复合材料在海洋环境中的应用1.ppt

本章主要内容（2学时） §1 玻璃钢在海洋环境中的应用 1、玻璃钢的组成 2、玻璃钢的成形工艺 3、玻璃钢的性能 4、玻璃钢在海洋环境下的应用 §2 深潜固体浮力材料 1、深潜固体浮力材料 2、固体浮力材料的分类 3、浮力材料国内外发展概况 4、微球复合泡沫材料制备技术;§1 玻璃钢在海洋环境中的应用 1、玻璃钢的组成 玻璃纤维 ：无碱、低碱、中碱、高碱纤维 （国内船舶工业：无碱、中碱纤维以其制品） 合成树脂：船用合成树脂以不饱和聚脂树脂为最多。 耐腐蚀性：则主要取决于树脂的有关性能。 辅助剂：影响玻璃钢的性能。;2、玻璃钢的成形工艺 船用玻璃钢多采用手糊法，包括： （1）模具准备工作 （2）玻璃纤维制品的准各工作 （3）调配树脂 （4）手工糊制成型 （5）固化及热处理 （6）脱膜及加工;3、玻璃钢的性能 （1）比重小、比强??高（快速船舶理想材料） 玻璃钢：比重1.6～1.9，约为钢材的1/5 优点：可增加船舶载重量，提高航速 增加潜艇或深水考查船的下潜深度 （2）非磁性材料，良好的电绝缘和隔热性能 优点：用于船舶能提高电子设备的精确性 可避免磁性水雷的攻击和雷达的发现 （3）耐腐蚀性强、便于维修保养 优点：使用寿命长;（4）可根据使用特点进行设计施工，成型工艺简单 优点：建造周期短 （5） 玻璃钢的冲击韧性好，吸收冲击能量大。 优点：良好的防弹性能 击穿时不会产生严重破坏，且易修补 （6）良好的透声性、抗震性和化学稳定等;（2）玻璃钢在潜艇与深水考查船中的应用 优点：比强度高，用作深水潜艇耐压壳时潜水深度至少比钢耐压壳深80%，可达4500米以下。 美国：从1953年开始相继制造了玻璃钢耐压壳潜艇“加维纳号”、“海狸号”等，另外还用玻璃钢制造了潜艇指挥塔、导流罩、声纳罩等。 英国： “澳白龙”级潜艇采用玻璃钢做耐压壳、水平舵、天线罩和桅杆等约用了120吨玻璃钢。;（3）海洋环境下玻璃钢的应用局限性 目前，玻璃钢虽然在船舶与海洋工程中已获得广泛应用，但由于它存在弹性模量低，长期耐高温性能较差、有老化现象、生产工艺落后、原料成本和造价过高、耐磨性差等原因，玻璃钢用于建造大型舰船，目前尚受到一定限制，有待进一步研究以获解决。 劳动强度高、效率低、制作环境有害于健康！;§2 深潜固体浮力材料 1、深潜固体浮力材料 海底石油及天然气等资源的探测、考察、开采！ 近海油气田：水深300m左右 水深较大的开采和探寻项目：北海作业450m，美国墨西哥湾530m，地中海的意大利水域760m。 利用载人或无人潜器在深海中直接进行观察、摄影、测量、取样以至设置必要的仪器设施、水下作业等深潜技术是海洋开发必不可少的。 目前一次饱和潜水过程的极限为600m！;为了解决深潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，人们开始研制高强度固体浮力材料 (Solid Buoyancy Materials，简称SBM) 以替代传统的耐压浮力球和浮力筒。 SBM 是发展现代深潜技术的重要组成部分，对保证潜器所必须的浮力，对提高潜器的有效载荷，减少其外型尺寸，尤其是在建造大深度的潜器中，有着重要的作用。;浮力材料的具体要求： 需长期浸泡在水中，耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。 强度与浮力关系：水深增加，强度亦增加，密度随之加大，浮力系数减小。 吸水率低，吸水平衡时间短。 浮力材料本身不能防水时还需包敷防水层（外表面包敷材料耐腐蚀和抗冲击以延长它的使用寿命）。 目前的应用： 水中设备的配重，水中的浮缆、浮标、海底埋缆机械、零浮力拖体、无人遥控潜水器等。;2、固体浮力材料的分类 低密度、高强度的多孔结构材料，典型复合材料 化学泡沫塑料：利用化学发泡法制成的泡沫复合材料，最低密度极限是0.24g/cm3 复合泡沫塑料：是由环氧树脂及其它热固性树脂和轻质填料混合而成。轻质填料是指玻璃微珠或其它材料的中空微珠，以5-300μm的粒径均匀地分散在主体树脂中。 上述密度极限为理想值，实际上是很难实现的！; （1）化学泡沫塑料 已被成功地用于海面浮标系统，密度范围从0.008g/cm3到相当于基本树脂密度的75 %左右。 Reichhold化学公司提供的聚氨酯泡沫，用于生产船用硬质泡沫材料，其性能如下： 密度， g/cm3： 0