10--《工程材料》第十章

1、主编：东南大学 戴枝荣 张远明 主讲：张 建 学时：54 工工 程程 材材 料料 （工程材料及机械制造基础（工程材料及机械制造基础） 第一节第一节 高分子材料的基础知识高分子材料的基础知识 图 乙烯类高聚物的构型 （a）全同立构； （b）间同立构； （c）无规立构 图 非晶聚合物的温度-变形曲线 图 完全结晶高聚物的温度-变形曲线 类别 名称 （代号） 主要特性用途举例 热 塑 性 塑 料 聚乙烯 (PE) 高压聚乙烯柔软、透明、无毒；低压聚 乙烯刚硬、耐磨、耐蚀，电绝缘性较好 高压聚乙烯：薄膜、软管、塑料瓶；低压 聚乙烯：化工设备、管道、承载不高的齿 轮、轴承等 聚丙烯 (PP) 强度、硬度

2、、弹性均高于聚乙烯，密度 小，耐热性良好，电绝缘性能和耐蚀性 能优良，韧性差，不耐磨，易老化 法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手、 电视机（收录机）壳体以及化工管道、容 器、医疗器械等 聚氯 乙烯 (PVC) 较高的强度和较好的耐蚀性。软质聚氯 乙烯，其伸长率高，制品柔软，耐蚀性 和电绝缘性良好 废气排污排毒塔、气体液体输送管，离心 泵、通风机、接头；软质PVC：薄膜、雨衣、 耐酸碱软管、电缆包皮、绝缘层等 聚苯 乙烯 (PS) 耐蚀性、电绝缘性、透明性好，强度、 刚度较大，耐热性、耐磨性不高，抗冲 击性差，易燃、易脆裂 纱管、纱绽、线轴；仪表零件、设备外 壳；储槽、管道、弯头；灯罩、透明窗；

3、 电工绝缘材料等 ABS 塑料 较高强度和冲击韧度，良好的耐磨性和 耐热性，较高的化学稳定性和绝缘性， 易成形，机械加工性好，耐高、低温性 能差，易燃，不透明 齿轮、轴承、仪表盘壳、冰箱衬里以及各 种容器、管道、飞机舱内装饰板、窗框、 隔音板等，也可制作小轿车车身及档泥板、 扶手、热空气调节导管等汽车零件 类别 名称 （代号） 主要特性用途举例 热 塑 性 塑 料 聚酰胺 (PA) （尼龙 或锦纶） 强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、吸振性、 自润滑性良好，成形性好，无毒、无味。 蠕变值较大，导热性较差，吸水性高， 成形收缩率大 尼龙610、66、6等，制造小型零件（齿轮、 蜗轮等）；芳香尼龙制作高

4、温下耐磨的零 件，绝缘材料和宇宙服等。应注意，尼龙 吸水后性能及尺寸发生很大变化 聚碳 酸酯 (PC) 抗拉、抗弯强度高，冲击韧度及抗蠕变 性能好，耐热性、耐寒性及尺寸稳定性 较高，透明度高，吸水性小，良好的绝 缘性和加工成形性，化学稳定性差 垫圈、垫片、套管、电容器等绝缘件；仪 表外壳、护罩；航空及宇航工业中制造信 号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等 聚四氟乙烯 （塑料 王） （PTFE） 优异的耐化学腐蚀性，优良的耐高、低 温性能，摩擦因数小，吸水性小，硬度、 强度低，抗压强度不高，成本较高 减摩密封零件、化工耐蚀零件与热交换器 以及高频或潮湿条件下的绝缘材料，如化 工管道、电气设备、腐蚀介质

5、过滤器等 聚甲基丙烯 酸甲酯 (有机玻璃) （PMMA) 透光率92%，相对密度为玻璃的一半，强 度、韧性较高，耐紫外线、防大气老 化，易成形，硬度不高，不耐磨，易溶 于有机溶剂，耐热性、导热性差，膨胀 系数大 飞机座舱盖、炮塔观察孔盖、仪表灯罩及 光学镜片，防弹玻璃、电视和雷达标图的 屏幕、汽车风挡、仪器设备的防护罩等 类别 名称 （代号） 主要特性用途举例 热 固 性 塑 料 酚醛塑料 (PE) 一定的强度和硬度, 较高的耐磨性 耐热性，良好的绝缘性和耐蚀性， 刚度大，吸湿性低，变形小，成形 工艺简单，价格低廉。缺点是质 脆，不耐碱 插头、开关、电话机、仪表盒、汽车 刹车片、内燃机曲轴、皮

