《航空材料》第七章　高分子材料.ppt

1、第七章 高分子材料,编写：程秀全,Company Logo,概 述,所谓高分子材料，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。实际上，高分子化合物与低分子化合物并没有严格的界限，主要根据是否显示高分子化合物的特性来判断。 常见的高分子材料有天然的，如松香、淀粉、天然橡胶等，也有人工合成的，如塑料、合成橡胶、胶黏剂等。工业用高分子材料主要是人工合成的。 由于高分子材料来源丰富，生产成本低廉，品种繁多，故在航空航天领域、工农业生产及人们日常生活中已成为不可缺少的一类材料。,Company Logo,7.1 高分子材料的结构与分类,一个高

2、分子化合物中可能包含成千上万个原子，原子之间以共价键连接起来。高分子化合物的分子量可高达几万、几十万甚至上百万。高分子化合物的分子量虽然非常“巨大”，但其化学组成一般都比较简单。这表现在以下两个方面：一是元素种类少，组成高分子的元素主要是碳、氢、氧、氮和硅等少数几种元素；二是结构简单，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。,Company Logo,以聚乙烯分子n(C2H4)为例，它是由许多个乙烯小分子C2H4连接起来的。其中只包含碳和氢两种元素，可以写成下面的化学式： n(CH2CH2)(CH2CH2CH2CH2CH2CH2) 或写成 CH2CH2n

3、再如聚氯乙烯分子n(C2H3Cl)是由许多氯乙烯小分子C2H3Cl重复连接而成，可以表示为 n(CH2CHCl)(CH2CHCH2CHCH2CH) Cl Cl Cl 或写成 CH2CHn Cl,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,上述两例中，构成聚乙烯的分子“CH2CH2”和构成聚氯乙烯的分子“CH2CHCl”是合成高分子所用的小分子，称为单体，而“CH2CH2”和“2CH”是高分子中的重复结构单元，简称重复单元，又 Cl 叫链节。结构式中的n称为聚合度，代表一个高分子中包含的重复结构单元的数目，聚合度n在一定程度上反映了大分子链的长短和分子量的大小。,7.1 高分子材料

4、的结构与分类,Company Logo,任一种高分子材料都是由大量大分子链聚集而成，而各个大分子链的聚合度却不尽相同，所以任一种高分子材料所包含的大分子链的长短不一，分子量也不相同。材料的不同分子量(或不同长度)的大分子链的数量呈统计规律分布(图7-1)。所以，某一种高分子材料的分子量实际上是其中大量大分子链分子量的平均值。,图7-1聚合物分子量分布规律,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,按照大分子链的几何形状，高分子化合物可以分为三种结构形式：线型结构、支链型结构和体型结构，如图7-2所示。线型结构大分子为卷曲成线团状的长链，这种结构高聚物的弹性、塑性好，硬度低，是热

5、塑性材料（可以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，其特点是硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料（一次加热定形的材料）。,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,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。,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,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、胶黏剂、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

6、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。加聚物是由单体经加成聚合反应（简称加聚反应）得到，由一种单体形成的加聚物叫均聚物，由两种或多种单体形成的加聚物叫共聚物；而缩聚物是由两种或多种单体经带有小分子副产物的缩合聚合反应（简称缩聚反应）得到，由于缩聚反应中会生成低分子副产物，缩聚高分子的组成不可能与原料单体的组成完全相同，缩聚高分子的分子量也不可能是单体分子量的整数倍。,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,（3）按聚合物的热行为可分为热塑性聚合物和热固性聚合物。热塑性聚合物

7、的特点是热软冷硬，如聚乙烯；热固性聚合物受热时固化，成形后再受热不软化，如环氧树脂。 （4）按主链上的化学组成可分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。碳链聚合物的主链由碳原子一种元素组成，如CCCCC。杂链聚合物的主链除碳外还有其他元素，如CCOC、CCN、CCS等。元素有机聚合物的主链由氧和其他元素组成，如OSiOSiO等。,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,高分子材料多采用习惯命名，常用的有以下几种。 （1）在单种原料单体名称前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯等。 （2）在多种原料单体名称后加“树脂”或“橡胶”，如（苯）酚（甲）醛树脂、丁（二烯）（丙烯）腈橡胶等

