材料工程基础课件

典型的陶瓷材料第一节结构陶瓷

陶瓷的分类氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、MgO等）碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC等）氮化物陶瓷（Si3N4、TiN、BN等）新型碳化物陶瓷（C3N4等）硼化物陶瓷（TiB2、ZrB2等）复合陶瓷（3Al2O3·2SiO2(莫来石)

等）按成分分类普通陶瓷（硅酸盐材料）特种陶瓷（人工合成材料）按原料分类结构陶瓷功能陶瓷陶瓷耐火材料玻璃按用途分类

晶体结构

氧化铝有十多种同素异构体，但常见的主要有三种：α-Al2O3、β-Al2O3

、γ-Al2O3。

γ-Al2O3属于尖晶石型（立方）结构，高温时不稳定，在1600℃转变为α-Al2O3。α-Al2O3属于六方系，稳定性好，在熔点2050℃之前不发生晶型转变。

氧化铝陶瓷Al2O3＋少量SiO2。根据Al2O3含量可分为刚玉-莫来瓷（75瓷，wAl2O3=75%）和刚玉瓷（95瓷，99瓷）。

制备方法：原料煅烧配料球磨成形烧结

性能与应用：1）高强度、高温稳定性：装饰瓷，喷嘴、火箭、导弹的导流罩；2）高硬度、高耐磨性：切削工具，模具，磨料，轴承，人造宝石；3）低的介电损耗、高电阻率、高绝缘性：火花塞，电路基板，管座；

4）熔点高、抗腐蚀：耐火材料，坩埚，炉管，热电偶保护套等；

5）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。

6）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。

晶体结构

氧化锆陶瓷m-ZrO2：单斜晶系（＜1170℃）t-ZrO2：四方晶系（1170～2370℃）c-ZrO2：立方晶系（2370～2715℃）

备注：氧化锆熔点为2715℃。

性能与应用1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、喷嘴、阀心、密封器件等：2）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高尔夫球棍头等。3）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作为高温燃料电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。

碳化硅陶瓷

以SiC为主要成分的陶瓷。具有很高的高温强度，在1400℃时抗弯强度仍保持在500～600MPa，工作温度可达1700℃；有很好的热稳定性、抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。制作火箭尾喷管喷嘴、浇注金属的浇道口、轴承、轴套、密封阀片、轧钢用导轮、内燃机器件、热电偶保护套管、炉管、核燃料包封材料等。

氮化硅陶瓷

以Si3N4为主要成分的陶瓷。氮化硅陶瓷具有很高的硬度，摩擦系数小，耐磨性好，抗热振性大大高于其它陶瓷。它具有优良的化学稳定性，能耐除氢氟酸、氢氧化钠外的其他酸和碱性溶液的腐蚀，以及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝缘性能。用于制造切削刀具、高温轴承、泵密封环、热电偶保护套、缸套、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。第二节功能陶瓷

铁电陶瓷

有些陶瓷的晶粒排列是不规则的，但在外电场作用下，不同取向的电畴开始转向电场方向，材料出现自发极化，在电场方向呈显一定电场强度，这类陶瓷称为铁电陶瓷，广泛应用的铁电材料有钛酸钡、钛酸铅、锆酸铝等。铁电陶瓷应用最多的是铁电陶瓷电容器，还可用于制造压电元件、热释电元件、电光元件、电热器件等。

压电陶瓷

铁电陶瓷在外加电场作用下出现宏观的压电效应，称为压电陶瓷。目前所用的压电陶瓷主要有钛酸钡、钛酸铅、锆酸铝、锆钛酸铅等。压电陶瓷在工业、国防及日常生活中应用十分广泛。如压电换能器、压电马达、压电变压器、电声转换器件等。利用压电效应将机械能转换为电能或把电能转换为机械能的元件称为换能器。

氧化锆固体电解质陶瓷ZrO2中加入CaO、Y2O3等后，提供了氧离子扩散的通道，所以为氧离子导体。氧化锆固体电解质陶瓷主要用于氧敏传感器和高温燃料电池的固体电解质。

生物陶瓷

氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷与生物肌体有较好的相容性，耐腐蚀性和耐磨性能都较好，因此常用于生物体中承受载荷部位的矫形整修，如人造骨骼等。

导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷材料。主要有钛酸钡陶瓷，具有正电阻温度系数，应用非常广泛。如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘干机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻风门、化油器、功率计、线路温度补偿等。

半导体陶瓷第三节陶瓷耐火材料

陶瓷耐火材料的重要性能指标是：低温强度、高温强度、体密度、孔隙率等。酸性耐火材料（以SiO2、Al2O3为主）碱性耐火材料（如MgO、CaO等）

分类第四节玻璃主要原料反应条件玻璃窑中发生的主要反应成分纯碱石灰石石英高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2

玻璃是介于结晶态和无定型态之间的一种物质状态，称为玻璃态物质。种类特性用途普通玻璃再高温下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光化学仪器，高压水银灯，紫外灯，光导纤维，压电晶体等光学玻璃透光性能好，有折光和色散性眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，吸声，防蛀虫太空飞行员的衣服，玻璃钢等钢化玻璃耐高温，耐腐蚀，强度大，质轻，抗震裂运动器材，微波通讯器材，汽车，火车窗玻璃等几种玻璃的特性和用途石英玻璃玻璃纤维

