高分子材料在交通運輸中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高分子材料在交通運輸中的應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐腐蝕、易成型等優(yōu)點的高分子材料及其復(fù)合材料越來越多地在現(xiàn)代交通運輸業(yè)(包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和海上陸地交通運輸工具)中得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用于交通運輸行業(yè)的高分子材料主要包括塑料及其復(fù)合材料和橡膠兩大類，當(dāng)然其他以高分子材料為基礎(chǔ)原料的材料如膠粘劑、油漆等也大量用于交通運輸業(yè)，但用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于塑料和橡膠。    交通運輸行業(yè)中，目前得到廣泛應(yīng)用的高分子材料主要包括塑料及其復(fù)合材料、橡膠、膠粘劑等，本文分別從塑料及其復(fù)合材料和橡膠兩個方面介紹高分子材料及其復(fù)合材料在交通運輸行業(yè)包

2、括交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施和交通運輸工具上的應(yīng)用現(xiàn)狀。 一、塑料及其復(fù)合材料在交通運輸中的應(yīng)用    塑料及其復(fù)合材料在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，主要應(yīng)用于路基、高等級公路的護(hù)欄，各種交通標(biāo)識、標(biāo)牌；高速鐵路的鋼軌扣件(包括絕緣板、墊和擋板座等)，軌道的填充材料、彈性枕木等部件。而在交通運輸工具方面，應(yīng)用塑料材料最多的是汽車工業(yè)，而在機(jī)車上，塑料則主要用于無油潤滑部件、制動盤摩擦片、車窗玻璃等，在其他類型的交通運輸工具上，塑料及其復(fù)合材料的應(yīng)用也越來越廣泛。    1、基礎(chǔ)設(shè)施   （1）公路基礎(chǔ)設(shè)施 

3、0;  根據(jù)我國公路交通的階段發(fā)展目標(biāo)，到2010年全國公路總里程將達(dá)到210230萬公里，到2020年全國公路總里程將達(dá)到260300萬公里，高速公路里程達(dá)到7萬公里以上。雖然我國高等級公路建設(shè)發(fā)展迅速，但因交通量大、車輛超載嚴(yán)重、車速快，對路基路面的危害導(dǎo)致我國一部分高等級公路路面損壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，對路基路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都提出了更高的要求。    聚苯乙烯（PS）泡沫板材在國外作為路基填充材料已有30年歷史，在美國和歐洲已被普遍采用。PS泡沫板材在公路建設(shè)上的應(yīng)用，可有效改善路面質(zhì)量，更好地保證道路完好平坦。由于PS泡沫比強(qiáng)度高、質(zhì)量小、可承受較大

4、的交通負(fù)荷、輕質(zhì)防水，能更有效地防止路面在使用過程中雨雪對路基的侵蝕，提高了防止路面局部塌陷的能力。PS泡沫材料的優(yōu)異性能能夠在一些特殊地段大顯身手，如在沼澤地帶的路段上用作路基填料，可大大減少路面的沉降及側(cè)壓力，利于保持路面的穩(wěn)定完好及地下排水系統(tǒng)的暢通；用于凍土地區(qū)還可減少冰凍現(xiàn)象；在雨雪較多的山地，還可提高坡體的穩(wěn)定性，使坡體變得穩(wěn)定堅固，能有效減少山體滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。用聚苯乙烯泡沫板作路基填料的費用低廉，維護(hù)工作量和費用也大大降低。另外，路基用PS泡沫板還可以采用包裝材料的回收料來制作，為包裝廢棄物尋找了一個合理的去處。盡管我國開發(fā)路基用聚苯乙烯泡沫板材才剛剛起步，但在滬寧高速蘇州段路

5、基上的應(yīng)用已經(jīng)為我們展示了良好的市場前景。    高等級公路防護(hù)欄也是塑料及其復(fù)合材料應(yīng)用的一個重要方面?，F(xiàn)在高等級公路使用的防護(hù)欄多用鋼材制成，但鋼護(hù)欄自重大，安裝維修不方便；耐腐蝕性差，易受汽車尾氣的嚴(yán)重侵蝕；標(biāo)識能力差，且耐撞擊性能也有待提高。所以，現(xiàn)在很多國家都在大力研究塑料復(fù)合材料護(hù)欄，并已經(jīng)取得了一些突破性進(jìn)展。玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)強(qiáng)度高，剛度小，受撞擊后不易斷裂，又能吸收更多的能量，最大程度地保證公路交通安全；加之GFRP具有優(yōu)越的耐化學(xué)藥品性，優(yōu)良的成型加工性，因而可以很好地解決公路護(hù)欄銹蝕的問題，提高護(hù)欄的使用壽命；而且GFRP質(zhì)輕、安裝

