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　 海洋工程塑料橡膠及產品應用

　2019-11-14

　 2 目錄

　一、海洋工程常用塑料橡膠 ........................................... 3 1.高密度聚乙烯 .................................................. 4 2.交聯聚乙烯 .................................................... 5 3.尼龍-11 ....................................................... 6 4.聚偏氟乙烯 .................................................... 7 5.耐熱聚乙烯 .................................................... 8 6.高相對分子質量高密度聚乙烯 .................................... 8 7.通用型橡膠 ................................................... 10 8.特種型橡膠 ................................................... 11 9.玻璃微珠 ..................................................... 11 10 纖維強化塑料................................................. 12 11.高密度聚乙烯 ................................................ 13 12.玻璃纖維增強聚乙烯 .......................................... 14 13.聚氨基甲酸酯 ................................................ 15 14.碳纖維復合材料 .............................................. 16 非金屬撓性軟管 .................................................... 17 水上浮筒........................................................... 19 護舷 .............................................................. 19 觀光船............................................................. 20 深水網箱、海上平臺................................................. 21 防彎器............................................................. 22 限彎器............................................................. 23 VIV 抑制裝置 ....................................................... 24

　 3 一、海洋工程常用塑料橡膠 非金屬材料在海洋工程及船舶工程中的應用非常廣泛，這主要得益于它在海水環境中所表現出來的優異性能。采用非金屬材料設計制造的海工裝備和海洋船舶可以實現高強度、輕重量、低成本、防腐蝕、低排放、遠續航、長壽命、吸振消聲、優異舒適性的設計理念，已經成為現代海工行業的理想材料。

　 船舶與海洋工程中使用的非金屬材料包括塑料、橡膠、玻璃鋼、混凝土、裝飾材料、涂料、木材、玻璃、石油化工產品等。其中高分子材料應用廣泛。高分子材料也稱聚合物或高聚物，是由許許多多分子量特別大的鏈狀大分子所組成。每個大分子中大量結構相同的單元（稱作鏈節）實質上是一種成幾種簡單的低分子化合物，它們在共價鍵的作用下，連接成鏈狀結構，其分子量一般在 103~106之間。高分子材料最典型的代表就是聚乙烯，它的分子是由數量足夠多的乙烯小分子打開雙鍵加聚反應后形成的，化學反應方程式如下：

　由此可見，盡管高分子物質的分子量較大，微觀結構復雜多變，但仍然有規律可循。因此，可以按照“大分子鏈的化學組織→大分子鏈的構型→大分子鏈的非金屬材料有機合成材料（高分子材料）塑料熱塑性塑料熱固性塑料橡膠合成纖維膠粘劑涂料無機非金屬材料硅酸鹽材料玻璃水泥絕緣材料耐火材料陶瓷氧化物類陶瓷材料

　 4 構象→大分子鏈的聚集態→高聚物的高次結構”這樣的結構層次來說明高分子結構特點。

　大分子鏈的空間形象稱作構象。由于大分子鏈是由成千上萬個原子經共價鍵連接而成，而每一個鏈節均可以在保持其鍵長和鍵角不變的前提下自由轉動。因此，整個大分子鏈表現出一定程度的柔順性。這種分子鏈的剛柔性對高聚物的性能影響很大，一般來說，剛性分子鏈使高聚物的強度、硬度和熔點提高，而柔性分子鏈則增大高聚物的彈性、韌性和流動性等。

　1. 高密度聚乙烯 【英文縮寫】HDPE 【常用俗稱】低壓乙烯 【組成單體】乙烯 【基本特性】高密度聚乙烯是一種不透明白色臘狀材料，比重比水輕，比重為 0.941~0.960，柔軟且有韌性，比 LDPE 略硬，無毒，無味。

　【燃燒特性】易燃，離火后能繼續燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍色，燃燒時會熔融，有液體滴落，無黑煙冒出。

　【主要優點】耐酸堿，耐有機溶劑，電絕緣性優良。低溫時，仍能保持一定的韌性。表面硬度，拉伸強度，剛性等機械強度高于 LDPE，接近 PP，比 PP 韌性強，但表面光潔度不如 PP。

　【主要缺點】機械性能差，透氣差，易變形，易老化，易發脆，脆性低于PP，易應力開裂，表面硬度低，易刮傷。難印刷，印刷時，需進行表面放電處理，不能電鍍，表面無光澤。

　【應用場合】用于擠出網箱、立管管材，包裝薄膜，繩索，編織袋，漁網，水管；注塑低檔日用品及外殼，非承載荷構件，膠箱，周轉箱；擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。