复合材料基础11.1概述一、复合材料的定义国际标准化组织：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是组分材料的简单加和，而是有着重要改进。《材料科学技术百科全书》：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。《材料大辞典》：复合材料是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起，使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。一般由基体组元与增强材料或功能体组元所组成，因此亦属于多相材料范畴。复合材料的特点之一是不仅能保持原组分的部分优点，而且产生原组分所不具备的新性能。特点之二是它的可设计性。材料的优缺点组合示意图综上所述，复合材料应具有以下三个特点：(1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。(2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良特殊性能。(3)复合材料具有可设计性。二、复合材料的分类1、按材料的主要作用（1）结构复合材料：质量轻、强度刚度高，耐一定温度，热膨胀系数小，绝热性能好，耐介质腐蚀等。（2）功能复合材料：除力以外提供其他物理性能的复合材料。即电学性能、磁学性能、光学性能、热学性能、声学性能等。（3）智能复合材料：自诊断、自适应、自愈合、自决策。2、按基体材料（1）金属基复合材料(MMC)基体：金属及其合金增强材料：多为无机非金属，如：陶瓷颗粒、碳、石墨、硼纤维等。（2）陶瓷基复合材料(CMC)

强化材料主要有：各种陶瓷颗粒、晶须、纤维及某些金属纤维。（3）高分子基复合材料(PMC)

基体：热固性树脂和热塑性树脂

增强材料：颗粒材料、有机纤维、无机纤维等（4）碳/碳复合材料：以碳(或石墨)纤维及其织物为增强材料，以碳(或石墨)为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。3、组成复合材料的集散情况（1）分散强化型复合材料按基体不同按强化材料形态：颗粒弥散强化

晶须强化

纤维强化按强化材料加入方式：掺入型

原生复合型（2）层状复合材料

与强化分散型不同，不是一种材料分散于另一种材料之中，而是各组元自成一个或数个整体，组元间通过界面结合而复合成一体。传统的包覆材料是典型的层状复合材料。

金属/金属，金属/陶瓷，金属/高分子，陶瓷/高分子等。（3）梯度功能材料在这种复合材料中，组元的含量沿着某一方向产生连续或非连续的变化。组元梯度化的目的是为了实现材料性能的梯度化，赋予材料多种功能，以满足一些特殊的使用需要。

三、复合材料的性能特点1、比强度、比模量高

强度和弹性模量与密度的比值分别称为比强度和比模量。它们是衡量材料承载能力的一个重要指标，比强度愈高，在同样强度下，同一零件的自重愈小；比模量越大，在重量相同的条件下零件的刚度越大。

2、抗疲劳性能好实验表明，碳纤维增强复合材料的疲劳极限可达抗拉强度的70％一80％，而金属材料的只有其抗拉强度的40％一50％。

3、抗断裂性能好纤维复合材料中有大量独立的纤维，平均每平方厘米面积上有几千到几万根。当纤维复合材料构件由于超载或其它原因使少数纤维断裂时，载荷就会重新分配到其它未破断的纤维上，因而构件不致在短期内突然断裂，故破断安全性好。4、高温强度好大多数增强纤维在高温下仍能保持高的强度，用其增强金属和树脂基体时能显著提高它们的耐高温性能。

5、阻尼减震性好

因为结构的自振频率与材料的比模量平方根成正比，而复合材料的比模模高，其自振频率也高。这样可以避免构件在工作状态下产生共振。而且纤维与基体界面能吸收振动能量，即使产生了振动也会很快地衰减下来，所以纤维增强复合材料具有很好的减震性能。

四、复合材料的用途1、机械工业的应用主要用于阀、泵、齿轮、风机、叶片、轴承及密封件等。2、汽车工业及交通运输的应用汽车工业是复合材料应用最活跃的领域。车身、驱动轴、操纵杆、方向盘、发动机罩、散热器罩、底盘等。3、化学工业的应用化学工业存在的主要问题是腐蚀。槽、罐、釜、塔、管道等。4、航空宇航领域的应用5、建筑领域的应用桌椅门窗、安全帽、浴盆浴缸、通风设备等。纤维增强混凝土复合材料。11.2复合材料的界面一、界面的含义基体与增强体之间化学成分有显著变化、构成彼此结合的、能传递载荷的微小区域。二、界面的作用阻断效应：阻止裂纹扩展，提高材料韧性；传递效应：传递应力，提高材料的承载能力；散射和吸收效应：分散和吸收各种机械冲击和热冲击的能量，提高材料抗外冲击的能力；诱导效应：使强化相与基体既相互独立又相互协调，弥补各自缺点，获得新的使用性能。三、影响界面结合强度的因素1、强化相的几何形状、表面形貌2、强化相与基体的性能匹配物理性能匹配：要求复合材料在承受应力作用和环境温度变化时，各相组分材料的力学性能和其它的物理性能能够相互协调、匹配。化学性能匹配：基体对增强材料表面的润湿性；基体与增强材料之间的化学反应。3、制备与成型工艺的选择

