【正文】 制備 PA 合金。 常州職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 機電 082 班 26 號 沈強 我國工程塑料的應(yīng)用與發(fā)展 7 （ 2） 發(fā)動機 PA 用于汽車最多的是發(fā)動機部件。除發(fā)動機部件外 ， 汽車的其它受力部件也使用增強 PA， 如機油濾清器、刮雨器、散熱器格柵等。此外 ， GF 增強 PA12 可用來制造發(fā)動機罩和散熱器等部件。采用 PA 合金還可以改進汽車外板的防腐性和提高碰撞時的 復(fù)原性。也可采用無機填料或與其它聚合物共混改性。比如 ， 在相對濕度較高、十分潮濕的場合 ， 由于潮濕易引起塑料性能降低 ， 電器節(jié)點處容易被腐蝕 ， 一般使用改性 PBT。美國 Dupont 公司開發(fā)了汽車用 Rynite PET 系列材料。美國 GE 電器公司將 PET 與 PBT、 PC 等共混制成了 Valox800PET， 它不僅具有良好的表面光澤和成型性 ， 而且能在 220℃的高溫下使沖擊強度達到 648J/m。熱塑性聚酯彈性體（ TPEE） 是一種高性能工程級彈性體 ， 它兼具橡膠的柔軟性、彈性和熱塑性塑料的剛性、易加工性 ， 不僅具有力學強度高、彈性好 ， 耐沖擊、耐蠕變、耐寒性、耐彎曲疲勞性、耐油性、耐化學藥品性和耐溶劑性優(yōu)良 ， 而且使用溫度范圍寬（ 70～ 200℃ ） ， 硬度范圍寬 （ 32D～ 80D） ， 同其它熱塑性彈性體相比 ， 耐熱性最高。 聚碳酸酯在汽車上的應(yīng)用 聚碳酸酯 （ PC） 具有透光率高 （ 達 85%～ 90%） 、吸水性低、尺寸穩(wěn)定性好、易著色、剛硬而富有韌性 （ 沖擊強度尤為突出 ） 及耐熱性、耐寒性、耐蠕變性、電絕緣性、耐候性、耐老化性優(yōu)良等特性。 （ 1） 汽車內(nèi)裝件 PC/ABS 合金是最適合用于汽車內(nèi)裝件的材料。 PC/ABS合金具有良好的涂飾性和對覆蓋膜的粘附性 ， 因此用 PC/ABS 合金制成的儀表板無需進行表面預(yù)處理 ， 可以直接噴涂軟質(zhì)面漆或覆涂 PVC 膜。 PC/PBT 保險杠可耐低溫 （ 30℃以下 ） 沖擊 ， 即使保險杠斷裂時也為韌性斷裂而無碎片產(chǎn)生。 PC/ABS 具有良好的成型性 ， 可加工汽車大型部件 ， 如汽車擋泥板等。POM 質(zhì)輕 ， 加工成型簡便 ， 生產(chǎn)成本低廉 ， 材料性能與金屬相近。 POM 具有優(yōu)良的耐摩擦磨耗特性、長期滑動特性、成型流動性和表面美觀、光澤特性 ， 也適用于嵌件模塑。 聚苯醚在汽車上的應(yīng)用 聚苯醚 （ PPO） 無毒、透明、相對密度小 ， 具有優(yōu)良的力學強度、耐應(yīng)力松弛、耐蠕變性、耐熱性、耐水性、耐水蒸氣性及尺寸穩(wěn)定性 ， 在很寬溫度、頻變范圍內(nèi)電性能好 ， 不水解、成型收縮率小 ； 主要缺點是熔體流動性差 ， 加工成型困難 ， 故實際應(yīng)用時大部分采用改性 PPO（ MPPO） 。 2021 年世界 MPPO 的生產(chǎn)能力為 萬 t， 其中用于汽車工業(yè)的消費量約為 萬 t， 占消費總量的 26%。 PPO/PA 合金主要用來生產(chǎn)車 常州職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 機電 082 班 26 號 沈強 我國工程塑料的應(yīng)用與發(fā)展 10 身外板、保險杠、擋泥板等車體零部件和輪蓋、鏡罩、包層、后板、前翼板、進氣管等外裝飾件 ， 以及保險絲盒、連接器等電器件。因為具有非常相近的熔體流動速率 ，可任意摻混 ， 呈現(xiàn)出分子水平的相容性 ， 其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （ Tg） 隨摻混比而異 ，可根據(jù)需要變更摻混比。