　【注塑工藝】

　HDPE 熔點為 142℃，分解溫度為 300℃；注塑溫度的可調區間較大。注塑時，使用溫度為 180℃--230℃；烯烴類塑料不吸水，所以生產時無需烘干，為保證

　 5 產品質量，可用 60℃溫度烘干 1hr，排出浮水；聚乙烯的熔體粘度大，流長比小，薄壁制品可能缺膠，因此，澆口和流道相對較大；制品易帶靜電，表面易吸埃。收縮率為 16‰；溢邊值為 0.05mm。

　供應商及價格：

　茂名石化

　8378 元/噸 韓國 LG 化學

　11076 元/噸 科威特 EQUATE

　8488 元/噸 美國?？松梨冢ㄉ程兀?/p>

　7580 元/噸 中石化福建煉化

　7879 元/噸

　 2. 交聯聚乙烯 【英文縮寫】XLPE 【組成單體】乙烯 【耐熱特性】網狀立體結構的 XLPE 的耐熱性能優異。在 200℃以下不會分解及碳化，長期工作溫度達 90℃，熱壽命達 40 年。

　【主要優點】使用溫度范圍寬，可以在-75℃至-110℃條件下長期使用；交聯度高，質地堅實而有韌性，抗內壓強度高，20℃時的爆破強度大于 4MPa，95℃時爆破強度大于 2MPa，95℃下使用壽命長達 50 年；耐化學藥品腐蝕性好，耐環境應力開裂性優，即使在高溫度下也可用于輸送多種化學品和具有加速管材應力開裂的多種流體；不生銹，耐腐蝕；內壁表面張力低，可有效防止水垢形成；不霉變，不滋生細菌，完全符合國家標準 GB9687-88 的理化衛生指標；內壁光滑，流體流動阻力小，在相同管徑時，輸送流體的流量比金屬管材大，噪音低；導熱系數遠低于金屬管道，隔熱保溫性能優良， 用于供熱系統時，不需保溫，熱能損失小；可以任意彎曲，不會脆裂；重量輕，只有鋼管的 1/7，搬運方便；安裝簡便輕松，安裝工作量不到金屬管的一半。管路接頭少，安裝成本低。

　【應用場合】由于交聯聚乙烯管材料性能優異。具有完全無毒的衛生性，所

　 6 以已經被視為新一代的綠色管材，主要應用在：化工、石油工業流體輸送管線，制冷系統及水處理系統管線，民用住宅供暖系統。

　【交聯工藝】聚乙烯的交聯方法有物理交聯（輻射交聯）和化學交聯兩種。化學交聯又分為硅烷交聯、過氧化物交聯。

　輻射交聯：將聚乙烯制品，如包覆在導線上的聚乙烯護套、薄膜、薄壁管等產品用γ一射線、高能射線進行照射進行交聯（引發聚乙烯大分子產生自由基，形成 C-C 交聯鏈）。交聯度受輻射劑量及溫度的影響，交聯點隨輻射劑量的增加而增加，因此通過控制輻射條件，可以獲得具有一定交聯度的交聯聚乙烯制品。

　化學交聯：化學交聯則是采用化學交聯劑使聚合物產生交聯，由線性結構轉變為網狀結構。交聯劑的選擇應視聚合物品種，加工工藝和制品性能而定，理想的交聯劑除滿足一些具體的要求外，還應具有如下基本要求：交聯率高，交聯結構穩定；加工安全性大，使用方便，加入樹脂后的有效期適中，無過早或過晚交聯之弊；不影響制品的加工性能和使用性能；無毒、不污染、不刺激皮膚和眼睛。

　供應商及價格：

　天津市永鑫緣塑料制品有限公司

　 10500 元/噸

　3. 尼龍-11 【英文名稱】nylon 11;poly-ω-aminoundecanoyl 【基本特性】尼龍 PA11 又稱聚ω-氨基十一酰，尼龍 11 的密度為 1.04g/cm3，吸水率 0.1-0.4℅，拉伸強度 47-58MPa，熔點 186～187℃，不溶于一般溶劑，僅溶于間甲苯酚等。

　【主要特性】可耐一般酸、堿和氧化劑；吸水性低，尺寸穩定性好，耐磨性和耐油性良好；質量輕、耐腐蝕、不易疲勞開裂、密封性好、阻力小；耐潮濕、干旱、嚴寒(-40℃以下)、酷暑(達 70℃)、塵土、海水或含鹽分的空氣，耐碰撞沖擊：耐電弧性及電解腐蝕性好，用作電線電纜防護套可提高電纜的可靠性并延長使用壽命；用作海底光纜、電纜的保護材料時，可減少信號在傳輸過程中的損失；用 PA11 制作的煤氣管道埋設時，因質輕不需起吊裝置，接頭用膠粘劑直接粘接即可，運輸、操作十分方便；PA11 粉末有較好的熔融性、附著性和涂膜的