四、界面结合形式复合材料界面结合形式一般分为三种类型：粘结结合：基体与增强相之间既不发生化学反应，也不产生相互溶解；扩散、溶解结合：基体与增强相之间不发生化学反应，但产生相互扩散或溶解；反应结合：基体与增强相之间发生化学反应，在界面上生成化合物。1、粘结结合：指基体与增强相之间通过粘结作用而形成的一种界面结合形式。

（1）表面润湿理论：界面的结合主要依靠基体对增强相的润湿作用。机械粘结物理吸附（2）化学键理论：认为界面结合力是由化学键所引起的。通过对增强相的表面处理形成能与基体和增强相表面之间产生化学作用的涂层。（3）可形变层理论：如果纤维与基体的热膨胀系数相差较大，成型后在界面会产生残余应力；载荷作用下界面上也会出现应力集中，形成微裂纹，降低复合材料性能。纤维经表面处理后在界面上形成一层塑性层，可以松弛并减小界面应力，这种理论称为可形变层理论。（4）扩散层理论：基体与增强体之间可以发生原子或分子的互扩散，从而形成互扩散结合。对于聚合物，这种粘结机理可以看作为分子链的缠结；对于金属基和陶瓷基复合材料，是由于生产过程不可避免涉及到高温，高温下扩散系数随温度成指数关系增加。

D=D0exp(-Q/RT)2、溶解结合：基体与增强体之间在充分润湿的情形下产生一定的相互溶解的界面结合形式。这种结合形式具有较好的界面结合强度，但同时由于溶解作用而可能对强化相产生损伤作用。3、反应结合：基体与增强相之间发生化学反应，在界面形成反应产物的结合形式。一、纤维增强复合材料的增强机制纤维增强复合材料是由高强度、高弹性模量的连续(长)纤维或不连续(短)纤维与基体(树脂或金属、陶瓷等)复合而成。复合材料受力时，高强度、高模量的增强纤维承受大部分载荷，而基体主要作为媒介，传递和分散载荷。11.3复合材料的增强机制①增强纤维脆性较大，内部往往存在一些微裂纹，容易断裂，材料的强度不能被充分利用。但是如果能将脆性材料制成细纤维，因直径细小，而使产生裂纹的几率降低，有利于纤维脆性的改善和强度的提高。②纤维处于基体之中，彼此隔离，纤维表面受到基体的保护作用，不易遭受损伤，不易在承裁过程中产生裂纹，使承载能力增强。③复合材料受到较大应力时，一些有裂纹的纤维可能断裂，但塑性好和韧性好的基体能阻止裂纹扩展。④纤维受载断裂时，断口不可能都在一个平面上，若要使整体断裂，必然有许多根纤维从基体中被拔出，因而必须克服基体对纤维的黏结力以及基体与纤维之间的摩擦力，从而使材料的抗拉强度大大提高，与此同时断裂韧度也增加。碳纤维环氧树脂复合材料断裂时，纤维断口不在一个平面上为达到强化目的，必须满足下列条件：①增强纤维的强度和弹性模量应比基体材料的高。②基体和纤维之间要有一定黏结作用，而且应具有适当的结合强度，以保证基体所受的应力通过界面传递给纤维。③纤维应有合理的含量、尺寸和分布。纤维越细，则缺陷越小，材料强度越高；同时细纤维的比表面积大，有利于增强与基体的结合力。连续纤维比短纤维的增强效果好。纤维的排列方向应符合构件的受力要求。④纤维应与基体的线膨胀系数相匹配。通常要求两者的线膨胀系数相近。对于韧性较低的基体(例如陶瓷和热固性树脂)，纤维的线膨胀系数应略高于基体的线膨胀系数；对于韧性较好的基体，纤维的线膨胀系数应略低于基体的线膨胀系数。⑤纤维与基体之间要有良好的相容性。以便在高温作用下纤维与基体之间不发生化学反应，基体对纤维不产生腐蚀和损伤作用。二、粒子增强型复合材料的增强机制粒子增强型复合材料按照颗粒尺寸大小和数量多少可分为：弥散强化的复合材料，其粒子直径d一般为0.0l~0.1μm，粒子体积百分数VP为1％~15％；颗粒增强的复合材料，粒子直径d为1~50μm，体积百分数为VP＞20％。（1）弥散强化的复合材料的增强机制

在外力的作用下，复合材料的基体主要承受载荷，而弥散均匀分布的增强粒子将阻碍导致基体塑性变形的位错运动(金属基体)或分于链运动(高聚物基体)。而且增强粒子熔点、硬度较高，化学稳定性好，所以粒子加入后，不但使常温下材料的强度、硬度有较大提高，而且使高温下材料的强度下降额度减少，即弥散强化复合材料的高温强度高于单一材料。（2）颗粒增强的复合材料的增强机制

颗粒增强复合材料是用金属或高分子聚合物为粘结剂，把具有耐热性好、硬度高但不耐冲击的金属氧化物、碳化物，氮化物粘结在一起而形成的材料。这类材料的性能既具有陶瓷的高硬度及耐热的优点，又具有脆性小、耐冲击等方面的优点，显示了突出的复合效果。由于强化相的颗粒较大，它对位错的滑移(金属基)和分子链运动(聚合物基)已没有多大的阻碍作用，因此强化效果并不显著。主要不是为了提高材料的强度，而是为了改善材料的耐磨性和综合力学性能。