今后隨著 MPPO 應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展 ， 其市場發(fā)展前景將更加廣闊。今后應(yīng)該重視和積極開展汽車廢棄塑料件的回收利用技術(shù)的研究 ， 開發(fā)環(huán)保型汽車用塑料將成為未來的研發(fā)方向。今后 GF 增強工程塑料的應(yīng)用將會進一步的擴大。據(jù)行業(yè)專家預(yù)計 ，2021 年國產(chǎn)汽車將超過 1000 萬輛 ， 汽車用塑料需求量也將會達到 90 萬 t， 可以預(yù)料這種傾向在今后還將繼續(xù)。不同材料在不同生命期內(nèi)，其增長 （ 或下降 ） 的速度具有很大的差異，但所經(jīng)歷的時期以及趨勢大致是相同的。在過去農(nóng)業(yè)機械水平不高，發(fā)展緩慢的情況下，工程塑料也剛剛興起，工程塑料在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用正處于成長時期，因此在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用十分有限。特別是在農(nóng)業(yè)機械結(jié)構(gòu)件和農(nóng)機零部件上，工程塑料將會替代金屬材料，占有絕對地位，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。對于具有節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地等特點的塑料管道，到 2021 年建筑給水和排水管道 80%要采用塑料管，建筑雨水排水管道 70%要采用塑料管。另一方面，由于石油資源的短缺，今后二氧化碳聚合物、玉米、 常州職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 機電 082 班 26 號 沈強 我國工程塑料的應(yīng)用與發(fā)展 12 植物纖維及植物蛋白聚合物會被進一步開發(fā)利用，像 PLA 穴聚乳酸雪、 PBS 穴醇酸聚酯類雪等等。 進入 21世紀后，全球工程塑料的消費量每年在 1000萬噸左右，并以每年 %的速度遞增，預(yù)計 2021 年用量可達到 1350 萬噸。隨著中國電器產(chǎn)品出口量的逐年增加，工程塑料 的用量呈上升趨勢。預(yù)計今后幾年增長率為 15%～ 18%。筆者主要綜述工程塑料在彈藥部件上的應(yīng)用 ， 并結(jié)合彈藥技術(shù)的發(fā)展 ， 對其發(fā)展趨勢作簡要分析。 國外小口徑穿甲彈彈托用輕質(zhì)材料的研究歷史較長 ， 在旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托上的應(yīng)用較為成熟。另外 ， 法國、德國、荷蘭等國對雙40mm 脫殼穿甲彈的彈托及彈帶也相繼采用了新型復(fù)合材料 ， 這大大降低了彈丸的消極質(zhì)量 ， 對提高武器的綜合性能起到了關(guān)鍵的作用。 MK149 型次口徑脫殼 （ APDS） 炮彈是“密集陣”系統(tǒng)使用的反導(dǎo)專用炮彈 ， 它由彈心、 彈托、底推板等部件組成 ， 彈托、底推板由聚四氟乙烯塑料制成。 表 3 國外塑料彈托的應(yīng)用概況 公司 彈丸名稱 材料 美國太平洋技術(shù)公司 30mm脫殼穿甲彈 尼龍復(fù)合材料 美國 MK68 式 2 30mm脫殼穿甲彈 30%玻纖增強尼龍 美國 M79125mm脫殼穿甲彈 玻纖增強尼龍 美國 Olin公司 高速曳光穿甲彈 PEI 復(fù)合材料 日本 40mm機關(guān)炮彈 尼龍 66 法國、德國、荷蘭等 雙 40mm穿甲彈 熱塑性樹脂復(fù)合材料 美國 ATK 公司 小口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈 碳纖維增強塑料 常州職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 機電 082 班 26 號 沈強 我國工程塑料的應(yīng)用與發(fā)展 14 國內(nèi)研究最多的小口徑彈托材料是尼龍工程塑料 ， 增強增韌尼龍 6增強改性尼龍 610 等材料已在 2 30mm 脫殼穿甲彈彈托及 30mm 曳光鎢合金脫殼穿甲彈彈托上獲得應(yīng)用。