8、。 （3）采用商品名称，如聚酰胺称为尼龙或绵纶、聚酯称为涤纶、聚甲基丙烯酸甲酯称为有机玻璃等。 （4）采用英文字母缩写，如聚乙烯用PE、聚氯乙烯用PVC等。,7.1 高分子材料的结构与分类,Company Logo,7.2 高分子材料的性能及应用,7.2.1 高分子化合物的基本性质 不同高分子材料的性能、特点各不相同，即使是同一种高分子材料，也会因为其聚合物反应类型不同（如聚甲醛的均聚和共聚）而在性能方面有所差异。随着科技的发展和进步，新型高分子材料不断涌现，它们的性能也会出现一些新的特点（如掺杂的聚乙烯膜具有导电性等），但绝大多数高分子材料具有如下基本性质。,Company Logo,1.

9、密度小 高分子合成材料都比金属轻，一般密度为1g/cm32g/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 材料的抗拉强度与材料的密度之比叫做比强度。材料的比强度高，说明与其他材料的构件相比，相同强度下可以减轻构件重量，或者相同质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。由于一个高分子化合物中有几万个甚至百万个原子，而且分子的长度超过直径几万倍，分子与分子之间接触点很多，相互间作用力很大。同时，大分子链中有很多单链，这些单链都可以做内旋转，因而使大分子链卷曲成各种不同形状，大分子链

10、又互相纠缠在一起。这样，高分子化合物就具有高比强度的特征。,7.2.1 高分子化合物的基本性质,Company Logo,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的弹性。 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。,7.2.1 高分子化合物的基本性质,Company Logo,5. 难结晶 由于高分子

11、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。 然而，也有不少线型高分子化合物具有部分结晶，但它们是在分子链的链带之间。如果分子链和分子链之间含有某些基团，它们彼此发生较强的吸引力。这种结晶状态就可以固定下来。利用这种性质，可以把高分子化合物拉成细而坚实的纤维，这就是纤维高分子化合物。 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。,7.2.1 高分子化合物的基本性质,Company Logo,7. 绝缘性好 由于高分子化合物分

12、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、X射线的抵抗能力较好。,7.2.1 高分子化合物的基本性质,Company Logo,利用高分子材料的具有质轻、透明的特点可制作视镜、仪器仪表罩盖；利用高分子材料的导热性能

13、差，特别是经过发泡成形的塑料、其热导率与静态的空气相当，广泛用于冷藏、隔热、节能装置和其他绝热工程；利用高分子材料具有弹性的特点，例如橡胶，可做阻尼材料，用于减振、消声；利用大多数高分子材料具有减摩、耐磨和自润滑特性，制成可在各种液体（如油、水、腐蚀介质等）、边界摩擦和干摩擦等条件下有效工作的摩擦件。特别是某些塑料，其可贵的摩擦性能为许多金属耐磨材料所不及，因此常被制成轴承、保持架、活塞环及动密封磨块等。,7.2.2 高分子材料的应用,Company Logo,在航空工业中，腐蚀与防腐是一个重大工程问题，在腐蚀介质条件下，一般金属材料或合金的耐腐蚀能力很有限，特别是对酸、碱、盐等强腐蚀介质，更

14、难以达到有效的防腐效果。由于高分子材料结构的多样性和性能的可设计性，在一定温度范围内，高分子材料耐酸、碱、盐介质的腐蚀性优于金属及其合金材料，并且可以现场施工，能充分发挥其他材料不能替补的作用，广泛用于防腐设备、管道、管件、衬里、涂层及其他防腐元件。例如利用HD型环氧煤沥青漆对航空煤油输送管道进行防腐保护。 密封材料的用量虽然不多，但却占据了很重要的地位。用丁腈橡胶或氯丁橡胶材料制造的各种轴用密封件广泛地应用在有油介质的密封上。,7.2.2 高分子材料的应用,Company Logo,特别是近年来，出现了以氟塑料为主制作静密封或动密封耐腐蚀部件的发展趋势，如塑料活塞环、导向环等，特别是制氧机、