高分子材料第一节塑料

概述

塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。

塑料的组成：1）树脂:

塑料的主要组分。它胶粘着塑料中的其它一切组成部分，并使其具有成型性能。绝大多数塑料就是以所用树脂命名的。

2）填充剂（填料）:

提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。它在塑料占有相当大的比例。如加入铝粉可提高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。

常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。

3）增塑剂:

提高塑料的可塑性和柔软性。常用熔点低的低分子化合物来增加大分子链间距离，从而达到增加大分子链的柔顺性的目的。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。

4）稳定剂:

提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。5）增色剂:

赋予塑料制品各种色彩。常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能产生荧光或磷光的颜料。6）润滑剂:

提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。7）固化剂:

与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。8）其他:

还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。

塑料的分类：1）按塑料热性质分类：

热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。

热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。2）按塑料的功能和用途分类：

通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。

工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。

功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。1）

结构单元：

热塑性塑料

聚乙烯（PE－polyethylene）：——CH2—CH2——［］2）

支化结构：

右图：（a）高密度PE分子链（b）低密度PE分子链（c）线性低密度PE分子链

3）性质：

①

耐化学腐蚀；

②良好的电绝缘性和高频介电性能；

③韧性、耐寒性好；

④较低的摩擦系数；

⑤

不易吸水；

⑥

不耐热，不耐大气老化。

4）应用：聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种，属于结晶性塑料，外观乳白，半透明。低密度聚乙烯(LDPE)

：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆等。高密度聚乙烯(HDPE)：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。1）

结构单元：

聚氯乙烯（PVC－polyvinylchloride

）：2）

性质：具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性；能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃性；但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。——CH2—CH2——［］Cl│

3）应用：

纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。

硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。

增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。1）

结构单元：

聚丙烯（PP-polypropylene)）：2）

性质：无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯；耐热性、耐水性良好，化学稳定性好；但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。——CH2—CH2——［］CH3│

3）应用：

聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。1）

结构单元：

聚苯乙烯（PS-polystyrene

）：2）

性质：

无毒、无味、无色透明状固体。电绝缘性优良，介电损耗极小；耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂；强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。——CH2—CH2——［］│

3）应用：

聚丙烯属无规立构，非晶性塑料，高度透明（透光率为88～92％）。

主要用于日用、装潢、包装及工业制品；仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。1）

结构单元：

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethylmethacrylate

）：2）

性质：

较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为91～93％）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。——CH2—C—C——［］│CH3COOCH3│

3）应用：聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，非晶性塑料。

主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。

1）

结构单元：

聚四氟乙烯（PTFE）：2）

性质：

出色的耐热、耐寒能力（-180～+260℃长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称“塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成形。——CF2—CF2——［］

3）应用：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在360～380℃烧结成形。

主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。1）

结构：

尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙66、尼龙610等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团－酰胺基：

聚酰胺（尼龙或锦纶）（PA－polyamides

）：——C—N——［］‖OH│

3）应用：纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。2）

性质：聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好；另外耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。1）

结构单元：

聚甲醛（POM-polyformaldehyde

）：——CH2—O——［］2）

性质：具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。

3）均聚甲醛的改性：

工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳定性。共聚甲醛的结构单元为：

4）应用：聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，塑料弹簧等。—CH2—O—［］x—CH2-CH2-CH2-CH2-O—［］y，1）

结构单元：

聚碳酸酯（PC-polycarbonate

）：2）

性质：

①低温冲击韧性极佳；

②

高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；—O—C—O——［］│O———C—││CH3CH3

3）应用：由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称“透明金属”。

纤维增强聚碳酸酯可部分取代钢、有色金属等制造仪器仪表的机械传动部件。未增强聚碳酸酯用于制作车灯罩、护目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。

③透光率高，约为86～92％；

④电绝缘性好。1）

结构单元：丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体（共聚生成）

ABS塑料：2）

性质：

丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。

3）应用：

ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被人类认识和使用的“高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。1）

结构单元：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：2）

性质：结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBT作为结构材料。—CH2－CH2－CH2－CH2－O－C——C—［］O‖‖O1）

聚砜（PSF）：

其他热塑性塑料：

聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达150~174℃，脆化温度-100℃。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。2）

聚苯醚（PPO）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用温度宽-190～190℃，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。3）聚酰亚胺：

聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达260℃；但加工性较差，脆性大，成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。

热固性塑料

热固性塑料是树脂经固化处理后获得的。所谓固化处理就是树脂中加入固化剂并压制成型，使其由线型聚合物变为体型聚合物的过程。热固性塑料具有耐热性高，刚度大，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；但脆性大，不易成形。

酚醛塑料（PF-bakelite

）：

酚醛塑料中的酚醛树脂是酚类和醛类的缩聚产物。根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PH值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。苯酚上与羟基邻位或对位的3个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：PH值甲醛与苯酚摩尔比链结构产物＜70.8～0.9线性热塑性＞71.1～1.5交联热固性1）

酚醛树脂：

苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：热塑性酚醛树脂：只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。热固性酚醛树脂：制备时反应不彻底，在热的作用下可继续进行缩聚反应形成高度交联网状结构。2）

