非金属材料及其应用课件

高分子材料

基本概念一、高分子材料的定义高分子材料：是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚合物或高聚物。分子量>104。有天然的，也有人工合成的。工业用高分子材料主要是人工合成的。高分子材料

基本概念一、高分子材料的定义二、高分子化合物的组成由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙烯:CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2-CH2-,[CH2–CH2]n可简写成nCH2=CH2→。组成聚合物的低分子化合物称为单体。聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。[CH2–CH2]n大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中)称为链节。

聚乙烯分子链二、高分子化合物的组成[CH2–CH2]n可简写成n三、高分子材料的分类按用途分塑料、橡胶、纤维等。按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和热固性聚合物。

三、高分子材料的分类高分子工程材料

高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂等。高分子工程材料高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘一、工程塑料

塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。1、工程塑料概述

⑴塑料的组成塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。塑料制品一、工程塑料塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。⑴塑料的组添加剂：改善塑料某些性能而加入的物质。填料：主要起增强作用；增塑剂：提高树脂的可塑性和柔软性；固化剂：使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；稳定剂：防止塑料老化，延长其使用寿命；润滑剂：防止塑料加工时粘在模具上,使制品光亮；着色剂：用于塑料制品着色。其他的还有发泡剂、催化剂、

阻燃剂、抗静电剂等。

添加剂添加剂：改善塑料某些性能而加入的物质。添加剂⑵塑料的分类按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。

按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料产量大、价格低、用途广。

工程塑料力学性能高，耐热、耐蚀性能好。特种塑料是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需要的场合。热固性塑料制品⑵塑料的分类特种塑料是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀的⑶塑料的性能特点塑料的优点：相对密度小(一般为0.9~2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能。塑料的缺点：刚性差，强度低；耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小；蠕变温度低、易老化。

⑶塑料的性能特点塑料的缺点：2、常用工程塑料⑴一般结构用塑料包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。聚丙烯：具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。ABS塑料“坚韧、质硬、刚性”，应用广泛。

PE波纹管PP方向盘ABS阀门PS管2、常用工程塑料PE波纹管PP方向盘ABS阀门PS管聚酰胺（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。聚甲醛：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。尼龙管件PC挡风板聚碳酸酯：具有优良的机械性能，透明无毒，应用广泛。⑵摩擦传动零件用塑料包括聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)等。聚酰胺（尼龙或绵纶）：强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯“塑料王”：①优点：具有极优越的化学稳定性和热稳定性以及优越的电性能，几乎不受任何化学药品的腐蚀，摩擦系数极低，只有0.04。②缺点：强度低、加工性差。③应用：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绝缘材料。密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯“塑料王”：⑶耐蚀用塑料主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚(PENTON)、聚丙烯等。氯化聚醚：①化学稳定性仅次于聚四氟乙烯，但工艺性比聚四氟乙烯好，成本低。②在化学工业和机电工业获得广泛应用，如化工设备零件、管道、衬里等。

氯化聚醚防腐蝶阀

⑶耐蚀用塑料氯化聚醚防腐蝶阀⑷耐高温件用塑料有聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及氟塑料等。聚砜：热稳定性高是其聚酰亚胺层压板

最突出的特点。使用温度达150~174℃。用于机械设备等工业。聚苯醚：具有良好的综合性能,用于机电等方面。聚酰亚胺：在260℃下可长期使用。主要用于特殊条件下使用的精密零件。

⑷耐高温件用塑料聚酰亚胺层压板最突出的特点。使用温度达1⑸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。

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（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种结构件。电器配件⑸热固性塑料电器配件二、合成橡胶

是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。1、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、着色剂等。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。二、合成橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。2、常用合成橡胶用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶：通用橡胶：主要用于制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置等；特种橡胶：主要用于高低温、强腐蚀、强辐射等特殊环境下工作的橡胶制品。

密封圈胶管轮胎2、常用合成橡胶密封圈胶管轮胎工业陶瓷工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出现了许多性能优良的新型陶瓷。陶瓷材料：是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。工业陶瓷工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等一、概述（一）陶瓷材料的特点

1、相组成特点晶相；玻璃相；气相[气孔]。一、概述（一）陶瓷材料的特点1、相组成特点晶相：是陶瓷材料中主要的组成相，决定其物理化学性质。玻璃相：是充填晶粒间隙、粘结晶粒、提高材料致密度、降低烧结温度和抑制晶粒长大。气相：是在工艺过程中形成并保留下来的。晶相：是陶瓷材料中主要的组成相，决定其物理化学性质。2、陶瓷材料的结合键特点主要成分：氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等；结合键：以离子键(如Al2O3)、共价键(如Si3N4)及两者的混合键为主。共价键离子键2、陶瓷材料的结合键特点共价键离子键3、陶瓷材料的性能特点

具有高熔点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀等特性。密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点。功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。

韧性陶瓷硬度压痕脆性陶瓷硬度压痕裂纹3、陶瓷材料的性能特点韧性陶瓷硬度压痕脆性陶瓷硬度压痕裂纹4、陶瓷材料的工艺特点脆性材料，是通过粉体成型和高温烧结来成形的烧结体。烧结体也是晶粒的聚集体，有晶粒和晶界，存在一定气孔率。Al2O3粉末的烧结组织ZrO2陶瓷中的气孔4、陶瓷材料的工艺特点Al2O3粉末的烧结组织ZrO2陶瓷中（二）陶瓷材料的分类1、按化学成分分类

分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷及其它化合物陶瓷。导电玻璃玻璃幕墙（二）陶瓷材料的分类导电玻璃玻璃幕墙2、按使用的原材料分类普通陶瓷：以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。特种陶瓷：采用人工合成的材料作原料。

3、按性能和用途分类

可将陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。

陶瓷零件2、按使用的原材料分类普通陶瓷：以天然的岩石、矿石、黏土等二、常用工业陶瓷

（一）普通陶瓷成分：是用粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、长石(K2O·Al2O3·6SiO2，Na2O·Al2O3·6SiO2)和石英(SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。组织：主晶相为莫来石(3Al2O3·2SiO2)，占25~30%，玻璃相占35~60%，气相占1~3%。二、常用工业陶瓷（一）普通陶瓷普通陶瓷：加工成型性好，成本低，产量大。除日用陶瓷、瓷器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等工业部门。景德镇瓷器绝缘子普通陶瓷：加工成型性好，成本低，产量大。景德镇瓷器绝缘子（二）新型结构陶瓷⑴氧化铝陶瓷

以Al2O3为主要成分,含有少量SiO2的陶瓷，又称高铝陶瓷。Al2O3化工、耐磨陶瓷配件Al2O3密封、气动陶瓷配件单相Al2O3陶瓷组织（二）新型结构陶瓷⑴氧化铝陶瓷Al2O3化工、耐磨陶瓷配分类：75瓷(含75%Al2O3，又称刚玉-莫来石瓷)、95瓷和99瓷，后两者又称刚玉瓷。特性：耐高温性能好，可使用到1950℃。具有良好的电绝缘性能及耐磨性。微晶刚玉的硬度极高(仅次于金刚石)。95瓷纺织件99瓷纺织件氧化铝耐高温喷嘴分类：75瓷(含75%Al2O3，又称刚玉-莫来石瓷)、95氧化铝陶瓷转心球阀氧化铝陶瓷密封环氧化铝陶瓷坩埚应用：氧化铝陶瓷被广泛用作耐火材料，如耐火砖、坩埚、热偶套管，淬火钢的切削刀具、金属拔丝模，内燃机的火花塞，火箭