15、气体压缩机上作无油润滑材料，应用效果显著。空气压缩机上使用氟塑料做活塞环，不会磨损汽缸。耐高温、高压的聚酰亚胺及聚苯硫酸的密封环和含有氟的聚甲醛填料，在循环压缩机中应用效果也较好。用石墨填充尼龙作密封圈，密封性好，不泄漏油也不易烧坏。 尽管由于绝大多数高分子材料与钢材相比强度和刚度较低，耐热能力尚差等原因，作为结构材料使用还不令人满意，但对一些受力不大的零件，如仪器仪表外壳、盖板、底座、机械设备上的手柄、叶片、膨胀节等零件则可以采用高分子材料制造。相信随着新型高分子材料的开发，利用高分子材料作为结构材料是发展的必然趋势。,7.2.2 高分子材料的应用,Company Logo,7.3 航 空

16、塑 料,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，如密度小，比强度高，良好的电绝缘性、绝热性、隔声性、吸振性、耐磨性、耐水性和化学稳定性等，而且它的原料来源非常广泛，又适合大批量工业生产，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。,Company Logo,1. 塑料的基本组成 塑料主要由树脂、填充剂（填料）、增塑剂、着色剂（颜料）组成，并根据需要加入适量的稳定剂、润滑剂和阻燃剂等。 1）树脂 树脂可将塑料的各

17、部分胶黏成整体，所以又称黏合剂或黏料，它是塑料的基本组成部分，塑料的性质基本是由它的性质决定的。,7.3.1 塑料的组成、特性和分类,Company Logo,根据树脂在加热和冷却的重复条件下具有的特性，树脂可分为热塑性树脂和热固性树脂两类。热塑性树脂在加热时具有较大的塑性，冷却后又会变硬，如再次加热时塑性又可以恢复，如此可以多次重复。例如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。热固性树脂在加热时也有较大的塑性，但加热到一定的温度并保存一定的时间后则会硬化，硬化后再次加热时就不再具有塑性，当加热温度过高时则会分解破坏，如酚醛树脂、环氧树脂等。 树脂的来源有两个方面：一是天然树脂，是自然界里植物和动物分泌

18、出来的有机物质，如松香、虫胶等；二是合成树脂，采用人工合成方法制出的、具有天然树脂性质的高分子物质。,1. 塑料的基本组成,Company Logo,2）填充剂 填充剂又称为填料。含量占50%70%，从而降低塑料的成本。填料的主要作用是提高塑料的机械强度。有些填料还能赋予塑料耐热性、绝缘性、减磨性等。常用的填料有木粉、纸、布、亚麻、石棉、石墨、玻璃纤维等。 3）增塑剂 增塑剂的作用是增加材料的可塑性、柔软性、弹性、抗振性、耐寒性及延伸率等，但会降低塑料的强度和耐热性。常用的增塑剂有樟脑、邻苯二甲酸二丁酯等。增塑剂在塑料中的含量一般是5%20%。 4）抗氧化剂 抗氧化剂的作用是增强材料的抗老化能

19、力。常用的抗氧化剂有硬脂酸盐类及铝化物等。,1.塑料的基本组成,Company Logo,此外，为了使塑料具有所需的颜色，还加入着色剂；为了防止塑料在成形过程中发生黏模的弊病，还加入润滑剂；为了加速热固性树脂的硬化过程，还加入硬化剂。,1. 塑料的基本组成,Company Logo,塑料一般可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。 1）热塑性塑料 热塑性塑料是以热塑性树脂为基础，加入少量填充剂、增塑剂和着色剂混合制成。这种塑料在受热时会软化，冷却后又会变硬，并可多次重塑，如有机玻璃、聚氯乙烯塑料、尼龙等都是热塑性塑料。 2）热固性塑料 热固性塑料是以热固性树脂为基础，加入填充剂、着色剂等混合制成。这

20、种塑料一旦固化成形，即使加热到接近分解温度也不会软化，同时也不能溶解于溶剂中，如酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等都是热固性塑料。,2. 塑料的分类,Company Logo,1. 有机玻璃(代号PMMA) 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子化合物。常用的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯。 1）有机玻璃的主要优点 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，受振动时不易碎裂；耐腐蚀性和绝缘性良好；容易成形。 2）有机玻璃的主要缺点 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

