第十一章　常用非金属材料.ppt

第十一章常用非金属材料Usual Nonmetallic Materials
非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料,主要有各类高分子材料(塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等)、陶瓷材料(各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等)和各种复合材料等。本章主要介绍高分子材料、陶瓷和复合材料。
工程材料仍然以金属材料为主,这大概在相当长的时间内不会改变。但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展,在材料的生产和使用方面均有重大的进展,正在越来越多地应用于各类工程中。非金属材料已经不是金属材料的代用品,而是一类独立使用的材料,有时甚至是一种不可取代的材料。
第一节高分子材料Polymers
高分子材料又称为高聚物,通常,高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶、塑料、合成纤维、胶粘剂和涂料等五类。各类高聚物之间并无严格的界限,同一高聚物,采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维,比如尼龙就是如此。而象聚氨酯一类的高聚物,在室温下既有玻璃态性质,又有很好的弹性,所以很难说它是橡胶还是塑料。
一、塑料
按照应用范围,塑料分为三种。
通用塑料
通用塑料主要包括聚乙烯、聚***乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等六大品种。这一类塑料的特点是产量大、用途广、价格低,它们占塑料总产量的3/4以上,大多数用于日常生活用品。其中,以聚乙烯、聚***乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯这四大品种用途最广泛。
(1)聚乙烯(PE)
生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气,它是塑料工业产量最大的品种。聚乙烯的相对密度小(~),耐低温,电绝缘性能好,耐蚀性好。
(2)聚***乙烯(PVC)
聚***乙烯是最早工业生产的塑料产品之一,产量仅次于聚乙烯,广泛用于工业、农业和日用制品。聚***乙烯耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、加工容易;但它耐热性差冲击强度较低,还有一定的毒性。聚***乙烯要用于制作食品和药品的包装,必须采用共聚和混合的方法改进,制成无毒聚***乙烯产品。
(3)聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯是三十年代的老产品,目前是产量仅次于前两者的塑料品种。它有很好的加工性能,其薄膜具有优良的电绝缘性,常用于电器零件;它的发泡材料相对密度小(),有良好的隔音、隔热、防震性能,广泛应用于仪器的包装和隔音材料。聚苯乙烯易加入各种颜料制成色彩鲜艳的制品,用来制造玩具和各种日用器皿。
(4)聚丙烯(PP)
聚丙烯工业化生产较晚,但因其原料易得,价格便宜,用途广泛,所以产量剧增。它的优点是相对密度小,是塑料中最轻的,而它的强度、刚度、表面硬度都比PE塑料大;它无毒,耐热性也好,是常用塑料中唯一能在水中煮沸、经受消毒温度(130℃)的品种。但聚丙烯的粘合性、染***、印刷性均差,低温易脆化,易受热、光作用而变质,且易燃,收缩大。聚丙烯有优良的综合性能,目前主要用于制造各种机械零件,如法兰、齿轮、接头、把手、各种化工管道、容器等,它还被广泛用于制造各种家用电器外壳和药品、食品的包装等。
工程塑料
工程塑料是指能作为结构材料在机械设备和工程结构中使用的塑料。它们的机械性能较好,耐热性和耐腐蚀性也比较好,是当前大力发展的塑料品种。这类塑料主要有:聚酰***、聚甲醛、有机玻璃、聚碳酸酯、ABS塑料、聚苯醚、聚砜、***塑料等。
(1)聚酰***(PA)
聚酰***又叫尼龙或锦纶,是最先发现能承受载荷的热塑性塑料,在***中应用比较广泛。它的机械强度较高,耐磨、自润滑性好,而且耐油、耐蚀、消音、减震,大量用于制造小型零件,代替有色金属及其合金。
(2)聚甲醛(POM)
甲醛是没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物,性能比尼龙好,但耐候性较差。聚甲醛按分子链化学结构不同分为均聚甲醛和共聚甲醛。聚甲醛广泛应用于汽车、机床、化工、电器仪表、农机等。
(3)聚碳酸酯
聚碳酸酯是新型热塑性工程塑料,品种很多,工程上常用的是芳香族聚碳酸酯,其综合性能很好,近年来发展很快,产量仅次于尼龙。聚碳酸酯的化学稳定性也很好,能抵抗日光、雨水和气温变化的影响,它的透明度高,成型收缩率小,制件尺寸精度高,广泛应用于机械、仪表、电讯、交通、航空、光学照明、医疗器械等方面。如波音747飞机上就有2500个零件用聚碳酸酯制造,其总重量达二吨。
(4)ABS塑料
ABS是由丙烯***、丁二烯、苯乙烯三种组元所组成,三个单体量可以任意变化,制成各种品级的树脂。ABS具有三种组元的共同性能,丙烯***使其耐化学腐蚀,有一定的表面硬度,丁二烯使其具有韧性,苯乙烯使其具有热塑性苏联的加工特性,因此ABS是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。ABS塑料性能好,而且原料易得,价格便宜,所以在机械加工、电器制造、纺织、汽车、飞机、轮船、化工等工业中得到广泛应用。
(5)聚苯醚(P