在炮口處彈帶和彈丸的旋轉(zhuǎn)速度一致。 經(jīng)過多年的研究 ， 塑料彈帶已成功地用于 20～ 203mm 口徑的各種炮彈 ， 尤其是在中小口徑彈藥上應(yīng)用較為成熟。馬麗埃塔軍械系統(tǒng)公司 ， 現(xiàn)為洛克希德在彈丸發(fā)射過程中不起導(dǎo)轉(zhuǎn)和微轉(zhuǎn)作用 ， 主要是增強閉氣和定心作用。 （ 2） 迫擊炮彈的塑料閉氣環(huán) 一般在迫擊炮彈定心部下邊緣的環(huán)形溝槽內(nèi)裝配一條塑料閉氣環(huán) ， 以減少火藥氣體的外泄 ， 較充分地利用火藥氣體的能量 ， 提高初速 ， 增加射程 ， 減小炮彈的初速或誤差。 藥筒 塑料藥筒是指不燃燒不消失的塑料制造的藥筒 ， 用以代替稀缺的黃銅 ， 減輕藥筒質(zhì)量 ， 保證人員安全 ， 降低制造成本。美國 Lin公司研制的滑膛炮藥筒為三部件結(jié)構(gòu) ， 筒體由雙軸定向 PE 制成 ， 塑料內(nèi)底塞 由 5%～ 40%的玻纖增強 HDPE 制成。塑料藥筒抗靜電性能良好 ， 機械強度和剛性高 ， 單發(fā)最大膛壓射擊強度好 ， 閉氣性能可靠 ， 射擊后的抽殼率達 100%， 滿足了新型加榴炮系統(tǒng)的 各項戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標要求。 我國目前用于塑料彈體的塑料主要有 ABS、尼龍類塑。 25mm脫殼穿甲彈、 30mm曳光鎢合金脫殼穿甲彈的塑料風帽均采用增強改性尼龍 610 制造。 為改進塑料藥筒難以承受高膛壓、應(yīng)力開裂和熱降解等缺點 ， 提高塑料藥筒的強度、模量、化學穩(wěn)定性、耐磨性、潤滑性、 耐環(huán)境性 ， 美國自 20 世紀 70 年代開始研究塑料藥筒的金屬鍍層 ， 經(jīng)鍍層處理的聚砜藥筒材料的彎曲強度提高了%， 彎曲彈性模量由 提高到 ， 熱變形溫度提高了 12℃。俄羅斯ZC19 式 152mm 加榴炮炮彈也采用了帶金屬底座的塑料藥筒 ， 其它采用塑料藥筒的彈 藥還包括日本的 75mm和 105mm榴彈及美國的 105mm榴彈。 美國在 155mm榴彈、 175mm 加農(nóng)炮彈上分別采用了乙縮醛和尼龍閉氣環(huán)。目前塑料閉氣環(huán)已被廣泛應(yīng)用于線膛炮和迫擊炮的各種不同口徑的炮彈上 ， 并獲得顯著效果。國內(nèi)從 20 世紀 70 年代初開始塑料彈帶的研究工作 ， 迄今已研制了用于大口徑整體塑料彈 帶的 MC 尼龍及聚丙烯塑料 ， 并開發(fā)了相應(yīng)的彈帶整體裝配成型工藝技術(shù) ， 分別在 85 線、 100 滑、 100 線、 120 滑、 125滑等不同彈種上應(yīng)用 ， 取得了顯著的應(yīng)用效果。國外小口徑塑料彈帶應(yīng)用較早的為美國 M61A1 式 6 管航炮彈 ， 鋼彈帶改用塑料彈帶后 ， 初速由 1036m/s 提高到 1125m/s， 射速由 6000 發(fā) /min提高到 7200 發(fā) /min， 壽命達 15 萬發(fā) ， 同時還降低了生產(chǎn)成本?；瑒邮剿芰蠌棊е饕獞?yīng)用于線膛炮發(fā)射的尾翼穩(wěn)定的炮彈 ， 使得原來只能夠發(fā)射旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定炮彈的線膛炮也能夠發(fā)射較高射擊精度的尾翼穩(wěn)定的炮彈 ， 更重要的是減小線膛炮發(fā)射尾翼穩(wěn)定彈丸的炮口轉(zhuǎn)速 ， 并將彈丸炮口轉(zhuǎn) 速限定在彈道飛行穩(wěn)定、射擊精度高和威力大等技術(shù)要求的最佳范圍內(nèi)。