第十一章 非金屬材料

1、高分子材料高分子材料 塑料、橡膠、纖維、塑料、橡膠、纖維、 黏結(jié)劑黏結(jié)劑陶瓷材料陶瓷材料 玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料復(fù)合材料復(fù)合材料 1+12第十一章第十一章 非金屬材料非金屬材料高分子材料高分子材料 高分子材料是由高分子材料是由成千上萬成千上萬個小分子個小分子單體單體通過通過聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)以以共價鍵共價鍵結(jié)合起來的結(jié)合起來的長鏈分子而構(gòu)成的。長鏈分子而構(gòu)成的。分子量很大，分子量很大，103 107CHHCHHCHHCHHC2H4乙烯乙烯CH2n聚乙烯聚乙烯 天然高分子材料天然高分子材料 松香、天然纖維、蛋白松香、天然纖維、蛋白質(zhì)、天然橡膠。質(zhì)、天然橡膠。 人工合成

2、高分子材料人工合成高分子材料 塑料、合成橡膠、塑料、合成橡膠、合成纖維（滌綸等）。合成纖維（滌綸等）。11.1 塑料和橡膠塑料和橡膠 一、塑料一、塑料 塑料：以合成塑料：以合成高分子化合物高分子化合物（樹脂）為主要組分，（樹脂）為主要組分，加入各種添加劑所組成的高分子材料及制成品的加入各種添加劑所組成的高分子材料及制成品的總稱?？偡Q。 1、塑料的組成、塑料的組成 樹脂：塑料的主要組成部分，對樹脂：塑料的主要組成部分，對塑料性能塑料性能起決定起決定性作用。性作用。 添加劑：增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著添加劑：增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等。色劑、發(fā)泡劑、催

3、化劑、阻燃劑等。 1.塑料的特性塑料的特性 質(zhì)量輕質(zhì)量輕比強度大比強度大耐蝕性好耐蝕性好絕緣性好絕緣性好吸振和消聲效能高吸振和消聲效能高易于加工成型易于加工成型導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大減摩、耐磨性差異大減摩、耐磨性差異大耐熱及老化問題耐熱及老化問題 2.塑料的組成塑料的組成 按組成不同：單組分塑料、多組分塑料按組成不同：單組分塑料、多組分塑料 單組分塑料：有機玻璃單組分塑料：有機玻璃 多組分塑料：樹脂多組分塑料：樹脂+添加劑添加劑目前常用樹脂：目前常用樹脂： 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成樹脂（直接聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成樹脂（直接做塑料）做塑料） 酚醛樹脂、氨基

4、樹脂等合成樹脂，加添加劑做成酚醛樹脂、氨基樹脂等合成樹脂，加添加劑做成塑料塑料 （一）填充料（一）填充料 又稱填充劑或填料。又稱填充劑或填料。 改善塑料制品某些性質(zhì)（提高塑料制品的改善塑料制品某些性質(zhì)（提高塑料制品的強度、硬度和耐熱性以及降低成本）。強度、硬度和耐熱性以及降低成本）。 填料在塑料組成材料中約占填料在塑料組成材料中約占20%-50%。 纖維填料可提高塑料的結(jié)構(gòu)強度；石棉填纖維填料可提高塑料的結(jié)構(gòu)強度；石棉填料可改善塑料的耐熱性；云母填料能增強料可改善塑料的耐熱性；云母填料能增強塑料的電絕緣性；石墨、二硫化鉬填料可塑料的電絕緣性；石墨、二硫化鉬填料可改善塑料的磨擦和耐磨性能等。改善

5、塑料的磨擦和耐磨性能等。 （二）增塑劑（二）增塑劑 提高可塑性和制品的柔韌性、彈性提高可塑性和制品的柔韌性、彈性等，在塑料制品的生產(chǎn)、加工時要加入等，在塑料制品的生產(chǎn)、加工時要加入少量的增塑劑。少量的增塑劑。 常用的有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲常用的有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等。酸二辛酯等。 （三）固化劑（三）固化劑 固化劑又稱硬化劑或熟化劑。固化劑又稱硬化劑或熟化劑。 作用：使樹脂具有熱固性，在加工過程中使樹作用：使樹脂具有熱固性，在加工過程中使樹脂硬化。脂硬化。 （四）穩(wěn)定劑（四）穩(wěn)定劑 提高樹脂在受熱和光作用時的穩(wěn)定性，抑制老提高樹脂在受熱和光作用時的穩(wěn)定性，抑制老化速度，延長