6、方便、標(biāo)識性強(qiáng)，通過特殊設(shè)計，其使用性能優(yōu)于鋼護(hù)欄，而且成本較低。    塑料及其復(fù)合材料制品廣泛應(yīng)用于公路的其他附件設(shè)施中，如高速公路的隔音板、防眩目光板以及各種公路交通標(biāo)識制品等。比如，廣泛采用聚碳酸酯(PC)制作的交通指揮燈、路標(biāo)燈燈罩，可以避免玻璃破碎傷人、更換燈罩不及時而影響市容等一系列問題。    交通標(biāo)識制品在戶外使用，承受著風(fēng)、雨、煙霧、汽車尾氣、日光等外界因素的多重污染和侵蝕，所以，對其耐老化性能有較高的要求，而且，標(biāo)識制品也應(yīng)有承受一定應(yīng)力破壞的能力，對制品的印刷、著色性能要求也很高。目前，改性聚烯烴制品已獲得應(yīng)用

7、。    傳統(tǒng)道路照明燈桿以鋼桿為主，而以樹脂為基體，以玻璃纖維為骨架構(gòu)成的復(fù)合材料玻璃鋼，由于具備優(yōu)異的耐腐蝕性能，使用壽命長，無需維護(hù)，外表顏色可隨意調(diào)配，有良好的絕緣性，重量輕，同等體積的玻璃鋼重量僅為鋼材的四分之一，比強(qiáng)度大大超過鋼材及減振性好等性能，這些特點顯然符合道路照明用桿的要求，可以用來制作道路照明用燈桿。    此外，國外還在越野公路、山區(qū)道路上敷設(shè)PC反光道釘。這種道釘兩側(cè)貼上反光微珠，能防止車輛沖撞和碾壓。白天可以作為分道線，夜間在汽車前燈照射下能夠形成二三百米的光帶，保證了行車安全。  &#

8、160; （2）鐵路基礎(chǔ)設(shè)施    高速鐵路是20世紀(jì)后半葉世界鐵路的共同發(fā)展趨勢，它要求鐵路軌道結(jié)構(gòu)具備較高的剛性、穩(wěn)定性及適宜的彈性，實現(xiàn)高質(zhì)量、少維修。因此，對應(yīng)用在軌道結(jié)構(gòu)中的高分子材料部件提出了更高的要求。    鐵路軌道結(jié)構(gòu)中，扣件的擋板座是保護(hù)軌枕擋肩、絕緣、保持軌距的重要部件。要求其材料耐低溫、抗沖擊。制備這種部件選擇高強(qiáng)度的增韌塑料材料是合適的。    鋼軌絕緣件是鐵路軌道線路的絕緣部分，為保證軌道信號準(zhǔn)確無誤，鋼軌連接要求具有良好的絕緣性和高的壓縮強(qiáng)度。現(xiàn)在多采用尼龍(PA)、超韌PA

9、、纖維增強(qiáng)塑料(FRP)等材料制作。    為適應(yīng)高速鐵路的要求，設(shè)計了新型的提速道岔，并采用了混凝土岔枕，岔枕中配置了塑料套管。該套管要求具備高抗拔力、絕緣、強(qiáng)韌性等性能，現(xiàn)在多采用高強(qiáng)增韌PA材料制作。    此外，塑料材料還用作可變墊板、電熱墊板、軌道填充材料、彈性枕木等零部件；    （3）橋梁    經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，我國橋梁的數(shù)量已十分龐大，其中有不少橋梁暴露出缺陷，更有一些橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計壽命時出現(xiàn)耐久性能嚴(yán)重蛻化的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)倒塌等毀滅性事故。鋼筋

10、銹蝕是引起橋梁耐久性蛻化最重要的原因，解決結(jié)構(gòu)耐久性不足的主要辦法是改善原材料的耐久性及增加防護(hù)措施。而纖維增強(qiáng)塑料FRP因具有良好的耐久性和抗疲勞性，成為人們解決鋼筋銹蝕問題的一個重要選擇。    目前，已經(jīng)研究開發(fā)成熟并在土木工程中得到使用的纖維增強(qiáng)塑料FRP主要有3種，即碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP、芳綸纖維增強(qiáng)塑料AFRP和玻璃纖維增強(qiáng)塑料GFRP。其中CFRP是迄今為止應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域最早、技術(shù)最成熟，用量最大的高性能纖維復(fù)合材料。與鋼筋比較，F(xiàn)RP補(bǔ)強(qiáng)材料質(zhì)量輕、比強(qiáng)度大、比剛度、抗疲勞性能好、減振性能好、與混凝土及鋼材的熱膨脹系數(shù)相近、耐腐蝕、非電磁性，