酚醛塑料：

热塑性酚醛树脂固化剂添加剂压塑粉

压坯

成品混合模压加热①以热塑性酚醛树脂为原料：

通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。②以热固性酚醛树脂为原料：

有一定的强度和硬度、良好的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性及电绝缘性、热导率低，成本低廉。酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。③应用

以木粉为原料的酚醛塑料粉又称胶木粉或电木粉，它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。

以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。

以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部件。

以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。

环氧塑料（EP-epoxyplastics

）：

环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂而制成。树脂中每个分子含有两个或两个以上环氧基团：1）

环氧树脂：

（CH2—CH—）O

环氧树脂中最常用的是双酚A型环氧树脂：n＝0～7

其中，R为2）

环氧塑料：

环氧树脂有“万能胶”之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。

主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。

塑料制品的成形工艺

将塑料原料放入成型模加热熔化，加压，使塑料充满整个型腔，同时发生交联反应而固化。模压成型主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。

模压成形：

将塑料原料在注射机料筒内加热熔化，通过推杆或螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即得塑料制品。

注射成型：

主要用于热塑性塑料。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品。

挤出成型：

将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出，获得不同形状的型材，如管、棒、带、丝、板等。

挤出成形的生产效率高，可自动化连续生产，一般使用热塑性塑料作原料。

吹塑成形：

熔融态的塑料坯通过挤出机或注射机挤出后，置于模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使其紧贴模内壁成型而获得中空制品。

吹塑成型还可以用压缩空气将型坯连续吹胀成薄膜。

真空成形（吸塑成形）：

将热塑性塑料板（片）材置于模具上，四周加紧并加热；待塑料进入高弹态后，对模腔抽真空，使板材在大气压作用下紧贴模腔内壁，冷却后硬化成形。抽真空前抽真空后

浇注成形：

又称浇塑法，根据浇注方式的差异可分为静态铸型、嵌铸型和离心铸型等。

在液态树脂中加入适量固化剂，然后浇入模具型腔中，在常压或低压及常温或适当加热条件下固化成型。此法主要用于生产大型制品，设备简单，但生产率低。第二节橡胶

橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。以生胶为原料加入适量配合剂而形成的高分子弹性体。

橡胶的组分

橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。

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。常用配合剂有硫化剂、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，从而具有一定强度、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。

配合剂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。

⑤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。

⑥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。

橡胶的制备及成形

硫化

聚异戊二烯的硫化反应

生胶流动温度高、粘度大，它与各种配合剂的混合，需要通过塑炼和混炼来实现。

混合1）

塑炼：

强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。2）

混炼：

将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀的过程。混炼的加料顺序是：塑炼胶、防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂等。混炼时要注意严格控制温度和时间。常用的混炼机有密炼机和开炼机，通常联合使用。开炼后的状态

2）注射法：与热固性塑料注射成形类似。

成形

大多数橡胶制品都是被加热到硫化温度以上，在模具中成形。

1）模压法：将预压好或经称重的型坯直接放入模腔，合模加热加压，使产品硫化直至定型。

常见橡胶

天然橡胶

具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。

由丁二烯和苯乙烯共聚而成的。其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。

丁苯橡胶

由丁二烯聚合而成。其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。缺点是强度较低，加工性能差、抗撕性差。

顺丁橡胶

由乙烯和丙稀的共聚物。由于主链不含双链，分子链十分柔软。它具有优异的耐老化和耐高、低温特性。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。

乙丙橡胶

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℃。

丁腈橡胶

由氯丁二烯聚合而成。具有天然橡胶和一般通用橡胶所没有的优良性能。故有“万能橡胶”之称。缺点是耐寒性差，密度大，生胶稳定性差。用于制造矿井的运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。

氯丁橡胶

以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为300℃。主要用于国防和高技术中的密封件。

氟橡胶

由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体共聚而成。具有高耐热性和耐寒性，抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格较贵。

硅橡胶

苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。分子链的两端是柔性较小的聚苯乙烯段，中间是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡胶和热塑性橡胶的优点。强度高，弹性好，可反复回收利用。

SBS热塑弹体第三节合成纤维

凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。它可分为天然纤维和化学纤维。化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝”、“人造棉”。合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展很快。1）涤纶

即聚酯纤维，又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。

2）尼龙

即聚酰胺，又称棉纶，其强度大、耐磨性好、弹性较好，主要缺点是耐光性差。

3）腈纶

即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。4）维纶

性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物易皱。5）丙纶

即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较差，且晒易老化。6）氯纶

难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制了它的应用。

第四节胶粘剂

胶粘剂是把两个固体表面粘合在一起，并且在胶接面处具有足够强度的物质；以各种树脂、橡胶、淀粉等为基体材料，添加各种辅料而制成的。

环氧树脂胶粘剂

具有很高的粘接力，操作简便，不需外力即可粘接；有良好的耐酸、碱、油及有机溶剂的性能。但环氧胶胶层较脆。

用途：环氧树脂胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、塑料、橡胶、混凝土等均具有较好的粘合能力，常用于以上物品之间的粘接和修补，也可用于竹木和皮革、织物、纤维之间的粘接。

