非金属材料概况

第五章非金属材料橡胶玻璃摩擦材料塑料陶瓷复合材料现代生活中的高分子材料－橡胶高弹性：在外力作用下具有较大的弹性形变，最高可达1000%，除去外力后变形很快复原；松软性好、硬度低；还具有高分子材料的共性：粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小。一、橡胶的特征大分子构象变更带来的熵弹性。（1）自然橡胶的发觉和利用二、橡胶的发展历史早在11世纪，南美洲人即已起先利用野生自然橡胶。1496，哥伦布其次次到美洲，发觉橡胶树；1736年法国人孔达米纳参与法国科学院赴南美考察队，视察到三叶橡胶树流出的胶乳可固化为具有弹性的物质。1823，英国人麦金托什创办第一个橡胶防水布厂——橡胶工业的起先；同期，英国人汉考克发觉橡胶通过两个转动滚筒的缝隙反复加工，可以降低弹性，提高塑性。这一发觉奠定了橡胶加工的基础，他被公认为世界橡胶工业的先驱。1839，Goodyear发觉硫磺可使橡胶硫化——奠定橡胶加工业的基础；1888，邓录普独创充气轮胎——橡胶工业真正起飞；1904，Mote接受碳黑对橡胶进行增加。二、橡胶的发展历史（2）合成橡胶的发觉和应用1900，确定了自然橡胶的结构——合成橡胶成为可能；1932，前苏联使丁钠橡胶工业化，之后相继出现了氯丁、丁腈、丁苯橡胶；19世纪50年头，Zeigler-Natta催化剂的发觉，导致合成橡胶的新飞跃，出现了顺丁、乙丙、异戊橡胶；茂金属催化剂给橡胶工业带来新的革命（聚合产物不用脱除残留催化剂，产品颜色透亮，聚合物结构匀整，产物的相对分子质量分布窄，物理机械性能优异）。环氧化、接枝、共混、动态硫化等技术的接受，橡胶向着高性能化、功能化特种化方向发展。

三、

橡胶的组分橡胶是以生胶为主要成分，添加各种协作剂和增加材料制成的。

生胶

生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。用来改善橡胶的某些性能。常用协作剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。①硫化剂:用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构，从而具有确定强度、韧性、高弹性。常用硫化剂有硫磺和含硫化合物，有机过氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。协作剂③活化剂：用来提高促进剂的作用。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。②硫化促进剂:

缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。常用促进剂有二硫化氨基甲酸盐、黄原酸盐类、噻唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。

④防老剂：用来防止或延缓橡胶老化。主要有石蜡、胺类和酚类防老剂。

⑤填充剂：用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降低成本。用于提高性能的填充剂称为补强剂，如炭黑、二氧化硅、氧化锌、氧化镁等；另外还有用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。⑥增塑剂：

用来增加橡胶的塑性和柔韧性。常用增塑剂有石油系列、煤油系列和松焦油系列增塑剂。四、自然橡胶（NR）

98%NR来自巴西橡胶树；全世界NR的90%以上产自东南亚地区，主要是马来西亚、印尼、斯里兰卡、泰国；

至今NR的消耗量仍约占橡胶总消耗量的40%；自然橡胶的制备与分类固体自然橡胶分为通用自然橡胶、特制自然橡胶和改性自然橡胶。自然橡胶的性能和应用NR的加工性能好，简洁进行塑炼、混炼、压延、压出等；NR具有良好的耐屈绕疲惫性能，滞后损失小，并具有良好的气密性、防水性、电绝缘性和隔热性；

缺点：耐油性、耐老化性（臭氧、热氧）差；

NR具有很好的弹性，在通用橡胶里仅次于顺丁橡胶；

NR具有较高的力学强度；SBR的生胶强度低，必需加炭黑等增加剂，才有好用价值；SBR的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于NR；SBR的加工性能不如NR，不简洁塑炼，对炭黑的浸润性差；五、通用合成橡胶丁苯橡胶（styrenebutadienerubber,SBR）：丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工业化的合成橡胶；2005年，SBR约占合成橡胶总产量的37.4％，其中乳聚丁苯橡胶占31.8％，溶聚丁苯橡胶占5.6％。1、丁苯橡胶SBR主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及其他橡胶制品。高St的SBR适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、溜冰轮、硒鼓、硬质胶管等。丁苯橡胶的应用优异的弹性和耐低温性能：顺丁橡胶是通用橡胶中弹性和耐寒性最好的。优异的耐磨性能：与路面的摩擦系数小，耐磨性能优于BR和SBR，特殊适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备。与炭黑的浸润实力强；吸水性低于NR和SBR，可用于制造绝缘电线。模腔内流淌性好，制造中缺胶现象少。与NR、SBR相比，顺丁橡胶具有如下的优点：2、顺丁橡胶顺丁橡胶（butadienerubber,BR），2005年产量占到合成橡胶产量的23％。顺丁橡胶拉伸强度和撕裂强度低，不耐刺扎和切割；抗湿滑性能差，在车高速、路面平滑、湿路面上运用时，轮胎易打滑；加工性能和粘合性能较差，易脱辊。顺丁橡胶的缺点也很突出：顺丁橡胶一般很少单独运用，都是与其他橡胶并用。乙丙橡胶具有优异的耐热性、耐老化性，在通用橡胶中是最好的，120℃可长期运用；乙丙橡胶耐化学腐蚀性能好具有良好的弹性和低温性能，在通用橡胶中仅次于自然橡胶和顺丁橡胶；耐水性优异，在通用合成橡胶中是最好的；在全部橡胶中，密度最低，具有高填充性；缺点:加工性能差。应用：主要是车窗密封条、散热器软管等以乙烯、丙烯为原料，接受钒或钛的氯化物与烷基铝催化剂共聚而成；3、乙丙橡胶氯丁橡胶是全部合成橡胶中密度最大的（1.23~1.25）；氯原子的存在——极性橡胶；良好的结晶实力——良好的力学性能，自增加橡胶；优异的耐燃性能和粘结性能；耐氧化性能仅次于乙丙和丁基橡胶，耐油性仅次于丁腈橡胶；4、氯丁橡胶（chloroprenerubber，CR）应用领域：阻燃制品、耐油制品、粘合剂等（3）性能用途：特种用途、用量较少；