11、用于加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢明顯。利用FRP材料特別是碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP或玻璃纖維增強(qiáng)塑料GFRP作為力筋修建、加固橋梁是近年來國際上的一個研究熱點。    日本最早采用CFRP絞線作為先張預(yù)應(yīng)力筋修建了跨度576、寬70的Shinmia公路橋。近年來，國外又新建了很多不同型式的CFRP橋梁，包括連續(xù)梁橋、斜拉橋等，在設(shè)計理論、施工工藝等方面取得了新的進(jìn)步。    工程上常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法主要有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、受彎構(gòu)件外部粘鋼加固法、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)法等。這些加固方法各有特點和適應(yīng)范圍，也都

12、有一定的缺陷，共性的問題是化學(xué)腐蝕問題。因此，工程界近年出現(xiàn)了新興的、科技含量較高的加固技術(shù)纖維復(fù)合材料粘貼法，并已應(yīng)用到工程實際中。    GFRP常用于橋梁的橋墩等結(jié)構(gòu)件中。該類結(jié)構(gòu)件要求強(qiáng)度高、質(zhì)輕、耐腐蝕，GFRP因其優(yōu)異的性能，加很高的比強(qiáng)度、比剛度、抗腐蝕、耐疲勞等特性，以及很強(qiáng)的可設(shè)計性，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各類橋梁的建設(shè)中。    2、運輸工具    （1）汽車    目前，汽車研究目標(biāo)仍然是節(jié)能、降低排放量及安全性能的改進(jìn)。為此，美國重點從降低汽車自重等方面

13、做出努力，力爭將汽車的自重由目前水平再下降40。而方法就是采用輕質(zhì)材料，特別是廣泛使用的塑料材料。    塑料及其復(fù)合材料是重要的汽車輕質(zhì)材料，不僅可減輕零部件約40%的質(zhì)量，而且還可使采購成本降低40%左右。近年來，塑料在汽車中的用量迅速上升。據(jù)統(tǒng)計，2000年世界汽車平均每輛塑料用量在就已達(dá)105kg，約占汽車總質(zhì)量的812%。塑料在轎車中的用量較高，如奧迪A2型轎車的塑料件總質(zhì)量已達(dá)220kg，占總用材的24.6%。發(fā)達(dá)國家汽車用塑料現(xiàn)已占塑料總消耗量的711%，預(yù)計不久將達(dá)1011%。目前，車用塑料的品種與所占比例大體為：聚丙烯21%、聚氨酯19.6%、聚

14、氯乙烯12.2%、熱固性復(fù)合材料10.4%、ABS8%、尼龍7.8%、聚乙烯6%。從品種上看，聚烯烴材料因密度小、性能較好且成本低，近來有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到聚烯烴材料的趨勢，因此其用量會有較大的增長，預(yù)計聚丙烯今后可保持8%的年增長率，聚乙烯的增長勢頭也比較強(qiáng)勁。    我國汽車工業(yè)對聚丙烯的市場需求持續(xù)增長，主要是因為聚丙烯能夠與多種材料很好配混，能夠以較低的價格模擬高價格的工程塑料性能，以及能夠薄型化和減輕重量等，使聚丙烯不僅在替代非聚合物，而且在與其它聚合物，如PVC、ABS、HDPE和工程塑料的競爭中也具有很大優(yōu)勢。許多汽車制造商都看好聚丙烯部件，

15、并希望能夠采用單一材料制造，以利回收，同時也希望材料的成本較低，聚丙烯因具有最佳的綜合性能而成為首選。    聚氨酯由于原材料的多樣性，以及不同助劑和成型方法的使用，可制得符合汽車工業(yè)要求得不同類型的產(chǎn)品。目前聚氨酯泡沫塑料重點發(fā)展的車用制件包括座椅、保險杠、制動與輸油管件、儀表盤、門內(nèi)護(hù)板和主柱板、轎車復(fù)合型地毯、內(nèi)飾頂棚、隔音耐熱減震阻尼制品等。而聚氨酯彈性體則重點開發(fā)汽車傳動皮帶、油封、緩沖器、門窗封條、異型材膠帶、高承載輪胎等。聚氨酯涂料和膠粘劑在汽車工業(yè)的應(yīng)用也越來越廣，以膠粘劑為例，可用作擋風(fēng)玻璃膠、剎車蹄片膠、高強(qiáng)度壓敏膠帶以及行李箱、發(fā)動機(jī)蓋、內(nèi)飾