具有较强的粘接力，耐高温，但韧性低，剥离强度差。主要用于木材、胶合板、泡沫塑料等，也可用于胶接金属、陶瓷。

改性的酚醛-丁晴胶可在-60～150℃使用，广泛用于机器、汽车、飞机结构部件的胶接，也可用于胶接金属、玻璃、陶瓷、塑料等材料。

改性的酚醛-缩醛胶具有较好的胶接强度和耐热性，主要用于金属、玻璃、陶瓷、塑料的胶接，也可用于玻璃纤维层压板的胶结。

酚醛树脂胶粘剂

：

初粘结力大，常温触压即可固化，有利于粘接大面积柔软材料及难以加压的工件。在-250℃以下仍能保持较高的剥离强度，而且其抗剪强度随着温度下降而显著提高。聚氨酯树脂胶毒性大，固化时间长，耐热性不高，易与水反应。

可对金属、玻璃、陶瓷、橡胶、木材、皮革和极性塑料有很强的粘结力，特别是超低温工件的粘接。

聚氨酯树脂胶粘剂

：

具有透明性好、粘度低、粘结速度极快等特点，使用很方便。但它不耐水，性脆，耐温性和耐久性较差，有一定气味。

广泛用于：金属、陶瓷、玻璃及大多数塑料和橡胶制品的粘接及日常修理。市场上销售的“501”胶和“

502”胶就属于这类胶粘剂。α-氰基丙烯酸酯胶粘剂

：

具有良好的弹性和柔韧性，初粘力强，但强度较低，耐热性不高，贮存稳定性较差，耐寒性不佳，溶剂有毒。氯丁橡胶胶粘剂使用方便，价格低廉，广泛用于橡胶与橡胶、金属、纤维、木材、塑料之间的粘接。

氯丁橡胶胶粘剂

：

即乳白胶。无毒、粘度小、价格低、不燃。但耐水性和耐热性较差。主要用于胶接木材、纤维、纸张、皮革、混凝土、瓷砖等。

聚醋酸乙烯乳液胶粘剂

：

高分子材料的加工10.1塑料一、概述定义：塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以聚合物为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。塑料的组成：1）聚合物:

塑料的主要组分。它胶粘着塑料中的其它一切组成部分，并使其具有成型性能。绝大多数塑料就是以所用聚合物命名的。2）填料及增强剂：为提高塑料制品的强度和刚性可加入各种纤维状材料作增强剂，最常用的是玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、石墨纤维和硼纤维。填料的主要功能是降低成本，主要的填料种类有：硅石(石英砂)、硅酸盐(云母、滑石、陶土、石棉)、碳酸钙、金属氧化物、炭黑、玻璃珠、木粉等。3）增塑剂：

提高塑料的可塑性和柔软性。常用熔点低的低分子化合物来增加大分子链间距离，从而达到增加大分子链的柔顺性的目的。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。4）稳定剂:

提高塑料在加工和使用中对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。包括：抗氧剂：能抑制或延缓聚合物氧化过程的助剂称为抗氧剂。热稳定剂：主要用于聚氯乙烯及其共聚物。紫外线吸收剂：波长为290~350nm的紫外线能量达365~407kJ／mol，它足以使大分子主链断裂，发生光降解。

变价金属离子抑制剂：变价金属离子如铜、锰、铁离子能加速聚合物(特别是聚丙烯)的氧化老化过程。光屏蔽剂：是一类能将有害于聚合物的光波吸收，然后将光能转换成热能散射出去或将光反射掉，从而对聚合物起到保护作用。5）增色剂:

赋予塑料制品各种色彩。常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能产生荧光或磷光的颜料。6）润滑剂:

提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸及其金属的盐类。7）固化剂:

与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。8）其他:

还有发泡剂、偶联剂、阻燃剂等。塑料的分类：1）按塑料热性质分类：热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。2）按塑料的功能和用途分类：

通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。

工程塑料：具有较高力学性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。

特种塑料：具有某些特殊物理化学性能，如耐高温、耐腐蚀、光学等性能。二、塑料制品的成型工艺挤出成型注射成型吹塑成型模压成型挤出成型概述将原料在料筒中加热至流动状态，同时通过螺杆向前推压至机头，通过不同形状和结构的口模连续挤出，获得不同形状的型材。挤出成型是热塑性塑料最主要的成型方法。制品主要有等截面的管材、板材、薄膜、电线电线包覆以及各种异型制品。挤出机（单螺杆）挤出过程

熔融阶段：将固态塑料通过螺杆转动向前输送，在外部机筒加热器和内部螺杆对物料剪切作用产生的摩擦热的作用下逐渐融化，最后完全转变成熔体，并在压力下压实；

成形阶段：熔体通过口模，在压力作用下成为形状与口模截面形状相似的一个连续体；

定形阶段：将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来，对其进行精整，从而获得更为精确的截面形状、尺寸和光滑的表面。视频：挤出成型注射成型概述注射成形是将粒状或粉状塑料从注射成形机的料斗送入机筒内，加热熔融塑化后，在柱塞或螺秆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机筒前端的喷嘴，以很快的速度注入闭合模具内，经过一定时间的冷却定形后，开启模具即得制品。注射成形是热塑性塑料制品的主要成形方法之一。注射成形制品约占塑料制品总质量的30％以上。注射机由注射系统、合模系统和液压与电器控制系统三部分组成。注射成型过程加料塑化注射入模保压冷却脱模塑化是指塑料在机筒内经加热达到流动状态，经螺杆旋转和柱塞的推挤达到组分均匀并具有良好可塑性的过程注射是指塑化良好的熔体在螺杆或柱塞推挤下注入模具的过程。视频：注射成型吹塑成型概述吹塑成型是将挤出或注射成形所得的半熔融态管坏(型坯)置于各种形状的模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成形方法。只限于热塑性塑料中空制品的成型。可以生产口径不同、容量不同的瓶、壶、桶等各种包装容器。成型方法（1）挤出吹塑

