教学情境一 高分子材料
学习与训练子目标
了解高分子化合物的概念、高分子材料的力学状态
了解塑料的组成及主要特性
了解胶粘剂在船舶上的应用
高分子材料是以高分子化合物为主要组成成分的材料，包括天然和人工合成两大类。高分子化合物通常指分子量大于5 000的化合物，一般由一种或几种简单的低分子化合物重复连接而成（聚合反应） ，又称为高聚物。具有一定的强度、弹性和塑性。人工合成的高分子化合物分为塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂等。
知识点一 塑 料
一、塑料的组成
塑料以合成树脂为主要成分，加入各种添加剂（填料、固化剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂等） ，在一定温度和压力下加工塑制成型的材料。树脂是塑料的主要组成成分，对塑料性能起主要作用；添加剂是为改善塑料的某些性能而加入的物质。
二、塑料的主要特性
（1）相对密度小：仅为钢铁的1/4～1/80。
（2）良好的耐蚀性：塑料能耐大气、水、油、酸和碱的腐蚀，如聚四氟乙烯能耐“王水”的腐蚀。广泛应用于制造在腐蚀条件下工作的零件和化工设备。
（3）良好的减磨性：塑料因摩擦因数小而具有良好的减磨性能，能用作无润滑条件下工作的某些耐磨零件。
（4）良好的电绝缘性和消音吸振性
此外，塑料还有一些缺点，比如刚度与强度低，耐热性能差，膨胀系数大，易老化等。
三、塑料的分类及常用塑料
（一）塑料的分类
1. 按应用范围分类，塑料分为通用塑料和工程塑料
通用塑料是指产量大、价格低、用途广的常用塑料，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料，占塑料总产量的75%以上，大多用作生活用品，也可用作要求不高的工程制品。
工程塑料是指能用作机械零件和工程构件的塑料。与通用塑料相比，工程塑料有较高的强度、刚度、韧性和耐热性。常用的有聚酰胺、聚甲醛、有机玻璃、ABS塑料和聚矾等。
2. 按热行为分类，塑料分为热塑性塑料和热固性塑料
热塑性塑料是指能重复加热成型的塑料。
热固性塑料是指不能重复加热成型的塑料。
（二）常用塑料
常用热塑性塑料的名称、特性和用途见表9-1。
常用热固性塑料的名称、特性和用途见表9-2。
表9-1 常用热塑性塑料的名称、特性和用途
四、工程塑料在船舶上的应用
（一）制作船舶构件
玻璃钢可用来制造快艇、救生艇的艇体，驾驶室棚顶，螺旋桨等；尼龙可制作舷窗、导流帽等；泡沫塑料可制作舱室隔热材料、救生浮具等；聚氯乙烯塑料可制作扶手等。
（二）制造船机零件
尼龙用于制造尾轴承、舵轴承、阀盘、齿轮、滑块、手柄等；ABS塑料管、硬质聚氯乙烯塑料管可制作船舶常温低压管路；塑料用于制造常温工作条件下的活塞环，主、辅机中的离合器片、刹车片及密封垫片。
（三）塑料用于防腐
如螺旋桨上涂塑料可防止桨叶的穴蚀和电化学腐蚀；尾轴非摩擦表面包覆环氧玻璃钢可起到防腐作用；柴油机缸套冷却水隔套、舵叶、水舱壁及与海水接触机件的内壁涂塑料也可防腐。
知识点二 橡 胶
橡胶也是高分子材料，具有高弹性。
一、橡胶的组成
橡胶是由生胶、配合剂（硫化剂、硫化促进剂、填充剂、着色剂等）与增强材料（各种纤维织物、金属丝编织物等）组成的。
生胶（纯胶）是指未加配合剂的天然胶或合成胶，它是橡胶的主要组成成分。生胶是塑性胶，不能直接使用；配合剂是为改善橡胶性能而加入的物质；增强材料用于提高橡胶制品的强度并减少其变形。
二、橡胶的特性
