青少年喜欢的科技前研:“挑战钢铁”的工程塑料

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青少年喜欢的科技前研:“挑战钢铁”的工程塑料插图

一般的塑料很轻,但强度还是比钢铁差。可是塑料易于成型的优点,吸引了机械制造业的工程师。比如,有的金属部件,因形状复杂,往往需要用几个零件组成。而若采用塑料,就可以运用模压技术,一次就能制造出复杂的组合件,还不需要像金属那样进行第二次加工,大大降低了制造成本。在这样的背景下,美国的杜邦公司在1960年提出了让塑料“向钢铁挑战”的口号。

从此,开始出现了所谓“工程塑料”这一塑料新品种。经过20多年的努力,在80年代出现了以金属为挑战对象的庞大的工程塑料系列。

工程塑料的特点是,它能充当受力的结构件,能长期保持尺寸稳定,且性能不变。拉伸强度大于40MPa,具有优良的综合机械性能,耐腐蚀,电绝缘性好。有些工程塑料甚至能耐200℃以上的温度,在用玻璃纤维加强后,可以制作飞机的外部零件和汽车的活塞、阀门等。尼龙和“凯芙拉”就属于工程塑料之列。

以世界上最大的工程塑料生产厂家美国的通用电气公司和杜邦公司为代表,大批公司把汽车零件作为主要“攻占”对象,研究代替种种金属零件的工程塑料。在70年代,美国新泽西州的“波里发动机研究所”曾制造了一台汽车发动机,竟采用了90%的工程塑料,即除了活塞和进气口等高温部位涂敷一层陶瓷外,几乎全是用玻璃纤维和碳纤维加强树脂基体而形成的工程塑料,结果整台发动机的重量只有以往金属零件的二分之一,减少了约90公斤。可见当时的“工程塑料热”高达何等程度。

1981年,日本的日立公司生产的手提式家用录像机”马斯塔克斯VT-6500″,其中用于安装磁头和马达的支架改用玻璃纤维加强的丙烯腈和苯乙烯聚合树脂工程塑料,代替原来的铝压铸支架,外壳也采用耐热树脂和透明性能良好的异丁烯树脂,内部转动部分使用聚缩醛,其他部分使用改性聚氧化丙烯。结果使整机重量由10公斤减轻到4.9公斤。

现在工程塑料的主要品种有:聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和聚酯;其次是聚苯硫醚、聚矾、聚芳醚酮、聚酰亚胺及其他聚芳杂环树脂。当它们和玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和晶须等加强材料进行复合,组成非金属复合材料时,其性能大大增加,真是“如虎添翼”。

总之,现在工程塑料已广泛用于汽车、航空航天、家用电器、机械建筑和化学工业中作各种结构部件、传动部件、绝缘零件、耐蚀零件和密封件等。

在保证有足够强度和其他性能的条件下,产品重量大大减轻。

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