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1、工程材料非金属材料第1页，本讲稿共14页第4章 高分子材料4.1 工程塑料 P P248256 2482564.1.1 塑料的组成塑料是以合成树脂为主要成分，适当加入填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂，在一定温度、压力下塑制成型的高分子有机材料。合成树脂 人工合成的高分子化合物，是塑料的基本原料，起着胶粘作用，能将其他组分胶结成一个整体，并决定塑料的基本性能。添加剂 添加剂 填 填料 料 在 在塑 塑料 料中 中主 主要 要起 起增 增强 强作 作用 用。通 通常 常填 填料 料的 的加 加入 入量 量为 为20 20 50 50。主 主要 要是一些在塑料配方中相对 是一些在塑料配方中
2、相对呈惰性的粉状材料或纤维材料。呈惰性的粉状材料或纤维材料。固化剂与树脂起化学作用，形成不溶的交联网状结构，为得到热固性塑料，则需加入固化剂。增 增塑 塑剂 剂 改 改进 进塑 塑料 料的 的可 可塑 塑性 性、柔 柔软 软性 性，降 降低 低其 其刚 刚性 性和 和脆 脆性 性，并 并使 使塑 塑料 料易 易于 于加 加工 工成 成型。型。稳定剂防止塑料在加工和使用过程中，因受热、氧气和光线作用而变质分解，以延长塑料的使用寿命。第2页，本讲稿共14页第4章 高分子材料 P P248256 2482564.1.2 塑料的分类受热行为热塑性塑料热固性塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的
3、塑料。代表性材料:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯等。因受热或其他条件能固化成不溶不熔性物料的塑料。代表性材料:酚醛塑料、环氧塑料、氨基树脂、有机硅塑料等。使用特点通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料及氨基树脂等。工程塑料：一般指性能优良，能承受一定外力作用和具有较高的机械强度，适用做工程材料或结构材料的塑料。如：聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚甲醛、聚砜等特种塑料：一般指具有特种功能，应用于特殊要求的塑料。如：医用塑料、导电塑料等第3页，本讲稿共14页种类名称 性能及用途热塑性塑料聚乙烯（PE）塑料瓶,软塑料管,电缆包覆聚
4、丙烯（PP）齿轮,仪表盒,电线包覆聚氯乙烯（PVC）贮槽,塑料管,电缆套管聚苯乙烯（PS）车辆灯罩,电子设备外壳 ABS塑料丙烯腈、丁二烯和苯乙烯 的三元共聚物汽车挡泥板,电机外壳聚酰胺（PA）尼龙属于缩聚合成树脂，具有突出的耐磨性和自润滑性能并有良好的机械性能，吸水性高轴承、螺纹连接件 聚甲醛（POM）耐疲劳性能最高，干摩擦系数低且稳定 化工容器,塑料手表零件 聚碳酸酯（PC）誉为“透明金属”，透光性最好 航空挡风玻璃,帽盔常用工程塑料4.1.第4页，本讲稿共14页种类名称 性能及用途热塑性塑料 聚四氟乙烯誉为“塑料王”，耐高温、低温性能最优良，且吸水性及摩擦系数低，但最难成型 耐蚀、耐磨、
