近期,多起航空事故引发全球关注:
12月30日早上,韩国济州航空一架波音737 客机因起落架故障出现异常在起飞后不久折返;
12月29日,韩国济州航空同一型号波音737客机在务安机场着陆偏离跑道并发生爆炸事故;除2人获救外,机上其余179人全部遇难。
12月28日晚,荷兰皇家航空公司一架波音737-800客机在起飞后不久发生液压故障;
12月25日,阿塞拜疆航空公司的一架执飞巴库-格罗兹尼的客机在哈萨克斯坦西部的阿克套坠毁;有29人幸存、38人遇难。
航空数据分析公司睿思誉汇编的数据显示,今年全球航空业事故致死人数已达318人,为2018年以来最高水平。
航空事故频发,引起了人们对航空安全的高度关注。在这一背景下,了解航空领域常用的塑料材料显得尤为重要。这些材料不仅关系到飞机的性能和安全,还涉及到乘客的舒适与健康。接下来,与专塑视界一起盘点一下航空领域中常见的塑料材料。
聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯PC俗称防弹胶。它具有优良的综合性能:机械强度高、韧性好、耐冲击强度极高、耐热耐候性透明性好、尺寸精度和稳定性高、易着色、吸水率低,可长期在120~130℃的工作温度下使用。
与其他塑料材料不同的是,PC树脂无毒无味,不释放任何有害物质,其独特的阻燃、耐磨、抗氧化等结构上的特殊性,使其广泛使用于医疗、军工、航天、防护等特殊领域。
PC层压板广泛用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。据统计,仅一架波音型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个,单机耗用PC约2吨。
聚酰胺(PA)
世界各大宇航公司和飞机制造商都在寻找性能可靠、适应性强、加工简便、对破坏性事故有强大抵御能力的复合材料。而改性尼龙作为最早在航空航天领域获得应用的热塑性材料,现在已成为航空航天材料中不可缺少的一部分。
改性尼龙具有较强的抗辐射能力,可以用作飞机、卫星等材料的包覆材料。其优异的机械性能可制成飞机耐热的各种连接器、耐候抗蠕变的天线罩,用PEKK为基体的碳纤维和玻璃纤维增强复合材料可以用于飞机和飞船的机舱、门把手、操纵杆以及直升飞机尾翼等。其优异的阻燃性能,燃烧时的发烟量和有毒气体的释放量少,常被用来制造飞机的内部零件,还可用来制造火箭的电池槽、螺栓、螺母和火箭发动机的内部零件。
聚醚醚酮(PEEK)
聚醚醚酮树脂最早是在航空航天领域里获得应用。用来代替铝、钛等其他金属材料制造成飞机内、外零部件。
PEEK属于低密度,良好的加工性能,可以直接加工成要求精密的零件。PEEK良好的耐水解性与耐腐蚀性用来制作飞机外部零件。PEEK本身具有优异的阻燃性,常用来做飞机的内部零件。
PEEK在飞机中具体应用部件:
(1)发动机
PEEK在大多数发动机应用方面的主要性能是耐高温以及和润滑材料接触时的相互摩擦作用。PEEK材料长期使用温度260度,可以承受发动机局部过热情况。
(2)飞机外装件
喷气飞机外装部件的耐磨性取决于材料表面与大气中的雨滴或微粒物质的冲击。试验表面PEEK具有较好的耐雨蚀性。
(3)飞机内装件
PEEK杰出的阻燃性能,力学性能,耐蠕变性以及耐疲劳性,通过航空运输应用方面的要求充分显示出来,而重量以及比普通结构材料更容易加工,适用制造:变压器外壳,蓄电池架,以及燃油管道托架等。
(4)发动机整流罩
机翼上的整理罩,使围绕喷漆发动机的翼间支柱组件的气流呈流线形。这种大型部件通常是用低密度的金属制成,已经被PEEK取代。目前波音757-200系列飞机使用PEEK整流罩,取得模范的服役记录,这表明它可能用于其他类似的高性能部件上。
聚芳醚酮(PAEK)
聚芳醚酮是一类亚苯基环通过醚键和羰基连接而成的聚合物。按分子链中醚键、酮基与苯环连接次序和比例的不同,可形成许多不同的聚合物。
由于分子结构中含有刚性的苯环,PAEK具有良好的耐高温性,抗化学腐蚀、抗辐射性能也非常优异。分子结构中的醚键又使其具有柔性,因此可以用热塑性工程塑料的加工方法进行成型加工。
作为重要的特种工程塑料,PAEK的价格不菲,多用于与高技术相关的宇航领域,或技术要求比较高的汽车工业、电子电气工业及机械工业的一些结构部件。
液晶聚合物(LCP)
LCP是指在一定条件下能形成液晶态的高分子材料,是近年来发展最快的新型材料之一。
LCP特点是,具有高强度、耐磨、耐高温、阻燃、低发烟量等特性,化学稳定性佳,电绝缘性优良。在航天、航空、军事工业等领域,有广泛的应用前景,可用于飞机内部的各种零部件。
聚酰亚胺(PI)
PI是最早出现的耐高温、高强度的特种工程塑料,在耐热性工程塑料中占有极其重要的地位。PI耐辐射性能优良,耐电晕性优于其他工程塑料。同时,PI耐高温、耐低温,拉伸强度高,耐损耐磨。PI可用于航空航天领域,如飞机发动机部件、飞机内部结构件等。
ABS塑料
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯单体接枝共聚而成的三元共聚物,具有三种组分的共同性能,坚韧、质硬、刚性,属于热塑型塑料。
ABS最突出的是抗冲击性能优异,强度高,耐磨性佳,耐化学腐蚀。在航空工业领域,ABS塑料在飞机上应用正逐渐增加,如用作仪表盘、机罩等,可以减轻飞机重量。
根据贝哲斯咨询出版的2024航空航天塑料市场研究报告显示,2024-2029年全球航空航天塑料市场复合年增长率预测为7.57%,预计到2029年其规模将达到32.55亿美元。
目前,全球航空航天塑料市场主要企业包括威格斯公司、恩欣格、SABIC、索尔维、迪尔、巴斯夫、赢创、东丽、圣戈班航空航天公司、杜邦、塞拉尼斯、住友化学、科思创、三菱化学、PPG工业公司、劳士领。
为了减少航空事故的发生,飞机的设计和制造过程中,必须充分考虑塑料材料的使用环境和潜在风险。例如,通过合理的结构设计、材料选择以及制造工艺优化,来降低塑料材料在飞行过程中出现故障的可能性。并且定期对飞机上的塑料部件进行检查和维护是确保飞行安全的重要措施。通过及时发现并更换老化、损坏的部件,可以有效预防潜在的安全隐患。
当然,随着科技的不断进步,新型航空用塑料材料也在不断涌现。这些材料具有更高的强度、更好的耐高温性能和更长的使用寿命,可以进一步提高飞机的安全性和可靠性。
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