非金属程材料

关于非金属程材料（一）塑料的组成1、合成树脂树脂是决定塑料性能和使用范围的主要组成物，在塑料中，其粘结其它组分的作用。塑料中的合成树脂质量分数一般为30%~100%。因此，大多数塑料都是以树脂名称来命名的，例如，聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯。第2页,共37页，2024年2月25日，星期天2、添加剂添加剂的种类主要有：添加剂、增塑剂、稳定剂、着色剂和其它。（1）填充剂是加于塑料的配合料中以降低成本，有时也可增进塑料的物理性能，如硬度、刚度及冲击强度的相对惰性的物质称为填料。最常用的填料由粘土、硅酸盐、滑石、碳酸盐等。第3页,共37页，2024年2月25日，星期天（2）增塑剂绝大部分合成树脂具有可塑性，但可塑性的大小却不相同，为了使树脂易于塑化和赋予制品柔软性，一般在树脂中加入一些低分子物质，这些低分子物称为增塑剂。增塑剂是液体或低熔点物质，与树脂应有较好的混溶性。常用的增塑剂由邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。第4页,共37页，2024年2月25日，星期天(3)稳定剂工业上为了提高树脂在光、热和霉菌等外界因素作用下的稳定性，常在树脂中加入一定的添加剂，这些阻碍树脂变质的物质称为稳定剂，稳定剂的加入量很少，一般只有千分之几，但作用很大。常用的稳定剂有热稳定剂和光稳定剂等。第5页,共37页，2024年2月25日，星期天(4)着色剂是为了美化和装饰塑料而在物料中加入的含色料的添加剂称为着色剂。现代塑料成型加工过程中，着色变得越来越重要，80%塑料着色。着色使制品颜色变得鲜艳、美观，从而提高了制品的商业价值；还有特殊的作用，如军车塑料做成迷彩色，可增加隐蔽性，电线着色利于区分等；着色剂选择合适，可以改善制品的力学性能、光学性能、电性能等。第6页,共37页，2024年2月25日，星期天(5)其它润滑剂：滑剂可分为内部滑剂与外部滑剂，内部滑剂最主要的功能是改善树脂的内流动性，减少树脂分子链间的内摩擦，如脂肪酸脂类；外部滑剂在降低树脂对加工机械之黏着，并提高产品表面的光滑易于脱模。阻燃剂：当添加难燃剂的塑料暴露于火焰时，能自行抑制火焰的蔓延，防止烟雾的形成，当火焰去掉时燃烧便会停止。抗静电剂：抗静电剂的主要功能是赋予塑料产生导电性，以使其避免因摩擦而造成静电的积存。

第7页,共37页，2024年2月25日，星期天（二）常用工程塑料工程塑料主要指综合性能（包括力学性能、耐热性、耐寒性、耐蚀性和绝缘性等）良好的各种塑料。它们是制造工程结构用零部件、工业容器和设备等的一类新型结构材料。常用的工程塑料分为热塑性工程塑料和热固性工程塑料两类。第8页,共37页，2024年2月25日，星期天热塑性塑料:是受热软化、熔融，具有可塑性，冷却后坚硬；再受热又可软化，可重复使用而其基本性能不变；可溶解在一定的溶剂中。成形工艺简便、形式多种多样，生产效率高，可直接注射、挤压、吹塑成形。如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。热固性塑料:热固性塑料一次成形后，质地坚硬、性质稳定，不再溶于溶剂中，受热不变形，不软化，不能回收。成形工艺复杂，大多只能采用模压或层压法，生产效率低。如酚醛塑料、环氧塑料等。