　 7 均一性；PA11 成膜性好，用作腸衣具有無毒、強度高、耐磨、透氣率低等優點。

　【用途】一種熱塑性樹脂。用于作底光纜、電纜的保護材料，輸油管，剎車管，制油管，薄膜，電纜護套，槍托、握把、扳機護圈、降落傘蓋等。

　【制備或來源】由ω-氨基十一酸縮聚而得。

　供應商及價格：

　湖北永闊科技有限公司

　1000 元/噸 湖北奧順生物科技有限公司 1000 元/噸

　4. 聚偏氟乙烯 【英文縮寫】PVDF 【常用俗稱】低壓乙烯 【組成單體】由偏氟乙烯通過懸浮聚合或乳液聚合而成 【基本特性】PVDF 聚偏氟乙烯，外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，又有較強的氫鍵，氧指數為 46%，不燃，結晶度 65%~78%，密度為1.77~1.80g/cm3,熔點為 172℃,熱變形溫度 112~145℃,長期使用溫度為-40~150℃。

　【主要優點】可射出及押出之氟化樹脂（俗稱熱可塑性鐵氟龍）；極佳的耐化學特性；耐磨，高機械強度及韌度；耐候，抗紫外線及核射線；耐熱性佳并有高介電強度。

　【加工方法】PVDF 可用一般熱塑性塑料加工方法加工，如擠塑、注塑、澆注、模塑及傳遞模塑成型，其它加工方法包括加工 PVDF 還可采用浸漬、共擠出、符合等加工工藝。

　【應用場合】PVDF 應用主要集中在石油化工、電子電氣和氟碳涂料三大領域，由于 PVDF 良好的耐化學性、加工性及抗疲勞和蠕變性，是石油化工設備流體處理系統整體或者襯里的泵、閥門、管道、管路配件、儲槽和熱交換器的最佳材料之一。PVDF 良好的化學穩定性、電絕緣性能，使制作的設備能滿足 TOCS 以及阻燃要求，被廣泛應用于半導體工業上高純化學品的貯存和輸送，采用 PVDF樹脂制作的多孔膜、凝膠、隔膜等，在鋰二次電池中應用，目前該用途成為 PVDF

　 8 需求增長最快的市場之一。PVDF 是氟碳涂料最主要原料之一，以其為原料制備的氟碳涂料已經發展到第六代，由于 PVDF 樹脂具有超強的耐候性，可在戶外長期使用，無需保養，該類涂料被廣泛應用于發電站、機場、高速公路、高層建筑等。另外 PVDF 樹脂還可以與其他樹脂共混改性，如 PVDF 與 ABS 樹脂共混得到復合材料，已經廣泛應用于建筑、汽車裝飾、家電外殼等。

　供應商及價格：

　南京百慕達生物科技有限公司

　900 元/噸 上海翼菁實業有限公司

　1000 元/噸

　5. 耐熱聚乙烯 【英文縮寫】PE-RT 【常用俗稱】低壓乙烯 【組成單體】乙烯(ethylene)和辛烯的單體經茂金屬催化共聚而成 【主要優點】耐高溫聚乙烯(PE-RT)管材是聚烯烴類管材、管件、耐溫性，耐老化性理想的換代產品，它既具有交聯聚乙烯管材耐高溫、不結垢的優點，又彌補了交聯后的管材不能熱熔連接，廢品、次品不能再生利用的缺點。與普通PE 管相比，PE-RT 管材保留了熱熔連接，衛生、無毒、耐低溫、柔性好、易施工的優點，又彌補了 PE 管材高溫性能方面的不足、壽命短的缺點，是當前地板采暖用管材中經濟適用的新型環保管材 【基本特性】優良的耐溫性能，使用范圍為-70℃～90℃；優良的隔熱性能，導熱系數低；較長的使用壽命，可安全使用 50 年以上；抗化學耐腐蝕性能好；良好的恢復形狀記憶性能；抗振動，耐沖擊；水力特性優良。

　6. 高相對分子質量高密度聚乙烯 【英文縮寫】HMWHDPE 【常用俗稱】高分子聚乙烯

　 9 【組成單體】乙烯 【基本特性】重均分子量在 200000 和 500000 之間，HMW 聚合物品級是密度范圍在 0.944－0.954g／cc 的共聚物。

　【主要優點】

?。?）耐磨特性，抗滑動摩擦能力強。超高分子量聚乙烯管耐磨性高于一般的鋼管 4-7 倍，不銹鋼的 27.3 倍。是酚醛樹脂的 17.9 倍，尼龍六的 6 倍，聚乙烯的 4 倍，年磨損率平均值 0．58mm ,提高了管道的使用壽命。