橡胶的主要特性是具有高弹性，弹性模量极小，弹性变形量极大，去载后很快恢复原状，故橡胶具有优异的吸振和储能能力。此外，橡胶还具有较高的耐磨性、电绝缘性、隔音性和阻尼性、一定的强度和硬度，但易老化。橡胶广泛用于制造密封件、减振件、轮胎、电线和电缆的绝缘材料及生活用品等。
三、常用橡胶及应用
（一）橡胶分类
按生胶来源不同，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶；按其应用范围不同，橡胶又分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶是指用于制造轮胎和一般工程制件的橡胶；特种橡胶是指能在特殊条件（如高温、低温、酸、碱、油、辐射等）下使用的橡胶。
常用橡胶的种类、性能和用途见表9-3。
表9-3 常用橡胶的种类、性能和用途
（二）橡胶在船舶上的应用
在甲板上和露天的场合均采用氯丁橡胶；在机舱里常温下工作的场合采用丁腈橡胶；在高温下工作的则采用氟橡胶或硅橡胶。
知识点三 胶 粘 剂
一、胶接特点
胶粘剂是依靠其本身形成的薄膜，将两物体表面牢固粘接为一体的一种非金属材料。用胶粘剂把两物体联接在一起的方法为胶接或粘接。与焊接、铆接、螺栓联接等方法相比， 粘接的优点是工艺简便，粘接接头的粘接面应力分布均匀，不产生应力集中，强度高，重量轻，能粘接非金属材料，也能粘接各种金属材料，胶接密封性、耐蚀性和绝缘性好。其缺点是粘接接头不耐高温，易老化。
胶粘剂分为有机胶粘剂和无机胶粘剂（如磷酸盐、水玻璃等） ，有机胶粘剂又分为天然胶粘剂（如骨胶、虫胶、皮胶等）和合成胶粘剂。工程上应用最广的是合成胶粘剂。
二、合成胶粘剂的组成
合成胶粘剂是以具有粘性的合成高分子化合物为基料，加入一定量添加剂组成的。根据胶粘剂的要求不同，加入不同添加剂。主要添加剂有固化剂、填料、增塑剂、稀释剂、促进剂和着色剂等。
三、常用合成胶粘剂
合成胶粘剂有热固性树脂胶粘剂、热塑性树脂胶粘剂、合成橡胶胶粘剂和混合型胶粘剂。工程上常用合成胶粘剂的种类、性能和用途见表9-4。
表9-4 常用合成胶粘剂的种类、性能和用途
续表
四、胶粘剂在轮机工程中的运用
修复船机零件：主要用于零件裂纹和断裂的修理，如柴油机的机座、机架、气缸体等的裂纹；船机零件的微动磨损和腐蚀的修理，如修复由于微动磨损造成的紧固配合的齿轮与轴的松动，修复气缸体、气缸套外表的腐蚀；水下修补，如船体水下部位的修补。
主、辅机和轴系的安装工艺：改进主、辅机机座的安装工艺，用垫片涂环氧树脂来代替繁重的垫片拂刮工作，简化了主机安装工艺且减轻了工人的劳动量；也用于中、小型螺旋桨与尾轴的装配。
知识点四 合 成 纤 维
纤维材料是指长度比直径大很多倍的呈均匀条状或丝状，并具有一定柔韧性的材料。纤维材料种类很多，一般分为天然纤维和化学纤维两大类。
一、天然纤维：是直接从自然界获得，包括矿物纤维（如石棉等） 、植物纤维（如棉、麻等） 、动物纤维（如丝、毛等） 。
二、化学纤维：又分为人造纤维和合成纤维。
（1）人造纤维：是将自然界中的原料经过化学处理与机械加工制成，如无机纤维（玻璃纤维） ，称为“人造丝” 、 “人造棉”的黏胶纤维、硝化纤维和醋酸纤维等。
（2）合成纤维：是以石油、煤、天然气及农副产品为原料，经过化学处理提炼出一些单体有机化合物分子，如苯、乙烯、丙烯、苯酚等，通过聚合而成高分子化合物，再经熔融或溶解成纺丝溶液，在一定压力下喷成纤维，如聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维等。