21、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。,7.3.2 常用的航空塑料,Company Logo,（1）在温度变化时力学性能会变差。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，受到振动时，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

22、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。,1. 有机玻璃(代号PMMA),Company Logo,（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。此外，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，应注意防止振动。此外，还应注意不要使硬物与有机玻

23、璃接触，以免划伤。 （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，也不宜长时间黏附在有机玻璃上。,1. 有机玻璃(代号PMMA),Company Logo,塑料王即聚四氟乙烯，是氟塑料的一种。氟塑料与其他塑料相比，具有优良的耐高低温、耐腐蚀、耐老化、电绝缘性良 好，以及吸水性小、摩擦系数低等性能。在氟塑料中，尤其是塑料王的这些特性最为突出。 塑料王的耐高

24、低温可达180260，在此温度范围内零件可长期使用；它几乎不受所有化学药品的腐蚀，不易黏合，不吸水，电绝缘性良好，是现有固体中摩擦系数最低的。 塑料王是航空工程常用的一种塑料。可用作航空轴承、涡轮喷气发动机加力燃烧室喷管的操纵系统中的涨圈；可用作电绝缘材料，在航空电器及电子设备中使用很多；还可以用来做各种耐腐蚀的零件，如喷气发动机的滑油管路、燃油箱的密封垫圈等。,2. 塑料王(代号PTFE),Company Logo,聚氯乙烯塑料是在聚氯乙烯树脂中加入抗氧化剂、增塑剂等制成的。 不含增塑剂或含增塑剂很少的称为硬聚氯乙烯塑料，具有较高的机械强度（相对软聚氯乙烯而言），良好的耐酸碱性和电绝缘性，易

25、焊接或黏合。其缺点是使用温度范围小，其正常工作温度是1560，主要用作耐腐蚀材料和电绝缘材料。 含增塑剂较多的称为软聚氯乙烯塑料，其性质柔软，耐摩擦和挠曲，耐酸碱性、耐油性和电绝缘性也很好。但是由于含有较多的增塑剂使它的分子间距离增大，减少了分子之间的引力，故它的强度、硬度较小。它的耐寒性较差，随着温度降低会变脆。 软聚氯乙烯塑料在飞机上常用作电线和电缆的保护套、液压系统和冷气系统的密封垫，以及作为封存或包装各种航空零件和设备的材料。 由于软聚氯乙烯塑料在低温下会变脆变硬，所以电缆保护套等在冬天应注意不要弯曲、折叠，以防损坏。,3. 聚氯乙烯塑料,Company Logo,酚醛塑料俗称电木，又

26、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，能在100130温度下工作，即使在非常高的温度下也不软化变形，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。,4. 酚醛塑料,Company Logo,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力学性能都很高，吸振性能也很好。在航空工程用途较广，如齿轮、滑轮、发动机架的缓冲器垫片、

27、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。,4. 酚醛塑料,Company Logo,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），其强度大，有良好的绝缘性和化学稳定性，吸湿性低，成形收缩率小。 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

28、及绝缘零件等。 环氧树脂与金属、木材、陶瓷、橡皮、塑料、玻璃等都有很好的黏接性，所以还用来制造胶黏剂和涂料等。,5. 环氧树脂塑料,Company Logo,7.4 航空胶黏剂,任何型号的飞机上都有需要密封的区域，例如承受空气增压的密封舱，阻止燃油渗漏、气味窜流、腐蚀性液体侵蚀等结构区域。作为密封用的封严材料，多为两种或多种物质成分按适当的比例混合调制而成。 胶黏剂是一种具有良好黏合性能，能将各种相同或不同的材料牢固地黏合在一起的物质。也称为“黏合剂”，通常称为“胶”。用胶黏剂进行各种材料的连接的方法，称为“胶接”或“黏接”。 胶黏剂已成为实现飞行器零部件连接的重要材料之一，广泛用于各种接合面

