第十一章 非金属材料

1、高分子材料高分子材料 塑料、橡胶、纤维、塑料、橡胶、纤维、 黏结剂黏结剂陶瓷材料陶瓷材料 玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料复合材料复合材料 1+12第十一章第十一章 非金属材料非金属材料高分子材料高分子材料 高分子材料是由高分子材料是由成千上万成千上万个小分子个小分子单体单体通过通过聚合反应聚合反应以以共价键共价键结合起来的结合起来的长链分子而构成的。长链分子而构成的。分子量很大，分子量很大，103 107CHHCHHCHHCHHC2H4乙烯乙烯CH2n聚乙烯聚乙烯 天然高分子材料天然高分子材料 松香、天然纤维、蛋白松香、天然纤维、蛋白质、天然橡胶。质、天然橡胶。 人工合成

2、高分子材料人工合成高分子材料 塑料、合成橡胶、塑料、合成橡胶、合成纤维（涤纶等）。合成纤维（涤纶等）。11.1 塑料和橡胶塑料和橡胶 一、塑料一、塑料 塑料：以合成塑料：以合成高分子化合物高分子化合物（树脂）为主要组分，（树脂）为主要组分，加入各种添加剂所组成的高分子材料及制成品的加入各种添加剂所组成的高分子材料及制成品的总称。总称。 1、塑料的组成、塑料的组成 树脂：塑料的主要组成部分，对树脂：塑料的主要组成部分，对塑料性能塑料性能起决定起决定性作用。性作用。 添加剂：增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着添加剂：增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、催化剂、阻燃剂等。色剂、发泡剂、催

3、化剂、阻燃剂等。 1.塑料的特性塑料的特性 质量轻质量轻比强度大比强度大耐蚀性好耐蚀性好绝缘性好绝缘性好吸振和消声效能高吸振和消声效能高易于加工成型易于加工成型导热性差、热膨胀系数大导热性差、热膨胀系数大减摩、耐磨性差异大减摩、耐磨性差异大耐热及老化问题耐热及老化问题 2.塑料的组成塑料的组成 按组成不同：单组分塑料、多组分塑料按组成不同：单组分塑料、多组分塑料 单组分塑料：有机玻璃单组分塑料：有机玻璃 多组分塑料：树脂多组分塑料：树脂+添加剂添加剂目前常用树脂：目前常用树脂： 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成树脂（直接聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成树脂（直接做塑料）做塑料） 酚醛树脂、氨基

4、树脂等合成树脂，加添加剂做成酚醛树脂、氨基树脂等合成树脂，加添加剂做成塑料塑料 （一）填充料（一）填充料 又称填充剂或填料。又称填充剂或填料。 改善塑料制品某些性质（提高塑料制品的改善塑料制品某些性质（提高塑料制品的强度、硬度和耐热性以及降低成本）。强度、硬度和耐热性以及降低成本）。 填料在塑料组成材料中约占填料在塑料组成材料中约占20%-50%。 纤维填料可提高塑料的结构强度；石棉填纤维填料可提高塑料的结构强度；石棉填料可改善塑料的耐热性；云母填料能增强料可改善塑料的耐热性；云母填料能增强塑料的电绝缘性；石墨、二硫化钼填料可塑料的电绝缘性；石墨、二硫化钼填料可改善塑料的磨擦和耐磨性能等。改善

5、塑料的磨擦和耐磨性能等。 （二）增塑剂（二）增塑剂 提高可塑性和制品的柔韧性、弹性提高可塑性和制品的柔韧性、弹性等，在塑料制品的生产、加工时要加入等，在塑料制品的生产、加工时要加入少量的增塑剂。少量的增塑剂。 常用的有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲常用的有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。酸二辛酯等。 （三）固化剂（三）固化剂 固化剂又称硬化剂或熟化剂。固化剂又称硬化剂或熟化剂。 作用：使树脂具有热固性，在加工过程中使树作用：使树脂具有热固性，在加工过程中使树脂硬化。脂硬化。 （四）稳定剂（四）稳定剂 提高树脂在受热和光作用时的稳定性，抑制老提高树脂在受热和光作用时的稳定性，抑制老化速度，延长