塑料彈帶分固定式和滑動式兩種。據(jù)介紹美國最新的 120mmM829A3 穿甲彈彈托采用了先進碳纖維增強聚醚 （ 酰 ） 亞胺（ PEI） 材料 （ APC2） 制造 ， 其成型過程避免了熱固性樹脂基復(fù)合材料所需的冷凍儲存裝置和熱壓罐 ， 降低了成本。 2021 年法國防務(wù)展上展出的一種 30mm尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈 ， 彈托采用熱塑性樹脂基復(fù)合材料制造。該公司相繼研制出的20mm 及 30mm 口徑的脫殼穿甲彈 ， 其彈托材料采用了尼龍基復(fù)合材料。 彈托 隨著彈藥技術(shù)的發(fā)展 ， 穿甲彈藥提高穿甲威力主要有以下幾個途徑 ： 提高彈體材料強度和彈丸長徑比 ， 提高火藥質(zhì)量和改變裝填結(jié)構(gòu) ， 減輕消極質(zhì)量。 工程塑料在彈藥部件上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢 工程塑料具有密度小、比強度高、化學穩(wěn)定性好、成本低等特點 ， 可代替金屬、木材、陶瓷等傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料制造各種次承力和非承力的結(jié)構(gòu)件及功能部件 ，近年來其在彈藥部件上的應(yīng)用得到了快速發(fā)展 ， 已用于彈帶、彈托和閉氣環(huán) ， 提高了彈藥的初速和精度 ， 延長了身管的使用壽命 ， 在裝備中發(fā)揮了較好的作用。迫于成本壓力，對材料本土化的要求越來越明顯，這為工程塑料提供了廣闊的應(yīng)用前景。中國 1998 年到 2021 年工程塑料消費年均增率為26%。 電子電器行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用狀況 與通用塑料相比，工程塑料具有更優(yōu)異的機械性能、電性能、耐化學性 、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點；與金屬材料相比，工程塑料具有重量輕、成型時能耗小等優(yōu)點。 就工程塑料而言，開發(fā)一種新的聚合物投資大、見效慢，所以在短期內(nèi)，新的聚合物品種開發(fā)方面將不會有重大突破，一般采用現(xiàn)有聚合物經(jīng)過改性等 手段來滿足客戶不斷提出的新需求。 按照建設(shè)部提出的“十一五”規(guī)劃， 5 年內(nèi)建筑節(jié)能量要達到 億噸標準煤，節(jié)能建筑總面積要超過 億平方米， 其中新建筑 16 億平方米，改造現(xiàn)有建筑 億平方米。特別是近 10 年來，工程塑料采用改性手段ABC（ Alloy塑料合金、 Blending塑料共混、 Compounding塑料復(fù)合 ） ，使新品種工程塑料的生產(chǎn)更加方便，性能更加優(yōu)異，價格 優(yōu)勢明顯；在一定程度上可以減少污染。 圖 32 材料的生命曲線 圖 33 工程塑料的生命曲線 工程塑料的發(fā)展生命期，也可以由產(chǎn)品開發(fā)和工藝開發(fā)的需要 （ 所謂“市場潛力” ） 隨時間的推移發(fā)生變化的曲線來表示，一般都經(jīng)歷三個不 同階段 （ 圖 33） 。預(yù)計今后的 10 年將是我國汽車業(yè)的大發(fā)展時期 ， 也是我國車用塑料業(yè)面臨巨大機遇和挑戰(zhàn)的時期。 近幾年來塑料在汽車上的用量逐年呈遞增趨勢 ， 目前我國轎車正大規(guī)模進入家庭 ， 并呈快速增 長態(tài)勢。 （ 4） 工程塑料的需求量將逐年增大 ， 尤其是高性能工程塑料以其良好的力學性能和耐熱性、耐酸性 ， 以及壽命長、可靠性好等特點而越來越廣泛地用于汽車工業(yè) ， 其前景非常好。 （ 1） 隨著汽車用工程塑料由內(nèi)飾件向結(jié)構(gòu)件、功能件的發(fā)展和汽車負荷的增大 ， 單一塑料已無法滿足高應(yīng)力件、高溫件和外板等