?。?）耐沖擊性，在現有的工程塑料中超高分子量聚乙烯的沖擊韌性值最高，其抗沖擊強度常溫下是 PE100 的 10 倍以上。隨著環境溫度的降低，其抗沖擊性能越強。

?。?）耐腐蝕性能，能耐絕大多數腐蝕性介質和有機溶劑的侵蝕，超高分子量聚乙烯可以在濃度小于 80%的濃鹽酸中應用，在濃度小于 75%的硫酸、濃度小于 20%的硝酸中性能相當穩定。

?。?）自潤性，自身滑動性能優于用油潤滑的鋼或黃銅。在環境惡劣、粉塵、泥沙多的地方，超高分子量聚乙烯管自身干潤滑性能更好。能運動自如，保護相關工件不磨損或拉傷。摩擦系數只有 0.07~0.12，是普通 PE 的 1/5，新鋼管的1/6，橡膠的 1/20。

　（5）無毒性，超高分子量聚乙烯材料是國家已認證的環保材料，無毒無味、防污抗蛀新型熱塑性工程塑料。美國食品與藥品管理局（FDA）和美國農業部（USDA）允許它用于與食品和藥品接觸的場合。中國許多城市的主供排水道管都改用超高分子量聚乙烯管。

?。?）耐低溫性、抗老化，超高分子量聚乙烯管可長期在-269℃到 80℃的溫度下工作，由于分子鏈中不飽和分子團很少，分子量大，穩定性高，老化速度特別緩慢，使用壽命加長。

?。?）表面非附著性、不結垢，超高分子量聚乙烯管由于摩擦系數小和無極性，具有表面非附著性。

?。?）抗開裂性最優，超高分子量聚乙烯管通過拉伸試驗證明，它具有100~300%的延伸率，在承受巨大的外壓和內壓時或者是彎曲應力也能保持一定的變形而不斷裂。

　 10 【應用場合】HMWHDPE 在大型工業吹塑件的成型中，主要用來制作容積 200L以上的大型中空容器、塑料托盤、大型儲水罐、儲油罐等。

　【生產工藝】高相對分子質量高密度聚乙烯，它是 PE 類的新品種之一，有均聚物與共聚物之分，可以用淤漿法和氣相法來生產。聚合反應在低壓（0.48~3.1MPa）、低溫（80~110℃）和過渡金屬催化劑存在下進行，所用催化劑有齊格勒型或以鉻氧化物為基礎的菲利浦型。共聚單體多為 1-丁烯、1-辛烯等 α-烯烴。

　【成型工藝】HMWHDPE 可以用擠出和吹塑法成型，在擠出成型時，擠出機需要設計強制冷卻和進料溝槽的進料段，以提高生產效率，防止聚合物降解并提高材料的進料性能，并且可使擠出量提高 60%以上。

　7. 通用型橡膠

　通用型橡膠的綜合性能較好，應用廣泛。主要有：

?、偬烊幌鹉z 由三葉橡膠樹的乳膠制得，基本化學成分為順-聚異戊二烯。彈性好，強度高，綜合性能好。

?、诋愇煜鹉z 全名為順-1，4-聚異戊二烯橡膠，由異戊二烯制得的高順式合成橡膠，因其結構和性能與天然橡膠近似，故又稱合成天然橡膠。

　③丁苯橡膠 簡稱 SBR，由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩定性好。

?、茼樁∠鹉z 全名為順式-1，4-聚丁二烯橡膠，簡稱 BR，由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比，硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優異，動負荷下發熱少，耐老化性能好，易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。

?、萋榷∠鹉z 簡稱 CR，由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能，耐油、耐燃、耐氧

　 11 化和耐臭氧。但其密度較大，常溫下易結晶變硬，貯存性不好，耐寒性差。

　8. 特種型橡膠 特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有：

?、俣‰嫦鹉z 簡稱 NBR，由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好，可在 120℃的空氣中或在 150℃的油中長期使用，有優良的耐水性、氣密性及粘結性能。

?、诠柘鹉z 主鏈由硅氧原子交替組成，在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫，耐臭氧，電絕緣性好。③氟橡膠 分子結構中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數目來表示，如氟橡膠 23，是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。

　④聚硫橡膠 由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優異的耐油和耐溶劑性，但強度不高，耐老化性、加工性不好，有臭味，多與丁腈橡膠并用。此外，還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。