6、使用壽命?；俣?，延長使用壽命。 如抗氧劑（酚類化合物等）、光屏蔽劑（炭黑如抗氧劑（酚類化合物等）、光屏蔽劑（炭黑等）、紫外線吸收劑（等）、紫外線吸收劑（2-羥基二苯甲酮、水楊酸苯羥基二苯甲酮、水楊酸苯酯等）、熱穩(wěn)定劑（硬脂酸鋁等）。酯等）、熱穩(wěn)定劑（硬脂酸鋁等）。 （五）潤滑劑（五）潤滑劑 防止塑料粘附在設(shè)備或模具上防止塑料粘附在設(shè)備或模具上 常用潤滑劑：硬酯及其鹽常用潤滑劑：硬酯及其鹽 （六）抗靜電劑（六）抗靜電劑 減少靜電，使制品不易吸塵減少靜電，使制品不易吸塵 （七）阻燒劑（七）阻燒劑 使難燃燒或不燃燒使難燃燒或不燃燒3.塑料的分類塑料的分類 1）按性能和成型特點分：）按性能和成型特點

7、分： (1)熱塑料性塑料熱塑料性塑料 特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，如聚乙烯等。硬化的塑料，如聚乙烯等。 可回收利用可回收利用 (2)熱固性塑料熱固性塑料 受熱或其他條件下能固化或具有不溶受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料等。（熔）特性的塑料，如酚醛塑料等。 不可回收利用不可回收利用 2）按用途分：）按用途分： 通用塑料通用塑料 一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價格便宜一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價格便宜的塑料。的塑料。 通用塑料有五大品種，即聚乙烯通用塑料有五大品種，即聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚丙烯(PP)、

8、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PTFE)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)及及ABS。它。它們都是熱塑性塑料。們都是熱塑性塑料。 工程塑料工程塑料 能承受一定外力作用，具有良好的機械性能和耐高、能承受一定外力作用，具有良好的機械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，主要有聚甲醛、聚酰低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，主要有聚甲醛、聚酰胺（尼龍）和胺（尼龍）和ABS塑料。塑料。 （1） 聚乙烯聚乙烯(PE) 由乙烯單體聚合而成。由乙烯單體聚合而成。 根據(jù)合成方法不同根據(jù)合成方法不同, 分為高壓、中壓和低壓三種。分為高壓、中壓和低壓三種。 高壓聚乙烯高壓聚乙烯 相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度和密度較低，質(zhì)地柔軟。相對分子質(zhì)量、結(jié)晶

9、度和密度較低，質(zhì)地柔軟。 制作塑料薄膜、軟管和塑料瓶等。制作塑料薄膜、軟管和塑料瓶等。 低壓聚乙烯低壓聚乙烯 質(zhì)地剛硬，耐磨性、耐蝕性及電絕緣性較好。質(zhì)地剛硬，耐磨性、耐蝕性及電絕緣性較好。 制造塑料管、板材、繩索以及承載不高的零件，制造塑料管、板材、繩索以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等。如齒輪、軸承等。PE管材管材保鮮膜保鮮膜（2）最鮮艷且成形性特好）最鮮艷且成形性特好的塑料的塑料聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）特點：極易染成鮮艷顏色、特點：極易染成鮮艷顏色、透明度好，有光澤透明度好，有光澤應(yīng)用：各類電器配件、殼應(yīng)用：各類電器配件、殼體、一般光學(xué)儀器、燈罩、體、一般光學(xué)儀器、燈罩、玩具、建筑廣告

10、裝飾板、玩具、建筑廣告裝飾板、磁帶盒、筆桿等磁帶盒、筆桿等（3）最輕且價廉的塑料）最輕且價廉的塑料聚丙烯（聚丙烯（PP）特點：特點：力學(xué)性能、耐熱性（力學(xué)性能、耐熱性（150）最高，密度最低，）最高，密度最低，但低溫脆性大。無毒無味。但低溫脆性大。無毒無味。應(yīng)用：應(yīng)用：汽車上儀表盤、方向盤等；以及日用的微波汽車上儀表盤、方向盤等；以及日用的微波爐餐具、椅子、安全帽；電器方面電話機、電視機爐餐具、椅子、安全帽；電器方面電話機、電視機外殼；外殼；PP膜可作香煙、食品的包裝膜、包裝帶等。膜可作香煙、食品的包裝膜、包裝帶等。聚丙烯制成電容器外皮聚丙烯制成電容器外皮 聚丙烯管子聚丙烯管子（4）強韌易成形