第9页,共37页，2024年2月25日，星期天（三）塑料在汽车上的应用汽车用塑料按用途分为内饰件用塑料、工程塑料和外装件用塑料。（1）内饰件用塑料内饰件用塑料品种主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS塑料等。用途：制作坐垫、仪表盘、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘等。第10页,共37页，2024年2月25日，星期天工程塑料聚丙烯(PP)刚性大,其强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯；密度小,是常用塑料中最轻的；耐热性良好,长期使用温度为100℃～110℃；具有优良的电绝缘性能和耐蚀性能；冲击韧性差、耐低温及抗老化性也差；应用：汽车用树脂：保险杠、仪表盘、电器元件、发动机风叶等；薄膜：有“包装皇后”之称，如快餐食品、烟草的包装等；纤维级PP：地毯、无纺布、旅游制品、土工布，建筑材料等。性能：薄膜保险杠PP制成电容器外皮第11页,共37页，2024年2月25日，星期天工程塑料聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯，具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离心泵、通风机和接头等。软质聚氯乙烯，其延伸率高，制品柔软，并具有良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用于制作耐酸耐碱软管、电缆外皮、导线绝缘层等。第12页,共37页，2024年2月25日，星期天ABS塑料插角ABS连接扣ABS二轮滑板工程塑料ABS塑料

可制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、汽车零件（如作档泥板、扶手、热空气调节导管，以及小轿车车身）等。应用：性能：

具有“硬、韧、刚”的特性，综合机械性能良好，同时尺寸稳定，容易电镀和易于成形，耐热性较好，在－40℃的低温下仍有一定的机械强度。第13页,共37页，2024年2月25日，星期天（2）工程塑料汽车上常用的工程塑料有：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。第14页,共37页，2024年2月25日，星期天工程塑料聚乙烯(PE)高压聚乙烯：相对分子质量、结晶度和密度较低，质地柔软；常用来制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。低压聚乙烯：质地刚硬，耐磨性、耐蚀性及电绝缘性较好；常用来制造塑料管、板材、绳索以及承载不高的零件。第15页,共37页，2024年2月25日，星期天优点：良好的绝缘性、耐热性，较高强度、硬度和刚度缺点：性脆易碎，易变色应用：电器开关、插座、插头、外壳等，绝缘零件，小负荷的机器零件酚醛泡沫塑料制品工程塑料酚醛塑料第16页,共37页，2024年2月25日，星期天（3）外装件用塑料及结构件包括：传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料和复合材料制造。第17页,共37页，2024年2月25日，星期天二其它非金属材料

其它非金属材料包括：橡胶、玻璃、摩擦材料、陶瓷材料、合成纤维、胶粘剂、涂装材料等各种材料。（一）橡胶所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。1、橡胶的特性橡胶最显著的特点就是具有高的弹性。同时，具有一定的强度、优异的抗疲劳性，以及良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等性能。2、橡胶的基本组成橡胶是以生胶为原料，加入适量的配合剂，经硫化工艺处理以后得到的一种生产原材料。第18页,共37页，2024年2月25日，星期天（二）玻璃玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物等辅料，在高温窖中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。（三）摩擦材料汽车用摩擦材料，是汽车上的消耗性材料之一，主要起到传递力、制动减速、停车制动等作用，是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分。第19页,共37页，2024年2月25日，星期天（四）陶瓷材料陶瓷是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称，是现代工业中很有发展前途的一类材料。分类：传统陶瓷、特种陶瓷基本生产工艺包括：原料的制备、坯料的成型和制品的烧成或烧结三大步骤。第20页,共37页，2024年2月25日，星期天

陶瓷材料陶瓷材料的性能特点：密度小、熔点高、弹性模量大、化学稳定性高；硬度高、耐磨损、强度高、高温抗蠕变能力强；耐高温、耐氧化、耐腐蚀；塑性和韧性较低（陶瓷材料最大的弱点）；是良好的绝缘体，可用于隔电的绝缘材料；具有介电特性，可作为电器的介质；功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。陶瓷制品陶瓷制品第21页,共37页，2024年2月25日，星期天