16、件等的密封和粘結(jié)。    ABS塑料具有良好的綜合性能，在汽車零部件塑料化初期就已應(yīng)用到塑料工業(yè)上。因其強(qiáng)度高、剛性好、耐高溫、加工成型性好、尺寸穩(wěn)定、外觀質(zhì)量好等特點，因此廣泛應(yīng)用于汽車外屋和內(nèi)部零部件，ABS在汽車上用量約占塑料總用量的10%。美國、西歐、日本在汽車上使用ABS塑料約占ABS總用量的20-25%。我國汽車用塑料需求量預(yù)測。 汽車塑料的廣泛應(yīng)用帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。經(jīng)濟(jì)效益是節(jié)能，減輕車身自重不僅可節(jié)約油耗，而且在汽車制造過程中也節(jié)省了能源消耗。社會效益是環(huán)保，國際上環(huán)保要求用在汽車上的材料80以上必須能夠回收利用，而塑料可以滿足這一要

17、求。此外，塑料部件用于汽車還有一次成型，減少了工序和能源消耗，避免了部件組裝過程中的誤差，提高了整體精度；保持干燥，塑料部件一般無須特殊處理就具有天然的防水性能；耐熱性好；無須油漆等優(yōu)點。    國外汽車的內(nèi)飾件已基本實現(xiàn)塑料化，如今塑料在汽車中的應(yīng)用范圍正在由內(nèi)裝件向外裝件、車身和結(jié)構(gòu)件擴(kuò)展，今后的重點發(fā)展方向是開發(fā)結(jié)構(gòu)件、外裝件用的增強(qiáng)塑料復(fù)合材料、高性能樹脂材料與塑料，并對材料的可回收性予以高度關(guān)注。    我國汽車塑料的應(yīng)用是伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，在其發(fā)展過程中，歷經(jīng)了熱固性樹脂制備電器絕緣件和轉(zhuǎn)向盤等零件、汽車內(nèi)

18、飾化即利用PUR軟泡、PVC革和PVC薄膜制備汽車座椅、儀表盤、頂棚、地墊、門內(nèi)板等以及隨著我國石化行業(yè)的快速發(fā)展和轎車材料國產(chǎn)化進(jìn)程加速，使我國轎車上塑料應(yīng)用跨入一個新的發(fā)展水平。目前，我國經(jīng)濟(jì)型轎車單車塑料用量已經(jīng)達(dá)到5060kg，中高級轎車6080kg。    目前，我國汽車塑料應(yīng)用主要包括內(nèi)飾件、外飾件和功能結(jié)構(gòu)件。內(nèi)飾件主要有儀表盤、車門內(nèi)板、雜物箱蓋、座椅、車內(nèi)頂?shù)?。功能與結(jié)構(gòu)件主要有油箱、散熱器水室、油門踏板、風(fēng)扇葉片等。外飾件主要有保險杠、檔泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等。    （2）機(jī)車車輛  

19、0; 自開始采用合成材料以來，纖維增強(qiáng)塑料作為半結(jié)構(gòu)性材料已被大量應(yīng)用于鐵道機(jī)車車輛。從那以后，合成材料就被推廣應(yīng)用于鐵道機(jī)車車輛，甚至在許多應(yīng)用領(lǐng)域享有優(yōu)先權(quán)。    列車特別是高速列車必須實現(xiàn)車輛輕量化，單靠使用金屬材料減輕其自重已經(jīng)接近極限，所以，主要途徑是大量采用高分子材料及其復(fù)合材料。在選用機(jī)車車輛用高分子材料時，從安全性、功能性出發(fā)，應(yīng)該是在阻燃的基礎(chǔ)上向低煙、低毒、高比強(qiáng)度、高比模量的方向發(fā)展。目前碳纖維、硼纖維的應(yīng)用，各種先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式加蜂窩狀結(jié)構(gòu)的選用是研究的重點。    樹脂基復(fù)合材料的夾層結(jié)構(gòu)適用于制造高速列車流線