11、的白色塑料）強韌易成形的白色塑料ABS：丙烯腈、丁二：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯烯、苯乙烯 性能：較高的強度和沖擊韌性，良好的耐熱性、耐性能：較高的強度和沖擊韌性，良好的耐熱性、耐磨性和耐蝕性，易加工成型，尺寸穩(wěn)定。磨性和耐蝕性，易加工成型，尺寸穩(wěn)定。 應(yīng)用：電視機、洗衣機、計算機等殼體；汽車上儀應(yīng)用：電視機、洗衣機、計算機等殼體；汽車上儀表盤、方向盤、擋泥板、手柄等，也可用于化工管道、表盤、方向盤、擋泥板、手柄等，也可用于化工管道、板材等板材等摩托車擋泥板摩托車擋泥板（5）聚酰胺）聚酰胺(PA，俗稱，俗稱尼龍尼龍) 良好的韌性，強度較高良好的韌性，強度較高(因吸水不同而異因吸水不同而異)； 具有

12、優(yōu)異的耐磨性和自潤滑性能；具有優(yōu)異的耐磨性和自潤滑性能； 耐蝕性好，如耐水、油、一般溶劑、許多化耐蝕性好，如耐水、油、一般溶劑、許多化學(xué)藥劑，抗霉、抗菌，無毒；學(xué)藥劑，抗霉、抗菌，無毒； 成形性能也好。成形性能也好。 應(yīng)用：汽車離合器踏板軸襯套、橫拉桿球頭碗、應(yīng)用：汽車離合器踏板軸襯套、橫拉桿球頭碗、鋼板彈簧銷襯套、轉(zhuǎn)向器襯套、喇叭鈕蓋、油管鋼板彈簧銷襯套、轉(zhuǎn)向器襯套、喇叭鈕蓋、油管及正時齒輪等。及正時齒輪等。（6）塑料王）塑料王聚四氟乙烯聚四氟乙烯 化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性(是當(dāng)今世界上耐是當(dāng)今世界上耐腐蝕腐蝕性能最佳材料之一，除熔融金屬鈉和液性能最佳材料之一，除熔融金屬鈉和

13、液氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在王水王水中煮中煮沸也不起變化沸也不起變化) 化學(xué)穩(wěn)定性超過玻璃、陶瓷和不銹鋼，有化學(xué)穩(wěn)定性超過玻璃、陶瓷和不銹鋼，有“塑料王塑料王”的美稱。的美稱。缺點：缺點：強度低，加熱到強度低，加熱到390度時會分解出劇毒度時會分解出劇毒氣體，加工性差氣體，加工性差 氟塑料制隔膜閥氟塑料制隔膜閥氟塑料制管道補償器氟塑料制管道補償器應(yīng)用：應(yīng)用：減摩密封件，如自潤滑軸承、耐磨片、減摩密封件，如自潤滑軸承、耐磨片、密封環(huán)、閥座、活塞環(huán)等密封環(huán)、閥座、活塞環(huán)等 耐蝕泵、過濾板、管、閥門接頭等。耐蝕泵、過濾板、管、閥門接頭等。（7）聚砜）聚砜 性能：機械

14、性能好，耐熱性、絕緣性好，性能：機械性能好，耐熱性、絕緣性好，化學(xué)穩(wěn)定性高?；瘜W(xué)穩(wěn)定性高。 應(yīng)用：分電器蓋、儀表盤、風(fēng)扇罩應(yīng)用：分電器蓋、儀表盤、風(fēng)扇罩 車燈反光鏡車燈反光鏡 有機玻璃頂棚有機玻璃頂棚（9）聚甲基丙烯酸甲酯）聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 俗稱有機玻璃。俗稱有機玻璃。 有機玻璃的透明度比無機玻璃還高有機玻璃的透明度比無機玻璃還高, 透光率達透光率達92%; 密度只有無機玻璃的一半密度只有無機玻璃的一半, 為為1.18 g/cm3。 機械性能比普通玻璃高得多機械性能比普通玻璃高得多(與溫與溫度有關(guān)度有關(guān))。 制造儀表護罩、外殼、光學(xué)元件、透制造儀表護罩、外殼、光學(xué)元件、透鏡等。鏡等

15、。（8）第一種熱塑性的全能塑料）第一種熱塑性的全能塑料聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）應(yīng)用應(yīng)用：常溫常壓下的容器、板材、管道；建筑上制作門窗、：常溫常壓下的容器、板材、管道；建筑上制作門窗、天花板、電線套管、墻紙；純天花板、電線套管、墻紙；純PVC透明，氣密性好，用于飲透明，氣密性好，用于飲料、藥品、化妝品的硬質(zhì)外包裝；料、藥品、化妝品的硬質(zhì)外包裝；PVC軟塑料常用于農(nóng)用薄軟塑料常用于農(nóng)用薄膜、雨衣、桌布；另外還大量用于電線絕緣護套、插頭插座膜、雨衣、桌布；另外還大量用于電線絕緣護套、插頭插座殼、玩具、密封條等。殼、玩具、密封條等。用途最廣的通用塑料。用途最廣的通用塑料。橡膠是一種具有極高彈性及低