　9. 玻璃微珠

　 12 10 纖維強化塑料 【英文縮寫】FRP（Fiber Reinforced Plastics）

　【常用俗稱】玻璃鋼 【組成單體】玻璃纖維增強不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂基體 【基本特性】玻璃鋼學名纖維增強塑料，俗稱 FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纖維增強復合塑料。根據采用的纖維不同分為玻璃纖維增強復合塑料（GFRP），碳纖維增強復合塑料（CFRP），硼纖維增強復合塑料等。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復合材料。纖維增強復合材料是由增強纖維和基體組成。纖維（或晶須）的直徑很小，一般在 10μm 以下，缺陷較少又較小，斷裂應變約為千分之三十以內，是脆性材料，易損傷、斷裂和受到腐蝕。基體相對于纖維來說，強度、模量都要低很多，但可以經受住大的應變，往往具有粘彈性和彈塑性，是韌性材料。

　【主要優點】輕質高強，相對密度在 1.5~2.0 之間，只有碳鋼的 1/4~1/5，可是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應用中，都具有卓越成效。某些環氧 FRP 的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達到 400Mpa 以上；耐腐蝕，FRP 是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應用到化工防腐的各個方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。電性能好，是優良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能保護良好介電性。微波透過性良好，已廣泛用于雷達天線罩；熱性能良好，FRP 熱導率低，室溫下為 1.25~1.67kJ/ （m·h·K），只有金屬的 1/100~1/1000，是優良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下，是理想的熱防護和耐燒蝕材料，能保護宇宙飛行器在 2000℃以上承受高速氣流的沖刷。

　【應用場合】現將玻璃鋼主要的應用領域，粗略地概括如下：

　1、建筑行業：冷卻塔、玻璃鋼門窗、建筑結構、圍護結構、室內設備及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、玻璃鋼蓋板、衛生潔具及整體衛生間、桑

　 13 拿浴室、沖浪浴室、建筑施工模板、儲倉建筑、混凝土模板、筋材以及太陽能利用裝置等。

　2、化學化工行業：耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送泵及其附件、耐腐閥門、格柵、通風設施，以及污水和廢水的處理設備及其附件等等。

　3、汽車及鐵路交通運輸行業：汽車殼體及其他部件，全塑微型汽車，大型客車的車體外殼、車門、內板、主柱、地板、底梁、保險杠、儀表屏，小型客貨車，以及消防罐車、冷藏車、拖拉機的駕駛室及機器罩等。

　4、鐵路運輸方面，有火車窗框、車內頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風器、冷藏車門、儲水箱，以及某些鐵路通訊設施等。

　5、公路建設方面，有交通路標、隔離墩、標志樁、標志牌、公路護欄等等，船艇及水上運輸行業。

　6、內河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類游艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃鋼航標浮鼓及系船浮筒等等。

　7、電氣工業及通訊工程：有滅弧設備、電纜保護管，發電機定子線圈和支撐環及錐殼，絕緣管、絕緣桿，電動機護環，高壓絕緣子，標準電容器外殼，電機冷卻用套管，發電機擋風板等強電設備；配電箱及配電盤，絕緣軸，玻璃鋼罩等電器設備；印刷線路板、天線、雷達罩等電子工程應用。

　11.高 高 密度聚乙烯 【英文縮寫】HDPE 【常用俗稱】低壓乙烯 【組成單體】乙烯 【基本特性】高密度聚乙烯是一種不透明白色臘狀材料，比重比水輕，比重為 0.941~0.960，柔軟而且有韌性，但比 LDPE 略硬，也略能伸長，無毒，無味。

　【燃燒特性】易燃，離火后能繼續燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍色，燃燒時會熔融，有液體滴落，無黑煙冒出，同時，發出石蠟燃燒時發出的氣味。

　【主要優點】耐酸堿，耐有機溶劑，電絕緣性優良，低溫時，仍能保持一定的韌性。表面硬度，拉伸強度，剛性等機械強度都高于 LDPE，接近于 PP，比 PP韌，但表面光潔度不如 PP。

　 14 【主要缺點】機械性能差，透氣差，易變形，易老化，易發脆，脆性低于PP，易應力開裂，表面硬度低，易刮傷。難印刷，印刷時，需進行表面放電處理，不能電鍍，表面無光澤。

　【應用場合】用于擠出網箱、立管管材，包裝薄膜，繩索，編織袋，漁網，水管；注塑低檔日用品及外殼，非承載荷構件，膠箱，周轉箱；擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。

　【注塑工藝】HDPE 有數不清的應用，范圍從可重復使用的薄壁飲料杯到 5－gsl 罐，消費國內生產的 HDPE 的 1/5。注塑品級一般熔體指數 5～10，有具有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環境應力開裂應用，如小型發動機燃料箱和 90－gal 垃圾罐。