20、型車頭，其外皮及內(nèi)皮均采用樹脂基復(fù)合材料，其芯部采用有足夠厚度且有絕熱作用的泡沫塑料，這種夾層結(jié)構(gòu)能滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、沖擊拉力和隔熱、隔音及易于制成流線型的復(fù)雜外型的要求。    與時速高達(dá)200km/h以上的高速列車制動相配套的新型制動盤，要求所用材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定，符合制動系統(tǒng)的要求，并且配方中應(yīng)不含有鉛、石棉等有害物質(zhì)，耐溫達(dá)630以上?？捎酶咝阅軜渲蚋咝阅軜渲鶑?fù)合材料制作。    機(jī)車發(fā)動機(jī)冷卻水泵的葉輪和進(jìn)水接盤，以前多用鐵、鋁、銅等金屬材料制成。由于加工復(fù)雜，密度大，且在使用過程中存在嚴(yán)重的氣蝕現(xiàn)象，使表面產(chǎn)生麻坑，最后致使

21、金屬脫落，同時，氣蝕現(xiàn)象還會使水泵產(chǎn)生噪音和震動，使工作效率降低、供水量減少?，F(xiàn)在選用PA制作水泵葉輪和進(jìn)水接盤，不僅避免了氣蝕現(xiàn)象，而且簡化了制造工藝，實現(xiàn)了輕量化，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。也有采用增韌增強(qiáng)聚苯硫醚制作水泵葉輪和進(jìn)水接盤的。    機(jī)車心盤襯墊是高承載車輛部件，在運行狀態(tài)下受縱向、橫向、扭力及動載加速等因素的影響，其受力情況相當(dāng)復(fù)雜，磨耗很大，所以要求所選材料具有高強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性且有自潤滑性。通常多選用玻纖增強(qiáng)增韌PA、含油鑄型PA等制作。    采用玻纖氈增強(qiáng)PM制作的機(jī)車磨耗板已裝在機(jī)車上試運行。

22、60;   機(jī)車內(nèi)飾件要求有一定的強(qiáng)度，且能阻燃。現(xiàn)在使用酚醛樹脂(PF)代替不飽和聚酯(UP)，不僅發(fā)煙少，而且無氮、無氯。這種PF/GF復(fù)合材料能在200下連續(xù)使用，適合于餐車操作間及客車內(nèi)部裝飾。 此外，夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料廣泛地應(yīng)用于列車的門板、地板、天花板等內(nèi)飾件。用于鐵道車輛制造的組合體常常采用熱固性樹脂，目前市場首選是聚酯。乙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和改性的丙烯樹脂則分享了其余份額。目前按樹脂的種類分，在制造鐵道車輛用合成材料中，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，環(huán)氧樹脂占21%，酚醛樹脂占15%，改性的丙烯酸樹脂占4%，其他樹脂占3%。  

23、  另外，聚合物泡沫、軟木或蜂窩材料用于制造質(zhì)量小、剛性好的板材，已經(jīng)在鐵路工業(yè)中得到了推廣應(yīng)用。用于鐵路機(jī)車的聚合物泡沫通常是熱固性的，用于制造熱公差較大的組件，熱塑性泡沫也有采用。機(jī)車中使用的泡沫塑料最常見的可能是聚氨酯和聚氯乙烯。其中，聚氨酯能在兩表面層之間現(xiàn)場發(fā)泡，因此，不需要整體預(yù)成形。    在鐵路裝飾件和半結(jié)構(gòu)件市場中，GFRP已經(jīng)占據(jù)了牢固的地位。而碳基合成材料和以芳族聚酰胺纖維為基的合成材料，由于碳纖維的價格問題，應(yīng)用還比較有限。就纖維增強(qiáng)復(fù)合材料而言，按纖維的種類分，在制造鐵道車輛用的合成材料中，玻璃纖維占58%，芳族聚酰胺纖維占20

24、%，碳纖維占20%，其他纖維占2%。按纖維的形式、規(guī)格分，在制造鐵道車輛合成材料的增強(qiáng)纖維中，切斷的玻璃纖維氈占33%，連續(xù)的玻璃纖維氈占16%，玻璃纖維織物占34%，抗折疊織物占12%，其他占5%。 （3）水運工具    艦船已經(jīng)成為工業(yè)部門中應(yīng)用高分子材料及其復(fù)合材料的一個重要方面，目前艦船中所用的復(fù)合材料絕大多數(shù)為纖維增強(qiáng)塑料，其中用量最大、范圍最廣為玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料。    船用纖維增強(qiáng)塑料由于質(zhì)輕、高強(qiáng)，對減輕結(jié)構(gòu)重量有較大的潛力，特別適用于限制重量的高性能船舶和賽艇；由于耐腐蝕、抗海生物附著，比傳統(tǒng)的造船材料更適合在