合成纤维一般具有强度高、密度小、耐磨、不霉不腐等优点，为纺织品的新型原料，广泛用于服装用料，此外，在工农业生产、交通运输及国防工业上也广为应用，且在有些用途上是天然纤维所不及的，例如，棉纶帘子线汽车轮胎的行驶里程要比一般纤维制成的轮胎的多1～2倍，并且还可节约橡胶用量达20%。
合成纤维产量最多的为6大品种，具体如下：
（1）涤纶：又叫的确良，强度高、耐磨、耐蚀、易洗、易干、坚挺不皱，是很好的服装衣料。
（2）尼龙：在我国称棉纶，强度高、耐磨、弹性好；主要缺点是耐光性差。
（3）腈纶：国外称奥纶、开司米纶，质地柔软、轻盈、保暖，有人造毛之称。
（4）维纶：原料易得，成本低，性能与棉花相似，但强度高；缺点是弹性较差，织物易皱。
（5）丙纶：为后起之秀，发展快，纤维以轻、牢、耐磨著称；缺点是可染性差，日晒易老化。
（6）氯纶：难燃、保暖、耐磨、耐晒、弹性好；缺点是染色性差，热收缩大，故而限制了它的应用。
思考与训练
复习本教学情境的基本知识，思考选择正确答案。
一、高分子材料
（一）高分子材料概述
1. 非金属材料包括＿＿。
C. 复合材料+陶瓷材料 D. 高分子材料+陶瓷材料+复合材料
2. 工程非金属材料在船舶领域的应用有＿＿。
A. 制作船舶构件 B. 制作船机零件 C. 防腐 D. 以上均是
3. 常用工程材料中，密度最高的是＿＿。
A. 金属材料 B. 复合材料 C. 高分子材料 D. 陶瓷材料
4. 高分子材料主要有＿＿。
A. 陶瓷、塑料、无机玻璃
B. 塑料、橡胶、合成纤维
C. 陶瓷、合成纤维、无机玻璃
D. 塑料、橡胶、无机玻璃、陶瓷、合成纤维
5. 人工合成高分子材料有＿＿。
A. 陶瓷 B. 合成橡胶 C. 玻璃 D. 玻璃陶瓷
6. 高分子材料的主要优点，主要缺点是＿＿。
A. 刚度高/耐腐蚀性差 B. 强度高/易蠕变
C. 塑性好/易蠕变 D. 抗蠕变/刚度低
7. 高分子材料分子主干链上原子的主要结合方式是＿＿。
A. 共价键 B. 二次键
C. 金属键 D. 共价键和金属键
（二）塑料的组成
1. 塑料是以＿＿为主要成分，再加入一些用来改善其使用性能和工艺性能的添加剂，在一定温度、压力下加工塑制成的材料。
A. 合成树脂 B. 合成橡胶 C. 合成纤维 D. 合成乙烯
2. 塑料的主要组成材料是＿＿。
Ⅰ. 合成橡胶；Ⅱ. 合成树脂；Ⅲ. 合成纤维。
A. Ⅰ+Ⅱ B. Ⅱ C. Ⅱ+Ⅲ D. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ
3.ABS塑料就是＿由＿＿三种塑料组成的“三元合金”或复合物。
A. 聚苯乙烯、丁二烯和丙烯腈 B. 甲苯、丁二烯和丙烯腈
C. 乙烯、丁二烯和丙烯腈 D. 甲苯乙烯、丁二烯和丙烯腈
4. 下列各工程塑料中，进行注射成型比较困难的是＿＿。
A. 聚氯乙烯 B.ABS塑料 C. 聚四氟乙烯 D. 氨基塑料
（三）工程塑料在船舶领域的应用
1. 工程非金属材料在船舶领域的应用有＿＿。
A. 制作船舶构件 B. 制作增压器叶片
C. 制作曲轴 D. 制作连杆
2. 船舶螺旋桨上涂塑料是为了＿＿。
A. 隔热 B. 防止化学腐蚀
C. 防止电化学腐蚀 D. 提高机械性能
3. 工程塑料中，有塑料王之称的材料是＿＿。
A. 聚氯乙烯 B. 聚四氟乙烯 C.ABS塑料 D. 有机玻璃
4. 替代金属材料来制作船舶低压管路的非金属材料有＿＿。
Ⅰ. ABS塑料；Ⅱ. 硬质聚氯乙烯塑料；Ⅲ. 环氧树脂。
