有机玻璃和玻璃哪个贵

航空玻璃的特性

航空玻璃是指飞机驾驶员、领航员前⾯的风挡玻璃，飞机机尾炮塔上的防弹玻璃和航测飞机照相舱窗玻璃等。航空玻璃

是由⽆机硅酸盐玻璃与有机透明材料复合⽽成，是飞机上重要的光学结构件。根据各种飞机的技术要求，它必须具有多

种功能。⼀是作为飞机的结构件，必须具有⾜够的强度，以承受飞机座舱压⼒、⽓动载荷、机体结构载荷等；⼆是作为

透明观察窗，必须具有良好的光学性能；三是必须具有使⽤可靠性和长的使⽤寿命。此外，有些飞机的玻璃，还要求具

有防弹、抗鸟撞的安全性以及防冰去霜、隐⾝等功能。

可以看出航空玻璃是⼀种要求⾮常⾼的特殊玻璃材料，其中航空有机玻璃更是全世界航空玻璃材料的主⼒。

航空有机玻璃以甲基丙烯酸甲酯为主要原料，加⼊少量助剂，在引发剂作⽤下，经本体聚合制得的透明板材。航空有机

玻璃是指⽤于飞机座舱盖、风挡、机舱、舷窗等部位的⼀种有机透明结构材料；它是以甲基丙烯酸甲酯为主体，⽤本体

聚合⽅法制得的板状产品，经成型加⼯制成透明件后，安装到飞机上。

1、航空有机玻璃的发展历程

飞机风挡在20世纪20年代⽤平板退⽕玻璃，30年代⽤曲⾯复合玻璃，中间胶层为纤维素酯类，40年代⽤热淬⽕玻璃，

中间胶层⽤聚⼄烯醇缩丁醛，50年代以后采⽤有机玻璃或钢化玻璃-多层塑料复合结构风挡。

飞机座舱盖最早使⽤硝酸纤维素、醋酸纤维素⼀类塑料作透明材料，这类塑料容易发黄，⽽且不耐磨。浇注PMMA（聚

甲基丙烯酸甲酯）板材由于密度⼩，具有优良的光学透明性、耐候性、较⾼的物理机械性能、易于加⼯成型等特

点，1937年装在飞机风挡上。40年代初开始⽤于制造飞机座舱盖。最初使⽤增塑的PMMA，如美国Rohm&Haas公司⽣

产的PlexiglasI，这类有机玻璃⼀般⽤于亚⾳速飞机。

（亚⾳速飞机）

由于作战的需要，军⽤战⽃机逐渐向⾼空、⾼速、多⽤途、短距离垂直起降⽅向发展。作为飞机风挡、座舱盖的⼤⾯积

透明结构材料的有机玻璃，裸露于⼤⽓中，且位于飞机飞⾏时产⽣⽓动热的前缘，其性能也要与之相适应。超⾳速飞机

⼀般在15000～20000m的⼤⽓对流层飞⾏，座舱盖所⽤的透明材料，必须承受相应的温度。

随着超⾳速飞机的出现(例如F-102，MG-21)，研制出了未增塑的PMMA，如美国的PlexiglasⅡ，前苏联的CT-1。为了制

造马赫数(M)超过2的⾼速飞机座舱盖，美国Rohm&Haas公司研制出了改性丙烯酸透明塑料Plexiglas-55，它属于

MMA（甲基丙烯酸甲酯）和其他化合物共聚的微交联聚合物，可以应⽤在M=2．3以下的飞机上。这种材料含有亲⽔性

共聚组分，吸⽔性较⼤。此后德国、美国等⼜研制了⼀种低吸湿性的交联有机玻璃，如PlexiglasGS249、Poly84等。

为适应⾼速飞机的需要，前苏联研制了MMA与其他化合物共聚的耐热有机玻璃2．55及含有热稳定剂的T2-55。随着飞

机飞⾏速度的进⼀步提⾼(例如⽶格25、29等，M=2.8～3.0)，前苏联⼜研制了耐热性更⾼的CO-180、CO-200有机玻

璃。⽽美国则研制了聚碳酸酯(PC)，这种材料具有较⾼的⼯作温度、较好的冲击韧性。

（聚碳酸酯PC）

第⼆次世界⼤战后，为了解决飞机透明件的银纹问题，提⾼风挡的抗鸟撞能⼒及防⽌座舱盖的突然爆破，由美国国家航

空咨询委员会(NACA)发起研制定向有机玻璃，苏联也于1951年起开展有机玻璃拉伸定向⽅⾯的研究⼯作。定向有机玻

璃，即将有机玻璃加热到玻璃化温度以上，然后进⾏拉伸或压缩，使杂乱⽆章的⼤分⼦沿拉伸⽅向有序排列，从⽽提⾼

了有机玻璃的韧性，在防⽌裂纹扩展和银纹的产⽣⽅⾯都有很⼤的改进，因⽽逐渐代替了⾮定向有机玻璃，并被世界各

国普遍采⽤。

2、有机玻璃与普通玻璃的区别

有机玻璃跟普通玻璃看来像是⼀家⼈，事实上它们是完全不相同的两家。普通玻璃的结构是硅酸盐，但有机玻璃的“⽗

母”却是丙酮、甲醇、硫酸以及氰化氢。

有机玻璃性格⼀般⽐普通玻璃倔强得多。它的密度尽管⽐普通玻璃⼩⼀半，但不像玻璃那样容易破碎。它的透明度⼗分

好，晶莹剔透，并且具有很好的热塑性，把它加热，就能任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板，正由于它有惹⼈喜爱