　一般的 HDPE 熔點為 142℃，分解溫度為 300℃；注塑溫度的可調區間較大。注塑時，一般使用溫度為 180℃--230℃；因是烯烴類塑料，它不吸水，生產時，不需烘干，但為了產品質量，可用 60℃溫度烘干 1hr，以排出浮水；聚乙烯的熔體粘度大，流長比小，薄壁制品可能缺膠，因此，澆口和流道相對較大；制品易帶靜電，表面易吸埃。收縮率為 16‰；溢邊值為 0.05mm。

　供應商及價格：

　茂名石化

　8378 元/噸 韓國 LG 化學

　11076 元/噸 科威特 EQUATE

　8488 元/噸 美國埃克森美孚（沙特）

　7580 元/噸 中石化福建煉化

　7879 元/噸

　12. 玻璃纖維增強聚乙烯

　【英文縮寫】GFRPE 【組成單體】乙烯、玻璃纖維 【主要用途】玻璃纖維增強聚乙烯具有類似于熱塑性工程塑料的特性，可以代替金屬和 ABS、

　 15 尼龍等工程塑料，用作管材、管件、支柱、電器制品、汽車部件。

　【主要優點】耐酸堿，耐有機溶劑，電絕緣性優良，低溫時，仍能保持一定的韌性。表面硬度，拉伸強度，剛性等機械強度都高于 HDPE，材料的熱穩定性也因為玻璃纖維的增強有了一定提高。

　13. 聚氨基甲酸酯 【英文縮寫】PU 【常用俗稱】聚氨酯 【組成單體】二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）、甲苯二異氰酸酯（TDI）、聚丙二醇（PPG）

　【基本特性】一種高分子化合物。1937 年由 O.拜耳等制出此物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大類。他們可制成聚氨酯塑料（以泡沫塑料為主）、聚氨酯纖維（中國稱為氨綸）、聚氨酯橡膠及彈性體。

　軟質聚氨酯（PU）主要是具有熱塑性的線性結構，它比 PVC 發泡材料有更好的穩定性、耐化學性、回彈性和力學性能，具有更小的壓縮變型性。隔熱、隔音、抗震、防毒性能良好。因此用作包裝、隔音、過濾材料。

　硬質 PU 塑料質輕、隔音、絕熱性能優越、耐化學藥品，電性能好，易加工，吸水率低。它主要用于建筑、汽車、航空工業、保溫隔熱的結構材料。聚氨酯彈性體性能介于塑料和橡膠之間，耐油，耐磨，耐低溫，耐老化，硬度高，有彈性。主要用于制鞋工業和醫療業。聚氨酯還可以制作粘合劑、涂料、合成革等。

　【主要優點】具有優良的彈性、伸長率、壓縮強度和柔軟性，以及良好的化學穩定性。此外，聚氨酯泡沫塑料還有優良的加工性、粘合性、絕熱性等性能，屬于性能優良的緩沖材料。而聚氨酯彈性體由于其結構具有軟、硬 2 個鏈段，因此可以通過對分子鏈的設計，賦予材料高強度、韌性好、耐磨、耐油等優異性能，被稱為“耐磨橡膠”的聚氨酯同時具備了橡膠的高彈性和塑料的剛性。

　【應用場合】汽車加工、家具制造加工、石油化工、機械工業、橋梁船舶等

　 16 產業。

　14. 碳纖維復合材料 【英文縮寫】CFRP 【組成單體】有機纖維 【基本特性】碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在 90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。

　碳纖維是由含碳量較高，在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。

　碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的 1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在 3500Mpa 以上，是鋼的 7~9 倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa 亦高于鋼。因此 CFRP 的比強度即材料的強度與其密度之比可達到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而 A3 鋼的比強度僅為 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。

　【主要優點】高強度（是鋼鐵的 5 倍）；出色的耐熱性(可以耐受 2000℃以上的高溫)；出色的抗熱沖擊性；低熱膨脹系數(變形量小)；熱容量小（節能）；比重?。ㄤ摰?1/5）；優秀的抗腐蝕與輻射性能。

　【應用場合】碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。

　碳纖維是 50 年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80 年代初期，高

　 17 性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。

　 非金屬撓性軟管

　非金屬軟管是以纖維增強復合材料作為增強層，和金屬軟管相比，這種新型軟管沒有骨架層（carcass），而且抗拉層和抗壓層材料均為復合材料，這樣整個軟管都是非金屬材料?，F以 Deepflex 公司生產的非金屬軟管為例，如圖 1-8，來說明這種新型軟管的優勢。Deepflex 的產品內徑在 2 英寸到 16 英寸不等，抗壓能力到達 15000psi，耐高溫環境，而且已經可以在 3000m 水深下使用，而金屬軟管最大適用水深為 2000m。國內，文登鴻通管材有限公司承接國家 863 項目——海洋深水非金屬材料復合管研制課題，已經開展了科研攻關和新產品開發。