6、使用寿命。化速度，延长使用寿命。 如抗氧剂（酚类化合物等）、光屏蔽剂（炭黑如抗氧剂（酚类化合物等）、光屏蔽剂（炭黑等）、紫外线吸收剂（等）、紫外线吸收剂（2-羟基二苯甲酮、水杨酸苯羟基二苯甲酮、水杨酸苯酯等）、热稳定剂（硬脂酸铝等）。酯等）、热稳定剂（硬脂酸铝等）。 （五）润滑剂（五）润滑剂 防止塑料粘附在设备或模具上防止塑料粘附在设备或模具上 常用润滑剂：硬酯及其盐常用润滑剂：硬酯及其盐 （六）抗静电剂（六）抗静电剂 减少静电，使制品不易吸尘减少静电，使制品不易吸尘 （七）阻烧剂（七）阻烧剂 使难燃烧或不燃烧使难燃烧或不燃烧3.塑料的分类塑料的分类 1）按性能和成型特点分：）按性能和成型特点

7、分： (1)热塑料性塑料热塑料性塑料 特定温度范围内能反复加热软化和冷却特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯等。硬化的塑料，如聚乙烯等。 可回收利用可回收利用 (2)热固性塑料热固性塑料 受热或其他条件下能固化或具有不溶受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料等。（熔）特性的塑料，如酚醛塑料等。 不可回收利用不可回收利用 2）按用途分：）按用途分： 通用塑料通用塑料 一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。的塑料。 通用塑料有五大品种，即聚乙烯通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚丙烯(PP)、

8、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PTFE)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)及及ABS。它。它们都是热塑性塑料。们都是热塑性塑料。 工程塑料工程塑料 能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，主要有聚甲醛、聚酰低温性能，尺寸稳定性较好，主要有聚甲醛、聚酰胺（尼龙）和胺（尼龙）和ABS塑料。塑料。 （1） 聚乙烯聚乙烯(PE) 由乙烯单体聚合而成。由乙烯单体聚合而成。 根据合成方法不同根据合成方法不同, 分为高压、中压和低压三种。分为高压、中压和低压三种。 高压聚乙烯高压聚乙烯 相对分子质量、结晶度和密度较低，质地柔软。相对分子质量、结晶

9、度和密度较低，质地柔软。 制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。 低压聚乙烯低压聚乙烯 质地刚硬，耐磨性、耐蚀性及电绝缘性较好。质地刚硬，耐磨性、耐蚀性及电绝缘性较好。 制造塑料管、板材、绳索以及承载不高的零件，制造塑料管、板材、绳索以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等。如齿轮、轴承等。PE管材管材保鲜膜保鲜膜（2）最鲜艳且成形性特好）最鲜艳且成形性特好的塑料的塑料聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）特点：极易染成鲜艳颜色、特点：极易染成鲜艳颜色、透明度好，有光泽透明度好，有光泽应用：各类电器配件、壳应用：各类电器配件、壳体、一般光学仪器、灯罩、体、一般光学仪器、灯罩、玩具、建筑广告

10、装饰板、玩具、建筑广告装饰板、磁带盒、笔杆等磁带盒、笔杆等（3）最轻且价廉的塑料）最轻且价廉的塑料聚丙烯（聚丙烯（PP）特点：特点：力学性能、耐热性（力学性能、耐热性（150）最高，密度最低，）最高，密度最低，但低温脆性大。无毒无味。但低温脆性大。无毒无味。应用：应用：汽车上仪表盘、方向盘等；以及日用的微波汽车上仪表盘、方向盘等；以及日用的微波炉餐具、椅子、安全帽；电器方面电话机、电视机炉餐具、椅子、安全帽；电器方面电话机、电视机外壳；外壳；PP膜可作香烟、食品的包装膜、包装带等。膜可作香烟、食品的包装膜、包装带等。聚丙烯制成电容器外皮聚丙烯制成电容器外皮 聚丙烯管子聚丙烯管子（4）强韧易成形

11、的白色塑料）强韧易成形的白色塑料ABS：丙烯腈、丁二：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯烯、苯乙烯 性能：较高的强度和冲击韧性，良好的耐热性、耐性能：较高的强度和冲击韧性，良好的耐热性、耐磨性和耐蚀性，易加工成型，尺寸稳定。磨性和耐蚀性，易加工成型，尺寸稳定。 应用：电视机、洗衣机、计算机等壳体；汽车上仪应用：电视机、洗衣机、计算机等壳体；汽车上仪表盘、方向盘、挡泥板、手柄等，也可用于化工管道、表盘、方向盘、挡泥板、手柄等，也可用于化工管道、板材等板材等摩托车挡泥板摩托车挡泥板（5）聚酰胺）聚酰胺(PA，俗称，俗称尼龙尼龙) 良好的韧性，强度较高良好的韧性，强度较高(因吸水不同而异因吸水不同而异)； 具有