工艺过程：首先通过挤出机将塑料熔融并成形管坯，再闭合模具夹住管坯；插入吹塑头通入压缩空气，在压缩空气的作用下型坯膨胀并附着在型腔壁上成形；成形后进行保压、冷却、定形并放出制品内的压缩空气，开模取出制品切除尾料。（2）注射吹塑

工艺过程：第一阶段，由注射机将熔体注入带吹气芯管的管坯模具中成形管坯，启模，管坯带着芯管转到吹塑模具中；第二阶段，闭合吹塑模具、压缩空气通入芯管吹胀管坯成形制品。当管坯转到吹塑模具中时，下一管坯成形即开始。

吹塑成型还可以用压缩空气将型坯连续吹胀成薄膜。视频吹塑成型模压成型概述模压成型是将一定量的粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入具有一定温度的闭合模内，经加热、加压并保温一定时间而固化成型。模压成型主要用于热固性塑料制品的成型。液压机成型过程成形过程主要包括流动、胶凝和硬化成形。加热初期塑料呈低分子粘流态，流动性好；随着官能团的相互反应，部分分子发生交联，此时物料流动性变小，并开始产生一定的弹性，此时物料处于胶凝状态；再继续加热，分子交联反应更趋于完善，交联度增大，树脂由胶凝状态变为玻璃态，此时树脂呈体形结构，即达到硬化状态，成形过程完成。视频压制成型三、热塑性塑料

1）

结构单元：

聚乙烯（PE－olyethylene）：——CH2—CH2——［］

2）

支化结构：右图：（a）高密度PE分子链（b）低密度PE分子链（c）线性低密度PE分子链

3）性质：

①

耐化学腐蚀；

②良好的电绝缘性和高频介电性能；

③韧性、耐寒性好；

④较低的摩擦系数；

⑤

不易吸水；

⑥

不耐热，不耐大气老化。

4）应用：聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种，属于结晶性塑料，外观乳白，半透明。低密度聚乙烯(LDPE)

：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆等。高密度聚乙烯(HDPE)：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。

1）

结构单元：

聚氯乙烯（PVC－polyvinylchloride

）：

2）

性质：具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性；能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃性；但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。——CH2—CH2——［］Cl│

3）应用：

纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。

硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。

增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。

1）

结构单元：

聚丙烯（PP-polypropylene)）：

2）

性质：无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯；耐热性、耐水性良好，化学稳定性好；但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。——CH2—CH2——［］CH3│

3）应用：

聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。

1）

结构单元：

聚苯乙烯（PS-polystyrene

）：

2）

性质：

无毒、无味、无色透明状固体。电绝缘性优良，介电损耗极小；耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂；强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。——CH2—CH2——［］│

3）应用：

聚丙烯属无规立构，非晶性塑料，高度透明（透光率为88～92％）。

主要用于日用、装潢、包装及工业制品；仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。

1）

结构单元：

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethylmethacrylate

）：

2）

性质：

较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为91～93％）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。——CH2—C—C——［］│CH3COOCH3│

3）应用：聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，非晶性塑料。

主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。

1）

结构单元：

聚四氟乙烯（PTFE）：

2）

性质：

出色的耐热、耐寒能力（-180～+260℃长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称“塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成形。——CF2—CF2——［］

3）应用：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在360～380℃烧结成形。

主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。

1）

结构：

尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙66、尼龙610等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团－酰胺基：

聚酰胺（尼龙或锦纶）（PA－polyamides

）：——C—N——［］‖OH│

3）应用：纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。

2）

性质：聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好；另外耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。

1）

结构单元：

聚甲醛（POM-polyformaldehyde

）：——CH2—O——［］

2）

性质：具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。

3）均聚甲醛的改性：

工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳定性。共聚甲醛的结构单元为：

4）应用：聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，塑料弹簧等。—CH2—O—［］x—CH2-CH2-CH2-CH2-O—［］y，

1）

结构单元：

聚碳酸酯（PC-polycarbonate

）：

2）

性质：

①低温冲击韧性极佳；

②

高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；—O—C—O——［］│O———C—││CH3CH3

3）应用：由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称“透明金属”。

纤维增强聚碳酸酯可部分取代钢、有色金属等制造仪器仪表的机械传动部件。未增强聚碳酸酯用于制作车灯罩、护目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。

③透光率高，约为86～92％；

④电绝缘性好。

1）

结构单元：丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体（共聚生成）

ABS塑料：

2）

性质：

丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。

3）应用：

ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被人类认识和使用的“高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。

1）

结构单元：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：

2）

性质：结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBT作为结构材料。—CH2－CH2－CH2－CH2－O－C——C—［］O‖‖O