　除此之外還有很多優點：

　（1）質量輕，比強度高，采用非金屬增強層，質量比金屬增強柔性管輕 25%到 50%，這樣更適合于深水和超深水環境； （2）采用非金屬復合材料層合板，有更好的抗疲勞性能和結構完整性； （3）安裝過程更為輕便，安裝部署成本低，更為經濟； （4）耐高溫、耐腐蝕性好。特別是在和海水等腐蝕環境中，抗疲勞壽命更長； （5）耐磨性能好內壁光滑，提高輸送原油的流動性，更利于原油輸送； （6）整個軟管結構都采用非金屬材料，導熱系數低，保溫性能好。

　工程實際表明，深水環境中，海洋立管主要的兩個挑戰：

　1）較大的軸向拉伸疲勞； 2）內流中硫化氫造成的腐蝕。

　在深水腐蝕環境中，鋼的力學性能會大打折扣，特別是當內流溫度高，含量較大時。由于金屬軟管重量較大，在深水環境中，為了減少軟管收到的軸向拉力，必須要有大量的浮塊綁定在軟管上，因此會造成額外的花費。而非金屬軟管重量輕，抗腐蝕性好，能克服上述缺點。目前，非金屬軟管能夠很好地滿足超深水環境，相對于金屬軟管，優勢明顯，前景較好。

　 18

　圖 1

　 Deepflex 公司非金屬軟管鋪管作業

　下圖是非金屬軟管典型的結構示意圖。由內到外依次為，內襯層（LinerExtrusion）、Anti-Extrusion Layer、環向增強層（Hoop Reinforcement）、防磨層（Anti-Wear Layer/Permeated Gas Flowpath ）

　、 Membrane Extrusion 、 拉 力 增 強 層 （ Tensile Reinforcement）、外套層（Jacket Extrusion）。

　多選用高密度聚乙烯（HDPE）、交聯聚乙烯（XLPE）、尼龍 11（PA-11）、聚偏氟乙烯（PVDF）、耐熱聚乙烯（PE-RT）。

　 19 水上浮筒 浮筒，通過吹塑工藝加工而成，可漂浮在水面上，它采用強韌高分子聚乙烯等材料制成，具有良好的抗侯性及抗沖擊破壞性，能防紫外線、防凍、抗海水化學劑油漬等侵蝕?？呻S著水潮漲落而自動升降，普遍應用于浮橋、浮碼頭等水上浮動平臺項目的建設。另一種浮筒為漂浮在水面上的密閉金屬筒，下部用鐵錨固定，用來系船或做航標等。

　適用范圍：水上平臺、游艇碼頭、水上浮橋、水上休閑平臺、快艇碼頭、浮動碼頭、觀光平臺、水上餐廳、水上樂園、水上木屋、水上舞臺、海上浴場、水上泳池、輪渡、網箱養殖、施工浮標、光伏電站、工程建設和水上娛樂設施等一系列水上工程。

　產品材質采用高分子量高密度合成材料 HMWHDPE（高分子聚乙烯）生產的新型環保材料, 其中還添加抗紫外線物質,富有足夠的韌性、硬度、能經受自然環境變化和低溫侵襲，重量輕、浮力大、耐酸堿、零維護、組合變換靈活、壽命長、顏色鮮艷美觀、抗腐、防凍、防紫外線抗老化、不受海水、化學品、藥劑、油漬及水生物的侵蝕，無污染、不破壞環境，整個浮筒一次成型、無滲水、無存水的問題，并可回收再生利用，已廣泛地在國內外應用。

　 護舷

　護舷（fender）又稱船的護木，是碼頭或船舶邊緣使用的一種彈性緩沖裝置，有木制的、橡膠的。主要用以減緩船舶與碼頭或船舶之間在靠岸或系泊過程中的沖擊力，減小或消除對船舶、碼頭的損壞。

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　通常橡膠護舷根據結構可分為兩大類：實心橡膠護舷（非漂浮型）和漂浮型橡膠護舷。實心橡膠護舷（非漂浮型）是應用歷史較早、應用范圍廣的碼頭船舶防沖撞設備。根據橡膠護舷受力情況可分為剪切型、轉動型和壓縮型等；根據護舷的結構，實心橡膠護舷又可分為D 型、錐形、鼓型、扇形、矩形、圓筒形護舷等等。漂浮型橡膠護舷能夠自由漂浮于水面，根據其內部緩沖介質的不同可分為：充氣型橡膠護舷、填充式橡膠護舷。充氣型橡膠護舷是以壓縮空氣為介質，通過壓縮空氣做功來消耗碰撞能量。泡沫填充式護舷又稱為實心聚氨酯護舷，內部為緩沖介質主要為閉孔發泡材料，例如發泡 EVA、發泡聚氨酯以及發泡橡膠等等。

