聚合物基復(fù)合材料在造船業(yè)中的應(yīng)用

聚合物基復(fù)合材料在造船業(yè)中的應(yīng)用110207102陳懿璽船體結(jié)構(gòu)船體材料需要滿足的要求1.可靠的力學(xué)性能①可靠的力學(xué)性能是選擇結(jié)構(gòu)材料的重要考慮因素。②船舶工作環(huán)境復(fù)雜惡劣，結(jié)構(gòu)材料必須具有良好的力學(xué)性能。③船體結(jié)構(gòu)對(duì)材料的強(qiáng)度、塑性及韌性等指標(biāo)有嚴(yán)格的要求。④聚合物基復(fù)合材料主要通過(guò)選擇鋪層厚度、樹(shù)脂材料、工藝來(lái)保證。2.良好的工藝性能①即材料加工后性能損失最小。②船舶制造工藝包括各種材料加工、成形、裝配、焊接（如鋼）等過(guò)程。③對(duì)金屬材料來(lái)講，表征工藝性能的指標(biāo)主要是冷、熱彎曲變形和切削加工、焊接、鍛壓、鑄造等。④其中對(duì)鋼材，彎曲和焊接工藝性能尤為重要。船體材料需要滿足的要求3.環(huán)境適應(yīng)性工作環(huán)境也是選材考慮的重要因素，腐蝕環(huán)境、高溫、低溫等惡劣環(huán)境能使材料工作性能變壞。比如海船，由于長(zhǎng)期處于有鹽霧、潮氣、強(qiáng)烈的紫外線和帶微堿性海洋環(huán)境，金屬船體更容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而且涂裝漆膜也易發(fā)生皂化、老化等破壞作用。船舶的維修工程一般耗資巨大，因此要求造船材料必須具有一定的耐腐蝕性，而且船舶要采取各種防腐措施。4.經(jīng)濟(jì)性在滿足材料力學(xué)性能、使用性能等要求的前提下，盡可能選擇成本低、質(zhì)量高、供應(yīng)量充足的材料，以使設(shè)計(jì)與建造的船舶獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，不僅要考慮材料單位質(zhì)量費(fèi)用，還應(yīng)考慮加工成本。高分子材料在艦船與海洋工程中的應(yīng)用制造軸承和機(jī)器零件；制造具有無(wú)磁性、減震、透明等性能特點(diǎn)的電器和航海儀器的零件和元件；制造管系、海水泵、淡水泵以及其他部件；用于艦船功能高分子材料及涂料，及具有減阻、降噪、紅外隱身、雷達(dá)隱身、防腐等特殊功能的艦船用涂料。聚合物基復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)1、質(zhì)輕、高強(qiáng)，對(duì)船艇減重有較大潛力；2、耐腐蝕，抗海生物附著；3、無(wú)磁性，因而是獵/掃雷艦艇的最佳結(jié)構(gòu)功能材料；4、介電性和微波穿透性好；5、沖擊韌性好，能吸收高能量；6、導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性好；7、船體表面可到達(dá)鏡面光滑；8、可設(shè)計(jì)性好，能按船體各部件的不同要求實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)；9、整體性好，船體無(wú)接縫和縫隙，可防滲漏；10、成型簡(jiǎn)便，比鋼制，木質(zhì)船省工，且批產(chǎn)性好；11、維修保養(yǎng)方便，全壽命期的經(jīng)濟(jì)性能好。聚合物基復(fù)合材料船體原料及其種類1、基體樹(shù)脂聚酯樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂乙烯基酯樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂2、增強(qiáng)材料無(wú)堿玻璃纖維玻璃纖維增強(qiáng)尼龍粒料中堿玻璃纖維碳纖維凱夫拉纖維3、輔助材料交聯(lián)劑引發(fā)劑和促進(jìn)劑觸變劑阻聚劑顏料糊（樹(shù)脂色漿）固化劑添加型阻燃劑4、夾芯材料各種泡沫芯材Balsa輕木各種蜂窩材玻璃鋼的組成和制備玻璃鋼是玻璃纖維增強(qiáng)型熱固性工程塑料。是玻璃纖維和酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)合才產(chǎn)物。成型工藝有壓鑄法和接觸成型法。其中壓鑄法是將玻璃纖維和樹(shù)脂混合物在模具中壓鑄成型，然后再一定溫度下固化；接觸成型法是預(yù)制仿真模具，涂上樹(shù)脂玻璃纖維布或浸膠玻璃纖維布貼在模具上，再涂樹(shù)脂膠，再貼玻璃布，達(dá)到厚度后，固化脫模再處理即可。各種增強(qiáng)纖維的力學(xué)性能比較各種泡沫芯材的主要性能和適用場(chǎng)合纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成型工藝簡(jiǎn)介成型方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)介特點(diǎn)典型產(chǎn)品手糊成型一層液體熱固性樹(shù)脂，一層纖維增強(qiáng)材料，以手持輥?zhàn)踊蛩⒆邮箻?shù)脂浸漬纖維增強(qiáng)材料，并驅(qū)除氣泡。鋪層操作反復(fù)多次，直到達(dá)到制品的設(shè)計(jì)厚度。

固化。

適合少量生產(chǎn)；可制造大型制品和型狀復(fù)雜產(chǎn)品；易進(jìn)行材料設(shè)計(jì)；可獲得具有自由色彩和光澤的表面；屬于勞動(dòng)密集型生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量由工人訓(xùn)練程度決定；艦艇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、游樂(lè)設(shè)備、冷卻塔殼體、建筑模型樹(shù)脂傳遞成型將纖維增強(qiáng)材料置于上下模之間；合模并將模具夾緊；在壓力下注射樹(shù)脂；樹(shù)脂固化后打開(kāi)模具，取下產(chǎn)品。閉模成型，生產(chǎn)環(huán)境好；勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)工人技術(shù)熟練程度的要求低；制品兩面光，可作有表面膠衣的制品，精度高；小型飛機(jī)與汽車零部件、客車座椅、儀表殼真空袋法成型將手糊或噴射好的積層在樹(shù)脂的A階段與模具在一起，在積層上覆以橡膠袋，周邊密封，在后用真空泵抽真空，而被壓實(shí)、成型。由于壓力，纖維得以較好地浸漬樹(shù)脂；有利于操作人員健康和安全；額外的工藝過(guò)程增加了勞動(dòng)力和袋材成本；艇、賽車、芯材粘結(jié)、飛機(jī)鼻錐雷達(dá)罩、機(jī)翼、方向舵各種成型工藝產(chǎn)品實(shí)例SYBO復(fù)合材料公司制造的一款奇特姆小船，由于采納了雙層真空袋滲透工藝制備船，因此重量減到260磅/118千克。長(zhǎng)18英尺的船體正在進(jìn)行雙層真空袋滲透準(zhǔn)備，內(nèi)部剛鋪裝好一層內(nèi)袋用于真空滲透。套上外袋的制件，準(zhǔn)備進(jìn)行獨(dú)立的抽真空。外袋進(jìn)行密封抽真空。其它成型工藝原料模具木模石膏模水泥模石蠟?zāi)＝饘倌５?.脫模劑聚乙烯醇脫