陶瓷材料典型陶瓷材料：普通陶瓷具有良好的白度、光泽度、透光性、热稳定性和强度；加工成型性好，成本低，产量大；主要应用于茶具、餐具和工艺品。日用陶瓷第22页,共37页，2024年2月25日，星期天

陶瓷材料典型陶瓷材料：普通陶瓷建筑陶瓷卫生陶瓷电器绝缘陶瓷化工陶瓷绝缘子普通工业陶瓷第23页,共37页，2024年2月25日，星期天热电偶套管密封环陶瓷喷咀耐火材料典型陶瓷材料：特种陶瓷强度高硬度高：机械加工磨料、磨具、切削工具等熔点高、抗腐蚀：耐火材料、炉管、热电偶保护套等化学稳定性好：坩埚、人体关节、人工骨骼电绝缘性好：基板、火化塞、电路外壳光学性能好：制成透光材料、微波整流罩窗口、激光振荡元件等坩埚Al2O3陶瓷第24页,共37页，2024年2月25日，星期天典型陶瓷材料：特种陶瓷ZrO2陶瓷热导率小，是理想的高温绝热材料；化学稳定性好，能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀，可用作特种耐火材料；硬度高，可制作冷成型工具、整形模、切削工具、剪刀等；强度高、韧性好，可制作发动机构件等。第25页,共37页，2024年2月25日，星期天氧化锆制品氧化锆油泵氧化柱塞氧化锆拉线轮氧化锆球阀部分稳定氧化锆喷涂层增韧氧化锆导轮芯轴第26页,共37页，2024年2月25日，星期天典型陶瓷材料：特种陶瓷SiC陶瓷常压烧结碳化硅性能特点：高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀(但不抗强碱)、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次于氧化铍陶瓷。应用：主要用作高温结构材料。如火箭尾喷管的喷嘴，热电偶套管。还可用于高温下热交换器，燃气轮机叶片及轴承，泵的密封圈，拉丝成型模具等。SiC轴承第27页,共37页，2024年2月25日，星期天典型陶瓷材料：特种陶瓷Si3N4陶瓷性能特点：强度、比强度、比模量高；硬度仅次于金刚石、碳化硼等；摩擦系数仅为小；热膨胀系数小；抗热震性大大高于其他陶瓷材料；化学稳定性高。应用：热压烧结氮化硅用于形状简单、精度要求不高的零件，如切削刀具、高温轴承等。反应烧结氮化硅用于形状复杂、尺寸精度要求高的零件，如机械密封环等。Si3N4轴承叶片气阀等零件汽轮机转子第28页,共37页，2024年2月25日，星期天（五）复合材料定义：

复合材料是由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。复合材料的组成：基体＋增强体基体复合材料的主体，即自身保持连续而包围增强的材料，可以是金属、高分子或陶瓷材料中的一种。增强体分散分布在基体中，也可称为分散相。可以是陶瓷、高分子或金属材料中的一种，以不同形态加入：颗粒、纤维、晶须或片状，分布方式可以是定向和随机的。第29页,共37页，2024年2月25日，星期天

复合材料复合材料的组成：基体＋增强体第30页,共37页，2024年2月25日，星期天分类：

复合材料第31页,共37页，2024年2月25日，星期天性能特点：

复合材料①比强度和比弹性模量高（普遍高于常用金属材料）②抗疲劳与断裂安全性能好③良好的减摩、耐磨性和较强的减振能力。④优越的高温性能⑤其它特殊性能高韧性和抗热冲击性能（金属基复合材料）；优良电绝缘性，不受电磁作用，不反射无线电波；耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁等性能。第32页,共37页，2024年2月25日，星期天典型复合材料：纤维增强高分子基复合材料用碳纤维、玻璃纤维和芳纶等的连续或短切纤维来增强高分子材料。其性能较之基体有大幅度的提高，比强度也高得多。在宇航、汽车、体育用品、各种管道和压力容器上广泛应用的原因。碳纤维硬壳式结构自行车波音757第33页,共3