25、海洋環(huán)境中使用；由于無磁性，因而是掃雷艇、獵雷艇最佳的結(jié)構(gòu)功能材料；由于介電性和微波穿透性好，而適宜于軍用艦艇；由于能吸收高能量，沖擊韌性好，所以船舶不易因一般的碰撞、擠壓而損壞；由于導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性好，因而適合制造救生艇(特別是全封閉式耐火救生艇)、漁船和冷藏船等；由于船體表面能達(dá)到鏡面光滑，并可具有各種色彩，所以特別適合建造形狀復(fù)雜、款式多樣、外形美觀的游艇；具有可設(shè)計性好的特點，能按船舶結(jié)構(gòu)各部位的不同要求，通過選材、鋪層研究和結(jié)構(gòu)選型等來實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計；整體性好，可以做到整個船體無接縫和縫隙；船體成型簡便，比鋼質(zhì)、木質(zhì)船省工，且批量生產(chǎn)性特別好，降低造價的潛力很大；所制造的艦船維修保養(yǎng)

26、方便，維修費比鋼質(zhì)、鋁質(zhì)和木質(zhì)船少得多，全壽命期的經(jīng)濟(jì)性能好。    因此，纖維增強(qiáng)塑料具有傳統(tǒng)造船材料所無法比擬的優(yōu)越性能，倍受各國造船界的重視，經(jīng)多年的開發(fā)應(yīng)用，迄今已成為一種重要的船用材料。從性能及船舶設(shè)計、建造技術(shù)的現(xiàn)有水平和發(fā)展前景來看，纖維增強(qiáng)塑料在造船中的應(yīng)用將日益廣泛，發(fā)展前景極為可觀。當(dāng)前已能用它來建造各種中小型艦船，從數(shù)量上來看，最多的是游艇、漁船、救生艇、工作艇以及反水雷艦艇等。以漁船為例，現(xiàn)在99的漁船還是木制的，每年用于維修或建造新船的木材大約為300萬m3，而中國現(xiàn)有纖維增強(qiáng)塑料漁船廠200家，纖維增強(qiáng)塑料漁船正處于上升勢頭，把纖維增強(qiáng)

27、塑料應(yīng)用于漁船生產(chǎn)，可以充分發(fā)揮樹脂基復(fù)合材料質(zhì)輕、高強(qiáng)度、耐腐蝕的特性，增強(qiáng)船體浮力，減少制造成本。    （4）飛行器    多種高性能的高分子復(fù)合材料目前已經(jīng)用于各種航空航天工具中。例如，碳纖維復(fù)合材料不久前還只在軍用飛機(jī)上用做主結(jié)構(gòu)如機(jī)身和機(jī)翼。但是，近年來先進(jìn)復(fù)合材料已開始用于大型民航客機(jī)上用做主結(jié)構(gòu)，玻纖增強(qiáng)塑料也大量使用在一些較為次要的部位。    在美國，碳纖維復(fù)合材料主要用于航空航天工業(yè)；在歐洲，碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的使用量達(dá)到33%，僅次于其他工業(yè)用途。例如，無人駕駛飛機(jī)上，目

28、前已經(jīng)大量使用碳纖維復(fù)合材料。    新近推出的波音公司新型民航客機(jī)7E7和空中客車公司A380，都開始采用航空航天復(fù)合材料作飛機(jī)的主結(jié)構(gòu)。這是因為復(fù)合材料能提供目前制鋁工業(yè)所能提供的鋁合金大致相同的性能，而且復(fù)合材料還能進(jìn)一步降低成本。此外，復(fù)合材料還有耐久性好，所需保護(hù)少，零部件可以整合，耐腐蝕性強(qiáng)，通過利用智能纖維材料和嵌入式傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測等優(yōu)點。    7E7客機(jī)絕大多是用復(fù)合材料制造的，將需要約25噸增韌碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂疊合材料和夾層材料。A380也使用通常的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，例如機(jī)翼包皮的40采用碳纖維增強(qiáng)塑料，減輕質(zhì)量

