件）。酚醛树脂（PF） 如热固性酚醛树脂（胶木）, 耐磨、性脆；绝缘性好（不小于10KV）；耐热、不耐碱。用于电器插座，开关，电话机，仪表盒；汽车刹车片, 内燃机曲轴皮带轮, 齿轮, 耐酸泵等；日用非食物器皿。有机玻璃（PMMA) 密度仅玻璃的一半
5、，b=4250MPa ，比普通玻璃高718倍。用于透明件，装饰件，绝缘件。,5、工程塑料在船舶上的应用 1、制作船舶构件 玻璃钢可用于制造快艇、救生艇的艇体、上层建筑、驾驶室、 螺旋桨等。 2、制造船机零件 尼龙可用于尾轴承、舵轴承、齿轮、阀盘、滑块、滑轮和手柄 等零部件的制造；ABS塑料和硬质聚氯乙烯塑料管可用于常温 低压管路。 3、用于防腐 在螺旋桨上涂塑料；在尾轴上包覆玻璃钢；在柴油机缸套冷却 水侧以及在舵叶和水仓壁涂塑料等。另外，泡沫塑料用于制作舱室的隔热材料和救生浮具等。,二、橡胶,天然橡胶 耐油和耐溶剂性差，易老化，不耐高温。合成橡胶 如，丁苯橡胶、氯丁橡胶。特种橡胶 耐高、低温，
6、耐酸、碱、油，辐射等的橡胶。,组成：生胶（高弹态的高分子化合物）+配合剂 生胶指未加配合剂的天然胶或合成胶。 配合剂为改善橡胶性能而加入的物质。 （硫化剂、填充剂、防老化剂等）,用途 轮胎，工业、生活及医疗用品。,应用：主要用于制造密封件、减振件、绝缘材料和轮胎等。,特性：高弹性，变形量1001000%；弹性模数低，仅1MN/m； 优异的吸振和储能能力，不透水、不透气； 较高的强度、耐磨性、隔音和电绝缘性能等 。,三、胶粘剂 粘性的树脂或橡胶 + 添加剂，代替传统的焊、铆及螺纹连接。,粘接工艺的特点可粘接不同性质的 材料、复杂部件和大的薄板结构件； 胶接件外表美观，结构重量轻； 胶粘接头剪切强
7、度高，有良好的疲劳强度和密封、耐蚀、 绝缘性能，能防止金属的电化学腐蚀。 但胶粘接头抗剥离强度、和抗冲击强度较低； 不耐高温（一般在6080以下，少数达250）、 易老化。,胶粘剂在轮机工程中的运用,用于主、辅机的安装工艺 在主、辅机的机座安装中，用垫片涂环氧树脂来代替繁重的垫片拂刮工作； 也用于中、小螺旋桨与尾轴的装配。,修复船机零件,零件裂纹和断裂的修理（如柴油机的机座、机架、气缸体的裂纹）； 零件的微动磨损和腐蚀的修理（如轴与轴上零件紧固配合的松动、气缸体和气缸套外表面的腐蚀）；船体水下部位修补等。,第二节 陶瓷材料(硅酸盐材料),陶瓷 用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温（12
8、501450 ） 烧结制成，由无机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料。 主要有陶瓷、玻璃和玻璃陶瓷。性能 力学性能 刚性、硬度、脆性大，抗压强度大，抗拉强度、塑韧性低。 熔点高、高温下不易氧化，但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好。分类及用途 玻璃 工业（光学，电工，仪表，实验室用）、建筑、日用玻璃。普通陶瓷 日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工等用途。特种陶瓷 氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷等，用于电容器，压电，磁性，电光，高温零件等。金属陶瓷 工具（硬质合金），耐热零件等。,第三节 复合材料,一、概述复合材料 两种（以上）性质不同的材料组合而成性能特点
9、比强度和比刚度高 ，减磨性、耐蚀性好，但塑韧性较低。,结构 基体增强相 基体 非金属基（树脂、橡胶、陶瓷），金属基（如，钢）。增强相 纤维，陶瓷或金属颗粒、夹层。纤维 玻璃、碳、棉、麻、石棉、硼、碳化硅等纤维。,实例,玻璃钢 玻璃纤维增强塑料钨钴类硬质合金 陶瓷颗粒增强钴轮胎 纤维增强橡胶钢筋混凝土 陶瓷基复合材料多孔性铁基和青铜基自润滑衬套 夹层结构复合材料碳纤维/铝锡合金 桦木层压板小型船用尾轴承,二、常见复合材料,玻璃钢 增强剂 玻璃纤维（主要是SiO2），比强度和比模量高，耐蚀，绝缘。粘结剂（基体）热固性的酚醛、环氧树脂 热塑性的聚脂，如尼龙性能（与基体相比） ( 比 ) 强度，疲劳性
10、能，韧性，蠕变抗力高。用途 轴承，轴承架，齿轮，车身。碳纤维树脂复合材料增强剂 碳纤维 ( 石墨 ) ，强度和弹性模量高，且2000以上保持不变；-180不变脆。 粘结剂（基体） 环氧树脂，酚醛树脂，聚四氟乙烯。性能（与基体相比） 强度，疲劳性能，韧性，耐蚀，蠕变抗力高。用途 火箭外壳 ，齿轮，轴承，活塞，密封圈，化工容器。,硼纤维树脂复合材料,增强剂 硼纤维, b=27503140MPa，E=382392MPa（4倍于玻纤）。基体 环氧树脂等。性能 抗压、剪切和疲劳强度高，蠕变小，硬度和弹性模量高，耐辐射, 化学稳定（水, 有机溶剂, 燃料, 润滑剂）, 导热性能和导电性能好。用途 航空和宇航材料。硼纤维金属复合材料基体 铝镁及其合金，钛及其合金。性能 如铝基复合材料的强度、弹性模量、疲劳极限高于高强铝合金，比强度高于钢和钛合金 。用途 航空、火箭 。,