1）

聚砜（PSF）：

其他热塑性塑料：聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达150~174℃，脆化温度-100℃。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。

2）

聚苯醚（PPO）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用温度宽-190～190℃，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。

3）聚酰亚胺：

聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达260℃；但加工性较差，脆性大，成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。

1）

结构单元：

聚碳酸酯（PC-polycarbonate

）：

2）

性质：

①低温冲击韧性极佳；

②

高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；—O—C—O——［］│O———C—││CH3CH3四、热固性塑料热固性塑料是树脂经固化处理后获得的。所谓固化处理就是树脂中加入固化剂并压制成型，使其由线型聚合物变为体型聚合物的过程。热固性塑料具有耐热性高，刚度大，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；但脆性大，不易成形。

酚醛塑料（PF-bakelite

）：

酚醛塑料中的酚醛树脂是酚类和醛类的缩聚产物。根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PH值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。苯酚上与羟基邻位或对位的3个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：PH值甲醛与苯酚摩尔比链结构产物＜70.8～0.9线性热塑性＞71.1～1.5交联热固性

1）

酚醛树脂：

苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：热塑性酚醛树脂：只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。热固性酚醛树脂：制备时反应不彻底，在热的作用下可继续进行缩聚反应形成高度交联网状结构。

2）

酚醛塑料：

热塑性酚醛树脂固化剂添加剂压塑粉压坯成品混合模压加热①

以热塑性酚醛树脂为原料：通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。②

以热固性酚醛树脂为原料：有一定的强度和硬度、良好的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性及电绝缘性、热导率低，成本低廉。酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。③

应用

以木粉为原料的酚醛塑料粉又称胶木粉或电木粉，它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。

以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。

以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部件。

以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。（CH2—CH—）O

环氧塑料（EP-epoxyplastics

）：

环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂而制成。树脂中每个分子含有两个或两个以上环氧基团：

1）

环氧树脂：

环氧树脂中最常用的是双酚A型环氧树脂：n＝0～7其中，R为

2）

环氧塑料：

环氧树脂有“万能胶”之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。一、概述定义：橡胶是一类在较宽温度范围内表现良好高弹性行为的高分子材料的总称。分类：天然橡胶合成橡胶热塑性橡胶热固性橡胶按其来源按其热行为通用橡胶特种橡胶10.2橡胶组分1、生胶天然橡胶：天然胶乳经一定的化学处理和加工制得。来源于自然界中含胶植物，如橡胶树、橡胶草、橡胶菊等。原料主要是石油、天然气、煤、农林产品等。合成橡胶：用人工合成的方法制得的高分子弹性材料。2、再生胶（1）定义：再生胶是废硫化橡胶经化学、热及机械加工处理后制得的具有一定可塑性、可重新硫化的橡胶制品。（2）主要反应：脱硫，即利用热能、机械能及化学能使废硫化橡胶中的交联点及交联点间的分子链发生断裂，从而破坏其网链结构，恢复一定的可塑性。（3）作用：代替生胶，节省成本；改善胶料工艺性能，提高产品耐油、耐老化性能。3、配合剂（1）硫化剂：在一定条件下能使橡胶发生交联的物质统称为硫化剂。由于天然橡胶最早采用硫磺交联，所以称为硫化。（2）硫化促进剂：凡能加快硫化速度，缩短硫化时间的物质统称为硫化促进剂。（3）硫化活性剂：提高促进剂的活性。（4）防焦剂：又称硫化延迟剂，作用是使胶料在加工过程不发生早期硫化的现象。（5）防老剂：凡能防止和延缓橡胶老化的化学物质称为防老剂。橡胶在长期贮存或使用过程中，受氧、光、热、高能辐射及应力作用，逐渐发粘、变硬、弹性降低的现象物理防老剂：在橡胶表面形成一层薄膜起到屏障作用。化学防老剂：可破坏橡胶氧化初期生成的过氧化物，从而延缓氧化过程。（6）补强剂和填充剂

凡能提高橡胶机械性能的物质称为补强剂，又称活性填充剂，有炭黑、白炭黑等。凡在胶料中主要起增加容积作用的物质称为填充剂，有碳酸钙、陶土，碳酸镁等。（7）其它配合剂：软化剂、着色剂、发泡剂等。4、纤维和金属材料橡胶的弹性大、强度低，因此很多橡胶制品必须用纤维材料或金属材料作骨架材料，以增大制品的机械性能，减小变形。二、橡胶制品的成型工艺主要包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化六个工序。塑炼定义：塑炼是使生胶由弹性状态转变为可塑状态的工艺过程。塑炼目的：使胶料获得适宜的可塑性和流动性，利于后序工艺的进行。塑炼机理：生胶塑炼获得可塑性的原因是橡胶大分子链断裂，平均分子量降低之故。塑炼方法：机械塑炼法：通过机械作用使橡胶大分子链断裂，提高其可塑性。化学塑炼法：借助增塑剂的作用，引起并促进大分子链的断裂。混炼定义：将塑炼后的生胶和各种配合剂混合均匀制成混炼胶的过程。混炼目的：得到符合性能要求的混炼胶。

混炼方法：间歇式混炼和连续式混炼压延和压出混炼胶通过压延和压出工艺可制得一定形状的半成品。1、压延橡胶的压延是指通过