29、1.5t，減輕全裝配結(jié)構(gòu)11.6t。尾翼的大部分包括尾翼的安定面是碳纖維復(fù)合材料，仿照老式空中客車客機(jī)。未增強(qiáng)的后機(jī)身由連接到復(fù)合材料機(jī)架上的復(fù)合材料與合金架的組合體上的碳纖維蒙皮構(gòu)成?？傆嫃?fù)合材料將占機(jī)架質(zhì)量的大約16%，減輕同種規(guī)模的全金屬結(jié)構(gòu)（空飛機(jī)的總質(zhì)量將約為170t）。二、 橡膠在交通運輸中的應(yīng)用橡膠在交通運輸行業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域仍為汽車工業(yè)，主要用作輪胎、門窗密封條、膠管、減振制品、防塵罩、膠帶、油封、皮碗、皮膜等。同時，諸如密封、膠管、膠帶等在其他交通運輸工具中也有廣泛的應(yīng)用。此處僅以橡膠在汽車工業(yè)中的應(yīng)用為例進(jìn)行介紹。    橡膠占汽車用材料總質(zhì)

30、量的5%，每輛車上多達(dá)400500 個橡膠件。隨著環(huán)保和汽車多樣化，橡膠的再生利用、耐熱性以及進(jìn)一步降低成本已成為汽車橡膠發(fā)展的主要課題。新型彈性體材料，如熱塑性彈性體、高飽和丁腈橡膠在汽車上取得了長足的發(fā)展，其在汽車上用量已占汽車橡膠總消耗量的2050%（除輪胎）。汽車上大量使用氟膠、硅膠、丙烯酸酯橡膠等高檔膠和耐熱彈性體仍是汽車橡膠發(fā)展的主流方向。我國汽車工業(yè)對橡膠材料的需求量。汽車輪胎方面，橡膠材料的使用目標(biāo)為進(jìn)一步推廣汽車輪胎子午化，西歐已全部實現(xiàn)輪胎子午化，而我國子午化水平僅為40%。隨著輪胎使用條件的提高，冬季防滑輪胎、超低滾動阻力輪胎、安全輪胎、雙胎面花紋輪胎將進(jìn)一步得到推廣應(yīng)用

31、，其發(fā)展方向是節(jié)能、高速、穩(wěn)定、輕量化、耐久性。為了節(jié)能，橡膠材料應(yīng)具有滾動阻力小即高反彈性，然而輪胎高速穩(wěn)定性卻要求材料具有高耐蠕變即低反彈性，因此最近開發(fā)的末端改性的S-SBR材料有可能滿足上述矛盾的性能要求。一般來說，胎面使用E-SBR、S-SBR、NR、異戊橡膠IR、胎體使用NR、聚丁二烯橡膠BR、IR等膠。節(jié)能性和安全性較好的硅橡膠和S-SBR 膠配合的輪胎材料也在研究開發(fā)中。    汽車密封制品占汽車橡膠件質(zhì)量的2528%（除輪胎）。近來，具有耐臭氧、耐氣候老化的EPDM膠廣泛用于制造汽車門窗密封條，并逐步取代傳統(tǒng)的NR和CR 膠。每輛轎車上平均使用4

32、0m長的各種密封條。由于熱塑性彈性體材料具有著色和再生利用方便的特點，同時為了降低成本和保持美觀，國內(nèi)外廠商開始使用熱塑性彈性體材料制造汽車門窗密封條。    汽車工業(yè)中油封材料多用丁腈、氫化丁腈、丙烯酸酯橡膠耐油材料。由于耐熱性能的提高，特殊橡膠如對氟橡膠的要求和品種日益擴(kuò)大。    汽車工業(yè)中各種膠管的使用量很大，根據(jù)其裝配使用的位置有不同的要求，如耐油性、耐彎曲性、減振性以及耐熱性能等，因此其材料種類也較多，如CR、NBR/PVC、EPDM、ECO（均聚氯醚橡膠）、ACM等橡膠。最近，為了降低成本和滿足輕量化，開始使用TPO及T

33、PEE，而且在形狀設(shè)計方面充分考慮其制品的減振特性。水用軟管有散熱器軟管、加熱器軟管， 大多使用SBR、EPDM膠。隨著發(fā)動機(jī)室環(huán)境溫度的提高，開始使用過氧化物硫化EPDM橡膠。制動軟管一般使用SBR橡膠。近來，為了滿足耐熱性的要求和耐老化性，開始推廣使用EPDM或EPDM/IIR橡膠，其使用量將會擴(kuò)大。潤滑油在車上使用的周邊環(huán)境溫度越來越高，抗氧劑等各種填加劑加入量也增加。NBR橡膠雖然具有優(yōu)異的耐油性，但在有些抗氧填加劑中發(fā)生硬變，因此開始使用具有耐各種填加劑性能極好的ACM橡膠以及具有耐熱和耐油性很好的氟橡膠。動力軟向軟管一般情況下，內(nèi)皮用NBR，外皮用CR，但隨溫度和填加劑的