29、的连接，现代飞机的接合面有67%左右是用胶黏剂连接的。,Company Logo,航空结构用胶黏剂都是合成树脂材料，其组成有以下几种。 1. 树脂 常被用于胶黏剂的热固性树脂有酚醛、环氧、脲醛、有机硅等，常用的热塑性树脂有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚苯乙烯等。应用较广的是热固性树脂，它的黏接强度较高。为了改善黏接性能，常在热固性树脂中再加入热塑性树脂或弹性材料（如橡胶）。 2. 固化剂和催化剂 固化剂也叫硬化剂。在胶黏剂配方中，往往加入一定比例的固化剂，使某些线性高分子化合物与它交联成体型结构，从而硬化成坚固的胶层。 催化剂也叫促进剂。在胶黏剂中加入催化剂是为了加速高分子化合物的硬化过程。,

30、7.4.1 胶黏剂的组成,Company Logo,3. 填料 在胶黏剂中，有时加入一定重量的填充物来改善胶的性能，如提高胶层的抗冲击韧性、强度、耐热性、黏度等。 常用的填料有石棉粉、石英粉、滑石粉、金属粉等。 4. 溶剂 胶黏剂分为有溶剂型及无溶剂型两种类型。在溶剂型胶黏剂中，是向树脂中加入溶剂来溶解黏料、调节胶黏剂的黏度，目的是便于施工。 5. 附加剂 某些胶黏剂为适应特殊需要，还需加入一些附加剂，如增塑剂、防腐剂、防老剂等。,7.4.1 胶黏剂的组成,Company Logo,胶黏剂的应用十分广泛，是因为它具有良好的黏接性能，它不仅可以胶接木材、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、织物、纸张等非金属

31、材料，而且还能普遍地胶接铝合金、合金钢等各种金属材料。特别是飞机上大量采用复合材料和蜂窝结构，使胶黏剂的应用范围更加广泛。 胶黏剂不仅黏接性能好，黏接强度高，而且还具有密封性、耐水性、耐热性和化学稳定性。在航空领域使用胶黏剂对飞机零部件的接合面进行胶接，与普通常用的铆接、螺栓连接和焊接相比，具有以下几个特点。,7.4.2 胶黏剂的特点,Company Logo,（1）可以减轻飞机的结构重量，增加航速。如大型雷达采用胶接，重量可减轻20%；重型轰炸机采用胶接，重量减轻34%。不仅如此，机体表面采用胶接时，表面光滑平整，保证了良好的气动力外形，有利于改善飞机飞行性能，增加飞机的飞行速度。 （2）胶

32、接结构强度高，应力分布均匀。采用胶接时，整个胶接面都能承受载荷，应力分布均匀，因此抗剪强度、抗压强度和抗疲劳强度都比较高。比如飞机铝合金蒙皮与长桁胶接壁板比同类铆接壁板的抗压强度高出10%20%。,7.4.2 胶黏剂的特点,Company Logo,（3）胶接结构具有密封和防腐作用。飞机上的一些部位都要制造成密封隔舱，对于这些隔舱来说，燃油或空气被密封住。某些密封舱装有燃油，某些密封舱是增压舱，如机舱。由于不能单独用铆接达到密封这些部位，因此必须使用密封剂。采用胶接的结构可以防止水分及其他腐蚀性液体进入，起到较好的防腐作用。 （4）采用胶接方法，节省劳动力，降低成本。胶接工艺可同时大面积进行，

33、既节省了时间，又提高了效率。 （5）胶接可以在较低温度（甚至室温）下进行，这样可以避免热敏感的部位受到损坏。 胶黏剂也有一些不足之处，如工作温度过高会使强度迅速下降；某些胶黏剂容易老化；胶黏工艺复杂，需加温加压，固化时间长；胶接后的质量还没有完善的无损检验方法来检验等。,7.4.2 胶黏剂的特点,Company Logo,常用航空胶黏剂主要是以合成高分子化合物为基础的胶黏剂，可以分为三类：一是热固性树脂胶黏剂；二是热塑性树脂胶黏剂；三是合成橡胶胶黏剂。其中以热固性树脂胶黏剂应用最为广泛。在飞机机体设计制造中引进胶接蜂窝结构（夹芯结构）是胶接结构形式的一个重大突破。,7.4.3 常用航空胶黏剂,