16、剛度的高分子材料。橡膠是一種具有極高彈性及低剛度的高分子材料。性能特點：高彈性、伸縮性好、吸振、絕緣、良好性能特點：高彈性、伸縮性好、吸振、絕緣、良好耐磨性和絕緣性。耐磨性和絕緣性。缺點：易老化，表現(xiàn)為喪失彈性、變硬、變脆、發(fā)缺點：易老化，表現(xiàn)為喪失彈性、變硬、變脆、發(fā)黏、龜裂。黏、龜裂。二、橡膠二、橡膠（1）最早應(yīng)用的橡膠）最早應(yīng)用的橡膠天然橡膠（天然橡膠（NR）應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、氣球及醫(yī)療衛(wèi)應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、氣球及醫(yī)療衛(wèi)生品等。生品等。（2）產(chǎn)量最大的合成橡膠）產(chǎn)量最大的合成橡膠丁苯橡膠（丁苯橡膠（SBR）特點：同天然橡膠相比質(zhì)地均勻、成本低、耐磨性特點：同

17、天然橡膠相比質(zhì)地均勻、成本低、耐磨性及氣密性好，抗撕裂和耐老化性也較好，但強度和及氣密性好，抗撕裂和耐老化性也較好，但強度和彈性差。彈性差。應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、硬質(zhì)膠輪等，應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、硬質(zhì)膠輪等，改性后可替代天然橡膠。改性后可替代天然橡膠。 機械和汽車工業(yè)中橡膠的用途：機械和汽車工業(yè)中橡膠的用途： 1）動、靜密封件，如旋轉(zhuǎn)軸密封、管接口密封）動、靜密封件，如旋轉(zhuǎn)軸密封、管接口密封 2）減振防振件，如機座減振墊片，汽車底盤橡）減振防振件，如機座減振墊片，汽車底盤橡膠彈簧膠彈簧 3）傳動件，如三角帶）傳動件，如三角帶 4）運輸膠帶、管道）運輸膠帶、管道 5）電線

18、、電纜和電工絕緣材料）電線、電纜和電工絕緣材料 6）各種輪胎）各種輪胎石英玻璃唐三彩11.2 陶瓷材料陶瓷材料 陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料、磚瓦、水陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料、磚瓦、水泥、石灰、石膏等的統(tǒng)稱。泥、石灰、石膏等的統(tǒng)稱。 按成分和用途分：按成分和用途分： 普通陶瓷普通陶瓷 特種陶瓷特種陶瓷 金屬陶瓷金屬陶瓷普通陶瓷普通陶瓷: 又稱傳統(tǒng)陶瓷，其原料是天然的硅酸鹽又稱傳統(tǒng)陶瓷，其原料是天然的硅酸鹽產(chǎn)物，如粘土、長石、石英等。這類陶瓷又稱硅產(chǎn)物，如粘土、長石、石英等。這類陶瓷又稱硅酸鹽陶瓷，例如日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、酸鹽陶瓷，例如日用陶瓷、建筑陶瓷、絕緣陶瓷、化工陶瓷等?；ぬ沾?/p>

19、等。 特種陶瓷特種陶瓷: 原料是人工合成的金屬氧化物、碳化物、原料是人工合成的金屬氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等。特種陶瓷與普通陶氮化物、硅化物、硼化物等。特種陶瓷與普通陶瓷的主要區(qū)別在于原料是專門制備的高純度化工瓷的主要區(qū)別在于原料是專門制備的高純度化工原料，在產(chǎn)品的制備上突破了傳統(tǒng)工藝而采用現(xiàn)原料，在產(chǎn)品的制備上突破了傳統(tǒng)工藝而采用現(xiàn)代新技術(shù)，因而具有一些獨特的優(yōu)異性能。代新技術(shù)，因而具有一些獨特的優(yōu)異性能。金屬陶瓷：金屬陶瓷： 由金屬和陶瓷組成的非均質(zhì)合成材料。由金屬和陶瓷組成的非均質(zhì)合成材料?？勺龀晒ぞ卟牧稀⒏邷夭牧虾湍臀g材料。可做成工具材料、高溫材料和耐蝕材料。二、陶瓷的性能及