6、带轮、纺织 机和仪表中的无声齿轮、化工用耐酸 泵、日用用具等 环氧塑料 (EP) 比强度高，韧性较好，耐热、耐寒 耐蚀、绝缘，防水、防潮、防霉， 良好的成形工艺性和尺寸稳定性。 有毒，价格高 塑料模具、精密量具、灌封电器、配 制飞机漆、油船漆、罐头涂料、印刷 线路等 类别 橡胶品种 主要性能用途举例 通 用 橡 胶 天然橡胶 （NR） 弹性和力学性能较高，电绝缘性、耐碱性良好。耐油、 耐溶胶、耐臭氧老化性差，不耐高温及浓强酸 轮胎、胶带、胶管等 丁苯橡胶 （SBR） 较好的耐磨性、耐热性、耐油及抗老化性，价格低廉。 生胶的强度低，弹性低，粘接性差，可通过与天然橡胶 混用以取长补短 汽车轮胎、胶

7、带、胶管、电 绝缘材料和工业用橡胶密封 件等 顺丁橡胶 （BR） 以弹性好耐磨而著称，比丁苯橡胶耐磨性高26%。强度较 低，加工性能差、抗撕性差 轮胎、胶带、弹簧、减振器、 电绝缘制品等 氯丁橡胶 （CR） (万能橡胶) 弹性、绝缘性、强度、耐碱性可与天然橡胶媲美，耐油、 耐溶剂、耐氧化、耐老化、耐酸、耐热、耐燃烧，透气 性好。耐寒性差，密度大，生胶稳定性差 矿井的运输带、胶管、电 缆；高速三角带及各种垫圈 等 特 种 橡 胶 丁睛橡胶 （NBR） 突出的特点是耐油性、耐水性好。缺点是耐寒性、耐酸 性和绝缘性差 耐油制品，如油箱、贮油槽、 输油管等 硅橡胶 （SI） 高耐热性和耐寒性，在100

8、350范围内保持良好 弹性，良好的耐老化和绝缘性能。强度低，耐磨性、耐 酸性差，价格较贵 飞机和宇航中的密封件、薄 膜、胶管和耐高温的电线、 电缆等 氟橡胶 （FPM） 突出的性能是耐腐蚀、耐油、耐多种化学药品侵蚀，耐 热性好，最高使用温度为300。价格昂贵，耐寒性差， 加工性能不好 国防和高技术中的密封件， 如火箭、导弹的密封垫及化 工设备中的衬里等 表 常用的橡胶代号、性能及用途 图图 几种典型氧化物的结构几种典型氧化物的结构 图 各种非氧化合物的结构 塑性：陶瓷在室温几乎没有塑性，但在高温慢速加塑性：陶瓷在室温几乎没有塑性，但在高温慢速加 载的条件下，特别是组织中存在玻璃相时，载的条件下

9、，特别是组织中存在玻璃相时， 陶瓷也能表现出一定的塑性。陶瓷的韧性低、陶瓷也能表现出一定的塑性。陶瓷的韧性低、 脆性大，是陶瓷结构材料应用的主要障碍。脆性大，是陶瓷结构材料应用的主要障碍。 2.2.物理性能物理性能 热性能：陶瓷的热膨胀系数比高聚物和金属低得多。热性能：陶瓷的热膨胀系数比高聚物和金属低得多。 陶瓷的导热性比金属差，多为较好的绝热陶瓷的导热性比金属差，多为较好的绝热 材料。材料。 抗热震性：是指材料在温度急剧变化时抵抗破坏的抗热震性：是指材料在温度急剧变化时抵抗破坏的 能力，一般用急冷到水中不破裂所能承能力，一般用急冷到水中不破裂所能承 受的最高温差来表达。多数陶瓷的抗热受的最高温差来表达。多数陶瓷的抗热 震性差，例如，日用陶瓷的抗热震性为震性差，例如，日用陶瓷的抗热震性为 220220。 材