好，晶莹剔透，并且具有很好的热塑性，把它加热，就能任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板，正由于它有惹⼈喜爱

的外貌以及性格，所以它的⽤途很⼴。

喷⽓式飞机在云端⾼速飞⾏时，经常会遇到剧烈的振动以及温度的突变和⽓流的压⼒等特别情况，这对飞机座舱的窗玻

璃就是严峻的考验。⽽可以经受这种考验的是有机玻璃。假如是战⽃机，在追击敌⼈时，有机玻璃被⼦弹打中，它也不

会整块破裂，⽽只穿⼀⼩孔，这样就不会再发⽣类似玻璃碎⽚伤⼈的事故。

普通玻璃的厚度超过15厘⽶，就会变成翠绿⼀⽚，并且隔着玻璃没法看清东西。有机玻璃隔着1⽶厚，还可以清晰地看

清对⾯的东西。因为它的透光性能相当好，再加上紫外线也可以穿透，所以常⽤来制造光学仪器。

有机玻璃另外有⼀个令⼈惊异的性能，⼀条弯曲的有机玻璃棒，只要弯度⼩于48度，光线就可以沿着它，像⽔通过⽔管

⼀样投射过来。光线可以⾛弯路，多么有趣!利⽤这个绝技，它就变成了制造外科传光玻璃仪器的珍品。因此，医⽣在⼿

术室动⼿术的时候，就不⽤担⼼看不清楚了。

有机玻璃既轻巧，⼜坚韧，化学性⼜相当稳定，受热⽽且有可塑性，因此它的⽤途⼗分⼴泛。

假如在有机玻璃的原料中适当加⼀些染料，就能根据⼈们的需要制成红的、绿的以及紫的……五光⼗⾊的彩⾊有机玻璃

了。

⼀个冷知识：飞机上的窗户为什么是椭圆形的？

為了使⾶機適合在更⾼的⾼度⾶⾏，航空公司也做出不少設計上的更改。像是機艙必須加壓，以便乘客能夠在⾼空上呼

吸。再來，⾶機都是圓柱形的，以承受額外增加的內部壓⼒。

⼀个正⽅形的窗户会在墙上弄出4个90°的凹槽，也就创造了4个脆弱的部分。从⼯程的⾓度来说，那些尖锐的⾓（或者

叫巧克⼒凹槽）叫做应⼒集中点。在飞机坠毁事件中，窗户⾓的点因应⼒集中，会⽐其余部分承受约两到三倍的压⼒，

因此很容易断裂。

假如你是飞机设计者，你会怎么改造它？仔细观察的话，可以看到现在每⼀扇飞机窗户都是圆⾓的。曲线将压⼒分散到

曲线上的每⼀点上，⽽不是像直⾓那样将压⼒集中到⼀点。

当然，近年来随着科技的发展，从上世纪航空科技萌芽阶段的单板材料到现在的航空复合材料，航空玻璃材料也在不断

更新换代，不管材料如何变化，安全问题⼀直是新型材料必须过的⼀道坎，在各种对于新型材料的安全考核中，抗冲击

性实验必不可少，因为它如果不能保障有可能会带来严重的后果。

现今塑料已经成为⼀类不可或缺的材料，被⼴泛⽤于电⼦、汽车、建筑、装饰等⾏业。特别是在国家提倡“以塑代钢、

以塑代⽊”以建设节约型、环保型社会之后，就对其提出了更加⼴泛和苛刻的要求。⽽单⼀的聚合物材料往往难以满⾜

要求，这就需要继续开发合成新型聚合物材料或对现有聚合物进⾏改性。其中，共混改性是⼀种⾮常有效、相对简单的

途径，越来越引起⼈们的兴趣和重视。

以α–磷酸锆(α–ZrP)为刚性研磨介质，超⾼分⼦量聚⼄烯(PE–UHMW)为抗冲改性剂，聚碳酸酯(PC)作为基体材

料，通过母粒法(两步熔融共混法)制备了⾼抗冲⾼模量复合材料。研究了PE–UHMW添加量及⼏种⽆机填料对复合

材料⼒学性能及微观结构的影响。结果表明，当PE–UHMW含量为8份、α–ZrP含量为2份时，复合材料的冲击强

度、弯曲弹性模量达到最⼤值。α–ZrP的加⼊还使复合材料的其它⼒学性能得到了⼀定程度改善。经扫描电⼦显微镜分

析明，α–ZrP的加⼊起到了助分散的作⽤，促进了PE–UHMW在基体树脂中的均匀散，所以冲击性能得到进⼀步提

⾼。