航空航天用聚四氟乙烯内管的研究

【类型】学位论文

【作者】戈晓飞 

【关键词】 聚四氟乙烯 压力软管 应力开裂 结晶度

【摘要】聚四氟乙烯在人们的生活中起着越来越重要的作用,各行各业直接或间接的在使用各种各样的聚四氟乙烯树脂。目前聚四氟乙烯树脂主要分为悬浮树脂、分散树脂和分散乳液树脂三种。由于聚四氟乙烯树脂具有突出的耐腐蚀性能、宽广的温度使用范围、良好的耐溶剂性能和绝缘性能,能在多种环境中使用。因此聚四氟乙烯在诸如航空航天、发电、医药等高端行业得到了广泛的使用。聚四氟乙烯分散树脂可用作聚四氟乙烯压力软管的内管原材料。聚四氟乙烯压力软管作为一种高性能的柔性连接管路,具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、优异的电气性能等诸多优势,已被广泛应用于国内军用航空业。聚四氟乙烯压力软管的发展趋势将逐步从军用领域向国内民用航空领域发展；向产品标准化方向发展；向多样化方向发展。聚四氟乙烯压力软管的主要失效形式是应力开裂。根据压力软管的使用特点,它内通各种有一定压力的液体、气体,而且多半是在弯曲的状态下工作,因此压力软管中的聚四氟乙烯内管必须具有高弯曲寿命才行。这就要求聚四氟乙烯树脂经烧结后内管中的空隙含量越低越好。这需要从降低聚四氟乙烯分子质量,使其熔融粘度下降来提高树脂颗粒间的链缠结,但降低分子质量会导致结晶度升高而不利于弯曲寿命的提高。为了同时解决这对互为矛盾的难题,我们选用具有共聚结构的B牌号聚四氟乙烯分散树脂作为原材料,即用少量的另一种含氟单体与TFE共聚,这样的共聚物不仅不用降低分子量,而且少量的共聚单体扰乱了聚四氟乙烯主链的结晶性,使其无定形相增加,从而弯曲疲劳寿命得到明显提高,并降低了气体渗漏率。为了分析对比不同牌号分散树脂制成的聚四氟乙烯压力软管的性能差异,提高压力软管的使用可靠性。我们将A牌号树脂和B牌号树脂制成的压力软管进行一系列的分析测试,包括扫描电子显微镜、差示扫描量热法、X射线衍射、脉冲试验、弯曲试验、抗压试验、高温老化试验、拉伸含孔指数、定向拉伸指数等九项实验。从实验结果可以看出由于B牌号树脂的结晶度低于A牌号树脂,其弯曲性能、抗应力开裂能力、各向同性程度均要优于A牌号树脂。飞机用压力软管如使用B牌号树脂制成的聚四氟乙烯内管,将有效降低管体裂纹产生的概率,从而提高飞机的飞行安全。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】复旦大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王海涛

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