　觀光船 船體采用玻璃鋼材料來進行制作而成的，因此，具有很高的強度，且重量比較輕，具有很好的耐腐蝕性能，不怕日曬雨淋，外型美觀。電動船表面材料主要是使用高檔樹脂膠衣進行制作的，休閑觀光電動船不僅具有鮮艷靚麗的色澤效果，且使用過程中不會產生褪色等現象，具有經久耐用等特點。玻璃鋼電動船是供公園水域、湖泊、水泊、水庫、水上游樂的理

　 21 想工具。乘員 4-5 人，船體材質玻璃鋼，具有強度高、重量輕、耐腐蝕、不怕日曬雨淋、色彩艷麗、外型美觀的特點。維修方便，沒有污染，可有游客自行駕駛。

　船體采用雙浮聯體設計，穩性好。全玻璃鋼材料制造?？团搶挸?，觀景好。活動棚架，時尚大方。是游玩聚會水上娛樂好選擇。

　深水網箱、海上平臺 深水網箱養殖容量較大，是具有較強的抗風浪、海流性能的海上養殖設施。深水網箱在拓展養殖海域、減輕沿岸環境壓力、提高養殖魚的質量、增加養殖效益等方面已顯示出明顯

　 22 的優勢。深水網箱于海上平臺的框架系統由高強度 HDPE 管材構成，具有良好的強度和韌性。

　防彎器 防彎器（bend stiffener）是一種類似圓錐形的非金屬彎曲限制器，其具體的應用模式如圖 1.4 所示。一般情況下，防彎器可以分為兩段式、三段式以及多段式三種。防彎器一般是由聚氨酯彈性體（polyurethane）制備而成，這種材料具有良好的抗腐蝕、抗老化、抗磨損等優異性能。在防彎器較粗一端的內部，一般都會預埋一個金屬法蘭盤和螺栓，通過螺栓可以將防彎器連接到柔性管纜接頭或浮體上。

　一方面，防彎器可以通過增加柔性管纜的局部剛度，有效地防止柔性管纜在靜態應用時發生過度彎曲。同時，防彎器還可以抑制柔性管纜在動態應用過程中的曲率突變，提高柔性管纜的抗疲勞性能。由于防彎器具有易安裝、占地小、抗疲勞等優秀的特點，因此它是應用最為廣泛的海洋柔性管纜彎曲限制器之一。對于任意一根動態應用的柔性管纜，都需要在其與浮體的連接處安裝防彎器，以保證其在劇烈的風、浪、流等外部荷載的作用下不發生過度彎曲失效以及疲勞失效。

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　防彎器（bend stiffener）為動態限彎裝置，通常由聚氨酯材料制成，有良好的抗腐蝕、耐高溫特性。其可以安裝在立管上部與平臺的連接處，也可以安裝在立管與海底基盤的連接處。其結構為圓錐結構，主要是通過改變立管和防彎器組合結構的剛度，實現了從柔性立管結構到平臺剛性結構之間剛度的過度，防止立管發生過度彎曲。同時，防彎器還可以防止立管在交變載荷作用下的疲勞破壞。由于防彎器整體的結構尺寸會對防彎效果有較大影響。合理的結構型式可以保證結構的防彎效果，同時還要保證防彎器整體結構體積適合安裝，因此在設計時要對其結構進行詳細的設計與分析。

　限彎器 限彎器（bend restrictor）在功能上與喇叭口相同，它是用來防止海洋柔性管纜發生過度彎曲導致彎曲破壞的彎曲限制器之一。一般地，根據所選用材料可將限彎器分為金屬限彎器、聚合物限彎器以及混合型限彎器三類，其中金屬限彎器所用材料一般為高碳鋼材料，而聚合物限彎器所用材料與防彎器類似，也是聚氨酯彈性體。但是由于防彎器和限彎器在功能上的要求不同，對于它們的材料性能要求也大相徑庭。

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　 VIV 抑制裝置 抑制立管可通過改變結構物表面形狀或在結構物表面附加其他裝置來破壞漩渦的形成，從而抑制渦激振動，目前國際上主要采用這種方法抑制渦激振動。抑振裝置材料多為聚氨酯或碳纖維復合材料。

　不同的被動控制裝置破壞尾流區漩渦脫落的形式也不同，1981 年，Zdravkovich 將被動控制裝置分為三大類：

?。?）表面突出裝置，例如螺旋導板、月牙肋和球形突起等。

?。?）覆蓋物，例如軸向桿、軸向板和紗網等。

?。?）尾流翼面，例如整流罩、導流板和飄帶等。

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