34、變化，開始使用氫化丁腈HNBR/氯磺化聚乙烯CSM材料制造的軟管。燃油管一般使用NBR橡膠，隨著電子噴射裝置的應(yīng)用以及含氧元素燃料的增加，開始使用FPM、HNBR、CSM等橡膠。也可以使用內(nèi)外皮不同的材料，外皮材料可用EPDM、TPO等材料。汽車空調(diào)用軟管，隨著空調(diào)介質(zhì)由CFC-12轉(zhuǎn)換成HFC-134a，而且壓縮機(jī)潤滑油也由礦物油轉(zhuǎn)為PAG（聚烷撐二醇）潤滑油，也從NBR橡膠轉(zhuǎn)換成PA/EPDM共混改性材料。為了耐PAG潤滑油，軟管做成4層復(fù)合管，每層材料從內(nèi)到外分別是PA/IIR/聚酯/EPDM。IIR材料耐水滲透性好。    汽車用減振制品如緩沖塊、膠墊、膠

35、板等一般為NR和SBR材料。隨著耐熱性要求的提高，部分產(chǎn)品使用了EPDM，但其動態(tài)特性和耐久性不及NR，因此仍以NR為主。在理想的緩沖塊材料還沒有找到情況下，目前開始使用封入硅油的減振塊，基本上能夠滿足現(xiàn)代汽車的防振要求。    汽車防塵罩最重要的是要求材料耐候性好，而且根據(jù)使用部位需要耐屈折、耐油、耐磨。等速萬向節(jié)一般用耐候的CR材料，但隨耐熱性要求的提高，歐美和日本部分車上開始使用TPEE。TPEE材料能夠滿足耐候、耐油、耐熱的要求，同時可實現(xiàn)輕量化的目的。汽車用膠帶如V型傳動帶、齒型帶材料要求強(qiáng)力高、模量大、熱穩(wěn)定性好。傳統(tǒng)的材料是10 橡膠，但因其耐熱性界

36、限為110，因此近來開始使用耐熱、耐久的HNBR橡膠。HNBR橡膠的耐熱性比CR高40，其壽命也比CR橡膠長2倍。    汽車用橡膠制品的需求量。預(yù)計2010 年我國汽車年產(chǎn)量將達(dá)到600 萬輛, 其中轎車約400 萬輛。屆時全國汽車保有量將達(dá)到4800萬輛。橡膠材料在汽車生產(chǎn)中被用來制作輪胎、軟管、皮帶、密封條、油封圈及緩沖件等, 其中輪胎是最重要的部件之一, 約占汽車用橡膠量的60% 左右。    預(yù)計2010 年, 汽車工業(yè)對橡膠輪胎的需求為9857萬套, 輪胎所用乳聚丁苯橡膠及丁基橡膠，國內(nèi)產(chǎn)量較低，不能全部滿足需要；另外,

37、汽車門窗、密封條及軟管需要使用耐候性好的三元乙丙橡膠，但國內(nèi)只有少量生產(chǎn)；同步帶、多楔帶使用的氯丁橡膠、聚酯纖維及尼龍包布，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量尚不過關(guān)，無法滿足汽車不斷增加的需求。預(yù)計到2010 年，汽車工業(yè)所需各種橡膠為52107 萬噸。    汽車工業(yè)要求所采用的橡膠輪胎行駛里程不低于10萬公里，要保證橡膠配件可在-54135的空氣或-40149的油中能長期使用，因此，除了常用的丁腈橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠外，汽車工業(yè)越來越多的采用硅橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠等特種橡膠。近年來，硅橡膠在汽車上的應(yīng)用逐漸增多，一輛汽車有幾百個硅橡膠制件，如在引進(jìn)的奧地利Steyr(K29)重型汽車上，硅橡膠的用量為1.9kg/輛，上海桑塔納轎車有機(jī)硅密封膠每年用量達(dá)16噸。硅橡膠在汽車上的主要用途是：利用單組分室溫硫化(RTV-1)硅橡膠作密封，如發(fā)動機(jī)油盤(油底殼)和變速箱密封、橋殼結(jié)合密封、發(fā)動機(jī)閥蓋罩密封、汽缸墊絲網(wǎng)印刷微密封、轎車前燈和尾燈組件的封裝、風(fēng)擋玻璃的密封，以及制作各種橡膠制件，如進(jìn)氣歧管連接防護(hù)橡膠圍、離心機(jī)油濾清器O型圈、汽缸與曲軸O型圈等。    氟橡膠在汽車動力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括曲軸密封、閥桿密封、水泵密封、傳動密封、墊