多属于饱和橡胶（丁腈除外）；多为极性橡胶（硅橡胶除外）。六、特种合成橡胶丁腈橡胶是目前用量最大的特种合成橡胶；以丁二烯和丙烯腈为原料，接受自由基乳液聚合而成，以低温聚合为主；1、丁腈橡胶（1）丁腈橡胶的制备和品种

由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆化温度为-10℃～-20℃。用途：耐油制品，耐油胶管、胶辊、密封圈、贮槽衬里等。

缺点：不耐酸碱、遇到酸碱发生解聚；生胶的强度很低（0.3MPa）。硅橡胶广泛应用于宇航工业、电子、电气工业的防震、防潮灌封材料，汽车工业的密封件和医疗卫生制品等。由硅氧烷与其他有机硅单体共聚而成；硅橡胶具有优异的耐高、低温性能，在全部橡胶中，硅橡胶具有最宽广的工作温度范围（-100~350℃）；优异的耐老化（热氧、臭氧、气候）性能，极好的疏水性及电绝缘性，并具有低表面能和表面张力；2、硅橡胶具有优异的热稳定性，耐化学品性和耐腐蚀性是全部橡胶中最好的；具有优异的耐油以及芳烃类溶剂的实力；但其弹性较小，低温性能较差（26型：-20~210），不易加工；对低分子脂类、醚类、酮类、胺类等亲核性化学品的抗耐性较差。3、氟橡胶氟橡胶的主要用途：航空航天、导弹、火箭等领域的密封制品。其次节玻璃一、玻璃的性能1、密度一般玻璃密度为2.5g/cm3左右，石英玻璃的密度最小，为2.3g/cm3，铅玻璃的密度最大，为8g/cm3。2、力学性能抗拉强度低，抗压强度高，硬度高，韧性差。3、耐热性4、化学稳定性耐蚀性5、绝缘性6、光学性质分类二、常用玻璃种类1、平板玻璃（镜片玻璃）日常生活中常用2、磨砂玻璃透光不透亮，浴室、卫生间门窗3、浮法玻璃表面平整，无水纹，多用于橱窗的制作及高级建筑的门窗4、钢化玻璃钢化玻璃是一般玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃。强度高，多用于高层建筑的门窗、汽车、火车门窗及汽车的挡风玻璃。5、夹丝玻璃防碎玻璃，在中间夹了一层金属网。6、夹层玻璃平安玻璃，将两片以上的平板类玻璃用塑料衬片粘合而成，具有高强度，受破坏时，产生辐射状或同心圆形裂纹，碎片不脱落，不产生折光现象。多用于汽车的前窗玻璃。7、信号玻璃透亮度高，可以有选择性的透光。多用于信号灯。三、车用玻璃汽车玻璃必需是平安性较高的夹层玻璃、局部钢化玻璃或钢化玻璃。新型玻璃：天线玻璃、除霜玻璃返回第三节摩擦材料一、汽车用摩擦材料的性能对于汽车用摩擦材料，主要有以下方面的性能要求：1、摩擦系数2、耐磨性3、物理、化学性能4、噪声二、汽车摩擦材料的组成汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料组成。1、骨架材料多以石棉纤维为主2、粘结剂3、填充材料返回第四节塑料塑料的特点比重小，比强度大；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；易成型，易复合等优良的综合性能。易老化耐热性差刚性差尺寸稳定性差概述通用塑料约占塑料总产量的80%。通用塑料工程塑料热塑性塑料热固性塑料通用热塑性塑料：可溶可熔，可反复加工成型。综合性能较好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。如PE、PP、PS、PVC等通用热固性塑料：不溶不熔，不行反复加工成型。刚性、耐热性以及尺寸稳定性较好。但成型工艺困难、加工较难。如酚醛、环氧、不饱和聚酯以及氨基树脂等现代生活中的高分子材料－塑料现代生活中的高分子材料－工程塑料塑料制品的简洁生产流程塑料制品生产系统组成成型、机械加工、修饰三个过程组成。原料树脂塑料生产塑料制品塑料塑料制品生产返回第五节陶瓷材料

工业上应用的典型的传统陶瓷材料主要是指硅酸盐类材料。随着现代科技的发展，出现了很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。1、陶瓷材料的性能特点陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀等特性。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周围的裂纹2、陶瓷材料的工艺特点陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。Al2O3粉末的烧结组织ZrO2陶瓷中的气孔二、陶瓷材料的分类可将陶瓷材料分为一般陶瓷和特种陶瓷。一般陶瓷是用粘土、长石，和石英(SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。特种陶瓷接受人工合成的材料作原料。一般陶瓷加工成型性好，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。景德镇瓷器绝缘子二、新型结构陶瓷⑴

氧化铝陶瓷

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陶瓷组织氧化铝陶瓷耐高温性能好，可运用到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⑵氮化硅（Si3N4）陶瓷氮化硅的强度、比强度、比模量高；硬度仅次于金刚石、碳化硼等；摩擦系数仅为0.1~0.2；热膨