34、Company Logo,1. 酚醛树脂胶 酚醛胶是以酚醛树脂为主要成分。酚醛树脂固化后，性能很脆，只能用来胶接木料、泡沫塑料以及其他多孔性物质。 飞机上使用的酚醛树脂胶主要有以下三种。 l）E-5胶 由酚醛树脂、聚乙烯醇缩甲乙醛树脂、酚醛环氧树脂和丁腈橡胶作为主要原料。具有良好的韧性和密封性，适用于铝、钢、铜等金属之间的连接，也适用于胶铆方法制造密封的容器。 2）酚醛-丁腈胶（J-03） 由酚醛树脂与丁腈橡胶在有机溶剂中冷混而成。具有良好的耐热性、耐寒性，优异的弹性和良好的黏接性，适用于胶接各种材料或制造蜂窝结构。,7.4.3 常用航空胶黏剂,Company Logo,3）204胶 由酚醛-

35、缩醛型胶加有机硅化合物组成。常温至350时都有满意的强度，弹性不高，适用于钛合金和硬铝等金属材料、蜂窝结构的胶接。 2. 环氧树脂胶 环氧树脂胶俗称“万能胶”。由环氧树脂、胺类或酸酐（固化剂）、无机填料等按一定的比例配制而成。航空工程常用的环氧树脂胶有：自力-3、H-703、HYJ-6三种。,7.4.3 常用航空胶黏剂,Company Logo,自力-3胶具有优良的抗疲劳强度，固化过程挥发物少。适用于钣金件、蜂窝结构以及胶铆等复合连接；用于钢、铝、铜等金属和部分非金属材料的黏接。 H-703胶耐老化和耐水性能良好。用于胶接不锈钢、铜等金属和玻璃、陶瓷、木材、胶木等非金属材料。 HYJ-6胶具有

36、良好的耐淡水、海水、乙醇、丙酮、燃油和耐气性。适用于金属玻璃钢的大面积胶接，还适用于胶接木材、玻璃、陶瓷等材料。 3. 101胶（聚氨酯胶） 101胶具有良好的黏接性、柔软性、绝缘性、耐水性和耐磨性。用于铝、钢、玻璃、陶瓷、木材、皮革、塑料等材料的胶接，还用作尼龙等织物、皮革、涤纶薄膜上的涂料。,7.4.3 常用航空胶黏剂,Company Logo,（1）采用胶接的金属或非金属构件的连接表面必须彻底清洗干净，以确保黏接表面之间有最大的黏接力，达到连接强度要求。 （2）当进行修理时，如果使用人工照明，一定要使用防爆型灯。穿上不受褪洗剂和清洁剂腐蚀的工作服，防止化学药剂与皮肤接触，工作区应充分通风

37、，当在封闭区工作时，应戴上防毒面具。 （3）为了确保构件表面的连接强度，必须注意胶接时的温度和固化时间。如对木制构件胶接，温度在21情况下搭接中的黏接剂层固化到充足的强度，所需的时间可长达一周。较高的温度可大大缩短固化时间。但当在21以下进行胶接固化，连接强度不能得到保证。,7.4.4 维护使用中应注意的事项,Company Logo,（4）使用中，由于事故或因为施加到胶接部位上过大的机械载荷（或受拉，或受剪），黏接结构可能损坏。由于胶接结构的抗剪切能力较强，所以黏接结构通常被设计成承受剪切载荷。 （5）胶接结构在受日光紫外线的照射，或受到腐蚀性溶剂侵蚀时容易老化，应加强检查。,7.4.4 维

38、护使用中应注意的事项,Company Logo,7.5 航 空 橡 胶,7.5.1 橡胶的组成 橡胶分为天然橡胶、合成橡胶两种。早期使用的橡胶都是天然橡胶，它是从橡胶树和橡胶草的胶乳中提取的，其主要成分是聚甲基丁二烯。随着社会主产力的发展，天然橡胶的产量和性质都不能满足需要。工业上所使用的橡胶制品，都是经过硫化处理，采用人工合成的办法来生产。所谓硫化，是在橡胶中加入了硫化剂和其他配合剂，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，交联成为网状结构，即体型结构。这样，橡胶就具有不溶解、也不熔融的性质；力学性能（如硬度和弹性）也有所提高；克服了橡胶因温度升高而变软发黏的缺点，耐热