A. Ⅰ+Ⅱ B. Ⅱ+Ⅲ C. Ⅰ+Ⅲ D. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ
5. 水润滑尾轴承可采用＿＿材料生产。
A. 工程塑料 B. 合成橡胶 C. 玻璃钢 D. 陶瓷
6. 尼龙材料在船舶领域的应用有＿＿。
A. 制作尾轴承 B. 制作船舶高压管路
C. 制作曲轴 D. 制作连杆
7. 耐腐蚀性能最好的工程塑料是＿＿。
A. 聚矾 B. 聚四氟乙烯 C. 聚甲醛 D. 聚碳酸酯
二、橡胶
（一）合成橡胶
1. 合成橡胶的性能特点，下列不正确的是＿＿。
A. 高弹性 B. 绝缘性好 C. 储能性小 D. 耐磨性好
2. 合成橡胶显著的性能特点是＿＿。
A. 高弹性 B. 绝缘性好 C. 储能性高 D. 耐磨性好
3. ______是使橡胶分子产生交联，形成三维网状结构，使具有可塑性的生胶变为具有弹性的硫化胶。
A. 增塑剂 B. 硫化剂 C. 软化剂 D. 硫化催进剂
（二）主要的合成橡胶
1. 合成橡胶材料在船舶领域的应用有＿＿。
A. 制作船舶构件 B. 制作密封圈 C. 制作曲轴 D. 制作连杆
2. 下列材料中，适合作汽车轮胎的是＿＿。
A. 顺丁橡胶 B. 硅橡胶 C. 氟橡胶 D. 丁苯橡胶
3.＿＿占橡胶总产量的60%～70%，广泛用于制造汽车轮胎、运输带和各种硬质橡胶制品等。
A. 顺丁橡胶 B. 硅橡胶 C. 丁苯橡胶 D. 丁腈橡胶
（三）合成纤维
1. 合成纤维一般不具有＿＿的优点。
A. 强度高 B. 密度大 C. 耐磨 D. 不霉不腐
2. 尼龙在我国称棉纶，强度高、耐磨、弹性好，主要缺点是＿＿差。
A. 可染性 B. 耐光性 C. 弹性较 D. 热收缩
3. 丙纶为后起之秀，发展快，纤维以轻、牢、耐磨著称，缺点是＿＿差。
A. 可染性 B. 耐光性 C. 弹性较 D. 热收缩
4. 维纶的原料易得，成本低，性能与棉花相似，但强度高，缺点是＿＿差。
A. 可染性 B. 耐光性 C. 弹性较 D. 热收缩
三、胶粘剂
（一）有机胶粘剂的粘接特点
1. 有机粘接技术具有粘接力强、温度低、＿＿等优点。
Ⅰ. 变形小；Ⅱ. 粘接强度高；Ⅲ. 适用于各种材料；Ⅳ. 工艺简单；Ⅴ. 操作方便。
A. Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ
C. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ D.Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ
2. 有机粘接技术所用胶粘剂有＿＿等缺点而使该技术的应用受到影响。
Ⅰ. 不抗拉；Ⅱ. 不耐蚀；Ⅲ. 不耐热；Ⅳ. 不抗冲击；Ⅴ. 不抗老化。
A. Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ C. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ D. Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ
3. 有机粘接技术具有粘接力强、＿＿和不受零件材料限制等优点。
A. 抗冲击 B. 抗老化 C. 耐热 D. 温度低
4. 有机粘接技术粘接力强、＿＿较高，但不如焊接和铆接。
A. 强度 B. 疲劳强度 C. 粘接强度 D. 温度
