非金属材料与复合材料要点PPT课件

1、第一节 高分子材料基本知识一、高分子化合物、单体、链节与聚合度高分子化合物单体链节聚合度高分子化合物是指分子量很大的化合物，分子量一般在5000以上。包括有机高分子化合物和无机高分子化合物。单体是指组成高分子化合物的低分子化合物。链节是指组成高分子化合物的结构相同的基本单元。高分子化合物的大分子链是由大量链节连成，链节的重复次数称为聚合度。第1页/共19页第一节 高分子材料基本知识二、高分子化合物的合成聚合反应加聚反应缩聚反应第2页/共19页第一节 高分子材料基本知识三、高分子化合物的结构1、 大分子链的形状按照大分子链的几何形状，可将高分子化合物分为线型结构、支链型结构和体型结构。线型结构高

2、聚物的弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。支链型结构近于线型结构 。体型结构高聚物硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。第3页/共19页l一个大分子链可以穿一个大分子链可以穿过几个晶区和非晶区。过几个晶区和非晶区。晶区熔点、密度、强晶区熔点、密度、强度、硬度、刚性、耐度、硬度、刚性、耐热性、化学稳定性高，热性、化学稳定性高，而弹性、塑性、冲击而弹性、塑性、冲击强度下降。强度下降。 第4页/共19页四、高分子材料的力学状态四、高分子材料的力学状态 线型非晶态高分子材料的力学状态线型非晶态高分子材料的力学状态 玻璃态：玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用低温下，链段不能运动。在外力作用下

3、，只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性下，只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。变形。l高聚物呈玻璃态的高聚物呈玻璃态的最高温度称玻璃化最高温度称玻璃化温度，用温度，用Tg表示。表示。用于这种状态的材用于这种状态的材料有塑料和纤维。料有塑料和纤维。 线型非晶态高聚物的温度线型非晶态高聚物的温度- -变形曲线变形曲线 第5页/共19页 高弹态：高弹态：温度高于温度高于Tg，分子活动能力增加，受，分子活动能力增加，受力时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡力时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡胶。胶。 粘流态：粘流态：由于温度高，分子活动能力很大，在由于温度高，分子活动能力很

4、大，在外力作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高外力作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高分分子材料的加工态，子材料的加工态，大分子链开始发大分子链开始发生粘性流动的温生粘性流动的温度称粘流温度，度称粘流温度，用用Tf表示。表示。 线型非晶态高聚物的温度线型非晶态高聚物的温度- -变形曲线变形曲线 第6页/共19页第二节第二节 高分子工程材料高分子工程材料 高分子工程材料高分子工程材料包括塑料、合成包括塑料、合成纤维、橡胶和胶纤维、橡胶和胶粘剂等。粘剂等。本节主本节主要介绍工程上常要介绍工程上常用的高分子工程用的高分子工程材料。材料。 第7页/共19页一、工程塑料一、工程塑料 塑料是在玻璃

5、态下使用的高分子材料。塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。不变。 1、工程塑料概述、工程塑料概述 塑料的组成塑料的组成 l塑料是以树脂为主要成分，塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。加入各种添加剂。l树脂是塑料的主要成分，对树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。塑料性能起决定性作用。塑料制品第8页/共19页 添加剂添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。是为改善塑料某些性能而加入的物质。 填料填料主要起增强作用；主要起增强作用； 增塑剂增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性；用于提高

6、树脂的可塑性和柔软性； 固化剂固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；构； 稳定剂稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命；用于防止塑料老化，延长其使用寿命； 润滑剂润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上用于防止塑料加工时粘在模具上, 使制品光亮；使制品光亮； 着色剂着色剂用于塑料制品着色。用于塑料制品着色。 其他的还有其他的还有发泡剂发泡剂、催化催化 剂剂、阻燃剂阻燃剂、抗静电剂抗静电剂等。等。 添加剂第9页/共19页 塑料的分类塑料的分类 按树脂受热时行为按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按使用范围按使用范

7、围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 通用塑料通用塑料产量大、价格低、用途广。产量大、价格低、用途广。 工程塑料工程塑料力学性能高，耐热、耐蚀性能好。力学性能高，耐热、耐蚀性能好。l特种塑料特种塑料是指具有某些特殊性是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀的塑料，能如耐高温、耐腐蚀的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需要的场合。用于特殊需要的场合。 热固性塑料制品第10页/共19页 塑料的性能特点塑料的性能特点 塑料的优点：塑料的优点： 相对密度小相对密度小(一般为一般为0.9 2.3)；耐蚀性、电绝耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨

8、性好；缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能有消音吸振性能 。l塑料的缺点：塑料的缺点：l刚性差刚性差(为钢铁材料的为钢铁材料的1/1001/10)，强度低；，强度低；耐热性耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小倍）、导热系数小(只有金属的只有金属的1/2001/600)；蠕变温度低、易老化。蠕变温度低、易老化。 第11页/共19页 2、常用工程塑料、常用工程塑料 一般结构用塑料一般结构用塑料 包括聚乙烯包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯聚丙烯(PP)和和ABS塑料等。塑料等。 聚丙烯聚丙烯具有优良的综合性

9、能，可制造各种机械零件。具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。 ABS塑料塑料 “坚韧、质硬、刚性坚韧、质硬、刚性” ，应用广泛。，应用广泛。 PE波纹管波纹管PP方向盘方向盘ABS阀门阀门PS管管第12页/共19页 聚酰胺聚酰胺又称尼龙或绵纶，强度较高，耐磨、自润滑又称尼龙或绵纶，强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机械、化工及电气零件。性好，广泛用作机械、化工及电气零件。 聚甲醛聚甲醛具有优良的综合性能，广泛用于汽车机床、具有优良的综合性能，广泛用于汽车机床、化工、电气仪表、农机等工业化工、电气仪表、农机等工业 。尼龙管件尼龙管件PC挡风板挡风板l聚碳酸酯聚碳酸酯具有优良的机械性具有优良

10、的机械性能，透明无毒，应用广泛。能，透明无毒，应用广泛。l 摩擦传动零件用塑料摩擦传动零件用塑料l包括聚酰胺包括聚酰胺(PA)、聚甲醛、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)等。等。第13页/共19页密封件密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯零件 聚四氟乙烯俗称聚四氟乙烯俗称“塑料王塑料王”，具有极优越的化学，具有极优越的化学稳定性和热稳定性以及优越的电性能，几乎不受稳定性和热稳定性以及优越的电性能，几乎不受任何化学药品的腐蚀，摩擦系数极低，只有任何化学药品的腐蚀，摩擦系数极低，只有0.04。缺点是强度低、加工性差。主要用于减摩密封件、

11、缺点是强度低、加工性差。主要用于减摩密封件、化工耐蚀件与热交换器以及高频或潮湿条件下的化工耐蚀件与热交换器以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。绝缘材料。 第14页/共19页 耐高温件用塑料耐高温件用塑料 有聚砜有聚砜(PSF)、聚苯醚、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺、聚酰亚胺(PI)及氟塑料等。及氟塑料等。 聚砜聚砜的热稳定性高是的热稳定性高是其其聚酰亚胺层压板 最突出的特点。使用温度达最突出的特点。使用温度达150174。用于机械设。用于机械设备等工业。备等工业。l聚苯醚聚苯醚具有良好的综合性能具有良好的综合性能,用于机电等方面。用于机电等方面。l聚酰亚胺聚酰亚胺在在260下可长期使用。主要用于特殊

12、条件下可长期使用。主要用于特殊条件下使用的精密零件。下使用的精密零件。 第15页/共19页 热固性塑料热固性塑料 热固性塑料是在树脂中加入固化剂压制成型而形成热固性塑料是在树脂中加入固化剂压制成型而形成的体形聚合物。的体形聚合物。 酚醛塑料是以酚醛树脂为基，加入填料及其他添加酚醛塑料是以酚醛树脂为基，加入填料及其他添加剂而制成。广泛用于制作各种电讯器材和电木制品剂而制成。广泛用于制作各种电讯器材和电木制品（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种结构件。（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种结构件。 电器配件电器配件第16页/共19页二、合成橡胶二、合成橡胶 橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。料。 1、橡胶的组成和性能特点、橡胶的组成和性能特点 工业用橡胶由生胶和橡胶配合剂组成。生胶无配工业用橡胶由生胶和橡胶配合剂组成。生胶无配合剂并未经硫化。橡胶配合剂有硫化剂、硫化促合剂并未经硫化。橡胶配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色剂等。剂等。 橡胶最大的特点是高弹性。橡胶有储能、耐磨、橡胶最大的特点是高弹性。橡胶有储能、耐磨、隔音、绝缘等性能。隔音、绝缘等性能。 第17页/共19页 2、常用合成橡胶、常用合成橡胶 合成