5、密封件聚砜（PSF）比聚四氟乙烯更具优良耐高、低温性能 高温轴承材料等聚甲基丙烯酸甲酯 俗称“有机玻璃”，透光性最好。电视屏幕等热固性塑料 酚醛塑料（PE）常用电气绝缘材料不宜做食物器皿 环氧塑料（EP）有某些毒性塑料模具,精密模具常用工程塑料4.1.第5页，本讲稿共14页第4章 高分子材料4.2 合成纤维常用合成纤维4.2 商品名称 化学名称 应用涤纶（的确良）聚酯纤维 渔网锦纶（尼龙）聚酰胺纤维 降落伞腈纶 聚丙烯腈 棉衣维纶 聚乙烯醇 过滤布丙纶 聚丙烯 军用被服氯纶 氯乙烯 劳保用品 P P 表 表-第6页，本讲稿共14页4.合成橡胶1、橡胶的分类1）天然橡胶2）合成橡胶通用：丁苯、顺
6、丁、氯丁特种：丁腈、硅、氟2、橡胶的组成1）生胶2）硫化剂3）硫化促进剂4）补强填充剂第4章 高分子材料使用硫化剂的目的是：通过交联变塑性生胶为弹性胶 第7页，本讲稿共14页种类名称 用途通用橡胶丁苯橡胶 目前合成橡胶中产量最大，应用最广；常用汽车轮胎原料 顺丁橡胶 耐磨、用于轮胎、鞋底等氯丁橡胶 俗称“万能橡胶”特种橡胶丁腈橡胶 常用耐油密封元件的材料 硅橡胶 耐高温和耐低温,使用温度最宽氟橡胶 高的耐腐蚀性 3、常用合成橡胶第4章 高分子材料第8页，本讲稿共14页1.4 陶瓷材料的结构与性能1.4.1 陶瓷材料的结构粘土石英长石 加热、烧结冷却晶体相玻璃相气相陶瓷决定陶瓷的性能传统陶瓷材料
7、的主要原料为：粘土、石英、长石。它们的作用是：在坯料中起塑化与粘合作用，其中长石含量过高可能会造成陶瓷耐热性能较差第9页，本讲稿共14页 晶体相:主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物等三种。（其中硅 酸盐是传统陶瓷的主要晶体相）晶体相的结合键分别为离子键与共价键。特种陶瓷中氧化物主要是离子键；碳化物主要是共价 键 玻璃相:成分为氧化硅及其他氧化物。其作用是将晶体相粘结起 来，阻止晶体长大，形成玻璃特性。气相:陶瓷内部组织残留下来的孔洞，形成机理复杂，破坏 强度。1.4 陶瓷材料的结构与性能1.4.1 陶瓷材料的结构1.4.1 陶瓷材料的性能刚度、硬度、强度均很高，最大缺点是但塑性很差。第10页，本讲
8、稿共14页第5章 陶瓷材料陶瓷材料的定义各种无机非金属材料的通称陶瓷材料的分类玻璃玻璃陶瓷工程陶瓷工程陶瓷普通陶瓷特种陶瓷属于烧制成型的陶瓷 常用耐火材料如Al2O3，用于高温坩埚如SiC，用于砂轮磨料如Si3N4，用于转子叶片 氮化物陶瓷日用陶瓷工业陶瓷氧化物陶瓷碳化物陶瓷硼化物陶瓷第1 1页，本讲稿共14页第6章 复合材料复合材料的定义 两种及两种以上的物理、化学性质不同的物质，经过一定方法得到的一种新的多相固体材料。复合材料的分类按性能高低分按产生方式分按基体相的种类分按增强相的种类分按增强相的形态分按用途分普通、先进天然（如：木材）、人工聚合物基、金属基、陶瓷基、石墨基、混凝土基结构、
9、功能、智能颗粒增强、晶须增强、纤维增强零维、一维、二维、三维第12页，本讲稿共14页 在纤维增强复合材料中：纤维强度应该高于基体材料强度 纤维与基体材料的热膨胀系数应该接近 纤维直径越细则增强效果越明显6.1复合材料的复合原则6.1.1 纤维增强复合材料 按增强相的形状来划分颗粒增强材料属于：按增强相的形状来划分颗粒增强材料属于：零维增强相复合 零维增强相复合 材料 材料 在颗粒复合材料中应该根据要求选择合适的颗粒直径6.1.2 颗粒增强复合材料第13页，本讲稿共14页6.2复合材料的性能特点复合材料突出的优点：比强度高、抗疲劳性能好、高温性能好、耐磨减振但不包括：硬度高 6.3非金属基复合材料 热固性玻璃钢：是用于制造汽车车身的合适材料 碳纤维树脂复合材料：是用于制造火箭机架的合适材料 硼纤维树脂复合材料：是用于制造直升机螺旋桨叶的合适材料聚合物基复合材料的应用：陶瓷基复合材料的应用：采用陶瓷基复合材料目的主要是克服陶瓷材料脆性高的缺点 第14页，本讲稿共14页