39、性、耐寒性和对有机溶剂作用的抗耐性都有提高。,Company Logo,没经硫化的橡胶，一般称为生橡胶。硫化以后的橡胶称为硫化橡胶，也称为橡胶。硫化橡胶的主要成分是生橡胶。另有硫化剂、填充剂、防老剂。 1. 硫化剂 硫化剂的主要成分是硫。当硫化剂较少时（2%3%），可以得到柔软富有弹性的软橡皮；当硫化剂较多时（25%50%），则得到坚硬的硬橡胶。 2. 填充剂 常用的填充剂有碳黑和氧化锌等。其作用主要是提高橡胶的强度和耐磨性，同时也能降低橡胶的成本。 3. 防老剂 常用的防老剂有石蜡和酚等。其作用是使橡胶的老化作用滞缓，从而延长橡胶件的使用寿命。,7.5.1 橡胶的组成,Company Log

40、o,天然橡胶和合成橡胶都是高分子化合物，它们的分子主要由碳和氢两种元素组成。 橡胶在常温下有很好的弹性。橡胶的弹性在温度升高和降低时都会减少，强度也会降低。橡胶在空气中还易于氧化，橡胶氧化后会变硬变脆或变软发黏，弹性显著下降，这种现象称为橡胶的老化。 橡胶除有高弹性的特点以外，还具有良好的绝缘性、耐磨性、密封性、减振性和隔声性等许多特点。 橡胶在性质上的缺点，除容易老化以外，天然橡胶的耐油性也很差，在汽油、煤油中会溶解，力学性能较低。由于橡胶存在明显的不足，所以不宜直接作承力零件使用。,7.5.2 橡胶的性质,Company Logo,根据原材料的来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两类。

41、1. 天然橡胶 天然橡胶是一种密度为0.9g/cm3的弹性物质，生橡胶呈棕色。具有较高的抗拉强度和弹性，具有不透气和高度绝缘性，能耐水、弱酸和碱。 天然橡胶耐热老化性和耐大气老化性较差。在5070生橡胶便软化，200230便转变成液体。在受日光、干热空气作用下，橡胶就会变脆而不强韧。它的耐油性和抵抗有机溶剂的性能也很差，能溶解于汽油、苯和矿物油中（但能耐受植物基油）。此外，它还是一种易燃的物质。,7.5.3 橡胶的种类,Company Logo,天然橡胶经硫化处理后，其物理性能和力学性能都得到增强。天然橡胶在航空方面用作气动和液压系统的密封、减振零件和垫圈、垫片等。 2. 合成橡胶 合成橡胶的

42、种类很多。航空工程常用的合成橡胶的组成、性质和用途见表7-1。,7.5.3 橡胶的种类,Company Logo,表7-1 航空工程常用的合成橡胶,Company Logo,在飞机上采用橡胶制成的零部件有：机轮的外胎和内胎、软油箱、硬油箱的保护套、各种缓冲器、密封零件、绝缘零件、除水装置、橡胶液等。 1.航空轮胎 1）功用 轮胎的主要功用是吸收飞机在降落和滑跑时所产生的冲击和振动，在刹车和停放时承受载荷。 2）构造 航空轮胎由外胎和内胎组成。内胎用来装盛空气，外胎使内胎固紧在轮缘上，保护内胎不受机械损伤，承受机体载荷。目前，飞机上广泛使用无内胎的航空轮胎。,7.5.4 橡胶在飞机上的应用,Company Logo,3）轮胎的维护 （1）严禁用汽油、煤油或其他橡胶溶剂来洗涤或擦洗（清洗轮胎时可用肥皂水）。不要让发动机中或飞机燃油系统和滑油系统中的燃油或滑油落在轮胎上，以免橡胶遇到油会膨胀。 （2）飞机放在露天时，要防止轮胎受温度、日光和变形等因素的影响而变硬、变脆或变软发黏。在夏天，应该将轮胎用布罩套上。 （3）飞机轮胎必须储存在一个阴凉干燥并远离