5. 有机粘接技术在粘接时温度低，＿＿，所以对零件无影响。
A. 固化时膨胀小 B. 固化时收缩小 C. 固化时应力小 D. 粘接力强
6. 有机粘接技术具有＿＿、操作方便、灵活，成本低和生产率高等优点。
A. 设备简单 B. 操作简单 C. 工艺简单 D. 使用简单
7. 有机胶粘剂具有不耐热、＿＿和抗老化性差的缺点。
A. 抗磨性 B. 抗蚀性 C. 抗震性 D. 抗冲击性
8. 有机胶粘剂具有＿＿、抗冲击性和抗老化性差的缺点。
A. 不耐热 B. 不耐磨 C. 不耐蚀 D. 塑性低
9. 下列中＿＿不是有机粘接修复技术的工艺特点。
A. 粘接不增加零件的重量 B. 不破坏材料的性能
C. 室温下粘接对零件无热影响 D. 固化时间长，收缩率大，膨胀系数大
10. 有机粘接技术广泛应用的原因除＿＿外，还因其具有粘接力强、粘接强度高、不受零件材料限制、成本低、工艺简单等优点。
A. 粘接力比焊接、铆接高
B. 可用于粘接修复各种损坏形式的零件
C. 粘接温度低不会使零件变形，固化时收缩小
D. 抗冲击和抗老化
11. 胶粘剂的缺点是，一般在使用＿＿。
A. 不耐蚀/非腐蚀介质中 B. 不耐热/＜50℃
C. 不抗震/无震动环境 D. 不耐磨/无相对运动
12. 有机粘接的粘接力强，粘接强度较高，但不如＿＿工艺。
A. 焊接、键连接 B. 焊接、铆接
C. 键连接、铆接 D. 螺纹连接、键连接
13. 有机粘接技术具有＿＿和胶缝性能好、工艺简单等优点。
Ⅰ. 粘接力强；Ⅱ. 温度低；Ⅲ. 抗冲击；Ⅳ. 不受材料限制；Ⅴ. 不受使用环境限制。
A. Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B. Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ
C. Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ D. Ⅰ+Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ
14. 关于粘接，下列叙述不正确的是＿＿。
A. 成本低，工艺简单，效率高，可就地修复
B. 粘接剂品种多，不受零件材料限制
C. 无机粘接剂常用于粘接强度小的环境
D. 有机粘接剂常用于粘接温度高的环境
（二）常用胶粘剂
1. 常用的有机胶粘剂是＿＿。
A. 合成纤维 B. 合成材料 C. 复合材料 D. 热塑性玻璃钢
2. 合成胶粘剂的应用有＿＿。
Ⅰ. 可修理磨损、腐蚀和断裂零件；Ⅱ. 可用于安装柴油机的机座、机架、缸体；Ⅲ. 可用于安装小型螺旋桨。
A. Ⅰ+Ⅱ B. Ⅰ+Ⅲ C. Ⅱ+Ⅲ D. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ
3. 下列胶粘剂中被称为“万能胶”的是＿＿。
A. 环氧树脂胶粘剂 B. 改性酚醛树脂胶粘剂
C. 厌氧型胶粘剂 D. 聚氨酯胶粘剂
4.＿＿是超低温环境中的理想粘接材料。
A. 环氧树脂胶粘剂 B. 改性酚醛树脂胶粘剂
C. 厌氧型胶粘剂 D. 聚氨酯胶粘剂
（三）胶粘剂在轮机工程中的应用
1. 环氧树脂在船舶领域的应用有＿＿。
A. 制作增压器叶片 B. 制作曲轴 C. 制作机座垫块 D. 制作连杆
2. 水润滑尾轴常采用＿＿来防腐。
A. 环氧树脂 B. 合成橡胶 C. 酚醛塑料 D. 尼龙
3. 具有过盈配合的配合件，由于长期使用产生＿＿而使配合松动、性能变坏。
