观光潜艇舷窗有机玻璃制作的关键技术研究.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海工程SHIP&oCEANENGINEERINGVoL39No．1Feb．20lODO!：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．003观光潜艇舷窗有机玻璃制作的关键技术研究刘晓杰L2。王言英1(1．大连理工大学船舶工程学院，大连116024；2．大连海韵潜游技术发展有限公司，大连116023)摘要：介绍水下观光潜艇观察舷窗用有机玻璃的改性方法，球面成型技术，消除内应力有效方法，以及生产制造工艺和设备。产品满足r水下观光潜艇应用要求，投入使用效果良好，通过rr国际权威船检部门的认可。关键词：有机玻璃；材料改性；球面成型；退火；水下

2、观光潜艇中图分类号：U661．7文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)01—0009—04有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯(PM．MA)，是甲基丙烯酸甲酯的本体聚合产物。有机玻璃是高透明无定型的热塑性塑料，具有良好的机械物理降能和电绝缘性能。当今世界上正在运营的60多艘水下观光潜艇的舷窗大都采用英、美两国的有机玻璃材料。为解决我国自行设计和建造的水下观光潜艇的实际需要，开展了舷窗有机玻璃材料的自主研制和开发工作。目前，研制成果已通过了同际专业检测机构——美国加利福尼亚州OCM实验室的检测；获得了美国船级社√蟠的认可证书；并在出口泰国的观光潜艇上获得成功应用。以甲基丙烯

3、酸甲酯为原料，执行美围机械工程师学会(ASc、但)和载人压力容器(PVHO)标准，研究水下观光潜艇用有机玻璃的制备方法和工艺流程。1材料的制备和性能测定1．1有机玻璃材料的制备甲基丙烯酸甲酯经引发剂进行本体聚合生成有机玻璃，选配的原材料及其相应的技术指标见表1。表1原料主要试剂规格(阻聚剂质量分数为5X10“)原料及试剂纯度／％色泽酸价／％沸段／。c收稿日期：2009-02-19修回日期：2009—08—15作者简介：刘晓杰(1979一)，女，硕十生。研究方向：船舶与海洋结构物设计制造。E-mail：yygwang@dlut．edu．cn模具浇铸平板有机玻璃是甲基丙烯酸甲酯本体聚合的产

4、品。聚合生产过程主要有制浆、制模、灌模、聚合和其他辅助环节。以25mm有机玻璃生产为例，生产工艺流程见图1。引发剂增塑剂套7()～100℃汽水混合器加热H300L预聚反应H温控仪I型堕H堡堡堕鲨H堑垡壑Il图1工艺流程1．2有机玻璃材料的性能测定制备出的有机玻璃须根据PVHO要求进行性能测定[1]。为此，按照ASTM的要求进行取样和确定试验程序，在指定的温度和湿度下进行试验。每个批次的试样取5块，取试验值的平均值，以满足表l的物理性能要求。试验设备包括冲击机(WPM5型)，热变形仪(INSTRONl342型)，拉力试验机(IN-STRONl342型)，洛氏硬度计(864型)，天平(JH

5、2102型)，阿贝折射仪(wZS—I型)，固体线胀系数测定仪(GXC型)，双光束紫外一可见分光光度计(wGz一8型)，气相色谱分析仪(FIDGasChromatograp)，和可视透明仪(722SSpec—trumPhotometer)．试验内容有拉伸强度试验，压缩强度试验，压缩变形试验，紫外线透射率的试验，可视透明度应目视评定，残留测试，悬臂梁式冲击强度试验，折射指数试验，吸水率试验，抗切极限强度试验，洛氏硬度试验，挠曲极限强度试验，比重试验，线性9第1期船海工程第39卷热膨胀系数试验，以及挠变温度试验。表2和表3所列为邻本二甲酸二丁酯增塑剂(DBP)量减少相应有机玻璃的各性能。表2

6、测定值A(100份PMMA、30份AIBN)表3测定值B(100份PMMA、30份AIBN)抽取表3中增塑剂DBP份数为3的有机玻璃板，送美国加利福尼亚州()CM实验室进行试验f2]，并南ABS验船师现场I监测。结果表明，增塑剂用量对有机玻璃性能有很大的影响。随着DBP用量的加大，冲击强度渐渐提高。但是当DBP量达到有机玻璃单体的8％左右，冲击强度再无明显提高，随着DI妒量的继续增加，聚合物的硬度和拉伸强度迅速下降(见图2)。fE?_’j‘￥世簸量

7、s10gC5璺：_麓×o图2增塑剂用量对有机玻璃性能的影响从实验中可以看出，加入单体重量5％左右的DBP，可保证有机玻璃的各性能达到ASM

8、EPVHO-1—2002TABI。E2-3．1规定的要求；而3oA单体的重量的增塑剂，可以保证有机玻璃的最佳性能。2舷窗设计标准和尺寸强度2．1舷窗设计标准根据窗的短期临界压力和给定的最大外界没定温度的规定转换囚数确定窗的具体尺寸引。窗短期临界压力不能小于转换囚数CF与没计压力P的乘积。转换冈数见表4。表4球截面有机玻璃视窗的转换算因数根据观光潜艇运行条件确定窗的设计温度和压力。没计水深为45m；设计温度在25～38℃，设计压力0．375MPa