A. 摩擦 B. 磨损 C. 微动磨损 D. 腐蚀
4. 采用有机胶粘剂修复产生松动的过盈配合件，效果好、成本低和＿＿。
A. 工艺简单 B. 质量好 C. 效率高 D. 耐用可靠
5. 船用发电机的轴与滚动轴承的配合松动、离心泵的轴与叶轮的配合松动均可采用＿＿修理，获得良好的修理质量。
A. 铁水泥 B. 环氧树脂 C. 液态密封胶 D. 厌氧胶
6. 利用有机粘接技术可修理产生松动的过盈配合件、有裂纹和＿＿的零件。
A. 磨损 B. 腐蚀 C. 变形 D. 断裂
7. 齿轮与轴的配合松动后，采用＿＿修复的效果最佳。
A. 粘接 B. 轴颈表面压花 C. 轴上镶套 D. 电镀
8. 为防止螺纹配合件发生微动磨损，可以在配合面间涂以＿＿。
A. 粘接剂 B. 润滑剂 C. 油漆 D. 电镀
9. 下列可采用有机胶粘剂进行修复＿＿。
A. 气缸套外表面穴蚀 B. 曲轴红套滑移
C. 曲轴裂纹 D. 活塞顶部烧蚀
10. 下列不能用有机胶粘剂修复＿＿。
A. 管子裂纹 B. 螺旋桨桨叶边缘的穴蚀孔洞
C. 气缸盖进气阀孔壁裂纹 D. 曲轴裂纹
11. 为了改进船用主柴油机机座的安装，采用有机胶粘剂或＿＿。
A. 铸铁垫块 B. 铸钢垫块 C. 橡胶垫块 D. 环氧垫块
12. 主柴油机机座安装时，采用环氧垫块代替铸铁垫块可使机座安装工作简化、快速和＿＿。
A. 省力 B. 节省工时 C. 省料 D. 费用低
13. 沿海和内河的中、小型船舶的螺旋桨与尾轴的装配采用＿＿连接。
A. 机械 B. 环氧树脂
C. 液压 D. 机械—环氧树脂
14. 船舶机械和设备的密封除采用传统静密封材料以外，还采用＿＿密封材料。
A. 紫铜 B. 橡皮 C. 有机胶粘剂 D. 无机胶粘剂
15. 由于液态密封胶薄膜与零件结合面达到完全吻合，并粘附其上，具有＿＿和耐压的优点，是一种良好的密封垫料。
A. 弹性 B. 粘性 C. 塑性 D. 可剥性
16. 目前主柴油机机座活动垫块常用的材料是＿＿。
A. 铸铁 B. 钢质 C. 环氧树脂 D. 弹性支承
17. 为了使主柴油机机座安装工作简化和快速、缩短工时、提高效率和减轻工人劳动强度，应采用＿＿垫块代替铸铁垫块。
A. 钢质 B. 弹性支承 C. 环氧树脂 D. 胶粘剂—铸铁
18. 零件装配时，可采用有机胶粘剂作为＿＿。
A. 粘接材料 B. 机座垫块 C. 密封垫片 D. 密封填料
19. 目前已经用＿＿代替传统的固体垫片作为连接件的密封材料。
A. 无机胶粘剂 B. 有机胶粘剂 C. 液态密封胶 D. 厌氧胶
20. 下列关于粘接的说法中，错误的是＿＿。
A. 离心泵叶轮与泵轴配合松动可用“厌氧胶”进行修理
B. 氧化铜胶粘剂不允许在一块铁板上进行配制
C. 无机粘结剂适用于高温且冲击负荷小的场合
D. 造船厂常用无机胶粘剂替代铸铁垫块以提高生产效率
21. 传统上采用的静密封固体材料有＿＿。
Ⅰ. 紫铜；Ⅱ. 塑料；Ⅲ. 石棉；Ⅳ. 橡皮；Ⅴ. 铸铁。
A. Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ
C. Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ D. Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ
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