12、优异的耐磨性和自润滑性能；具有优异的耐磨性和自润滑性能； 耐蚀性好，如耐水、油、一般溶剂、许多化耐蚀性好，如耐水、油、一般溶剂、许多化学药剂，抗霉、抗菌，无毒；学药剂，抗霉、抗菌，无毒； 成形性能也好。成形性能也好。 应用：汽车离合器踏板轴衬套、横拉杆球头碗、应用：汽车离合器踏板轴衬套、横拉杆球头碗、钢板弹簧销衬套、转向器衬套、喇叭钮盖、油管钢板弹簧销衬套、转向器衬套、喇叭钮盖、油管及正时齿轮等。及正时齿轮等。（6）塑料王）塑料王聚四氟乙烯聚四氟乙烯 化学稳定性、耐腐蚀性化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐是当今世界上耐腐蚀腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液性能最佳材料之一，除熔融金属钠和

13、液氟外，能耐其它一切化学药品，在氟外，能耐其它一切化学药品，在王水王水中煮中煮沸也不起变化沸也不起变化) 化学稳定性超过玻璃、陶瓷和不锈钢，有化学稳定性超过玻璃、陶瓷和不锈钢，有“塑料王塑料王”的美称。的美称。缺点：缺点：强度低，加热到强度低，加热到390度时会分解出剧毒度时会分解出剧毒气体，加工性差气体，加工性差 氟塑料制隔膜阀氟塑料制隔膜阀氟塑料制管道补偿器氟塑料制管道补偿器应用：应用：减摩密封件，如自润滑轴承、耐磨片、减摩密封件，如自润滑轴承、耐磨片、密封环、阀座、活塞环等密封环、阀座、活塞环等 耐蚀泵、过滤板、管、阀门接头等。耐蚀泵、过滤板、管、阀门接头等。（7）聚砜）聚砜 性能：机械

14、性能好，耐热性、绝缘性好，性能：机械性能好，耐热性、绝缘性好，化学稳定性高。化学稳定性高。 应用：分电器盖、仪表盘、风扇罩应用：分电器盖、仪表盘、风扇罩 车灯反光镜车灯反光镜 有机玻璃顶棚有机玻璃顶棚（9）聚甲基丙烯酸甲酯）聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 俗称有机玻璃。俗称有机玻璃。 有机玻璃的透明度比无机玻璃还高有机玻璃的透明度比无机玻璃还高, 透光率达透光率达92%; 密度只有无机玻璃的一半密度只有无机玻璃的一半, 为为1.18 g/cm3。 机械性能比普通玻璃高得多机械性能比普通玻璃高得多(与温与温度有关度有关)。 制造仪表护罩、外壳、光学元件、透制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。镜等

15、。（8）第一种热塑性的全能塑料）第一种热塑性的全能塑料聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）应用应用：常温常压下的容器、板材、管道；建筑上制作门窗、：常温常压下的容器、板材、管道；建筑上制作门窗、天花板、电线套管、墙纸；纯天花板、电线套管、墙纸；纯PVC透明，气密性好，用于饮透明，气密性好，用于饮料、药品、化妆品的硬质外包装；料、药品、化妆品的硬质外包装；PVC软塑料常用于农用薄软塑料常用于农用薄膜、雨衣、桌布；另外还大量用于电线绝缘护套、插头插座膜、雨衣、桌布；另外还大量用于电线绝缘护套、插头插座壳、玩具、密封条等。壳、玩具、密封条等。用途最广的通用塑料。用途最广的通用塑料。橡胶是一种具有极高弹性及低

16、刚度的高分子材料。橡胶是一种具有极高弹性及低刚度的高分子材料。性能特点：高弹性、伸缩性好、吸振、绝缘、良好性能特点：高弹性、伸缩性好、吸振、绝缘、良好耐磨性和绝缘性。耐磨性和绝缘性。缺点：易老化，表现为丧失弹性、变硬、变脆、发缺点：易老化，表现为丧失弹性、变硬、变脆、发黏、龟裂。黏、龟裂。二、橡胶二、橡胶（1）最早应用的橡胶）最早应用的橡胶天然橡胶（天然橡胶（NR）应用：各类轮胎、胶带、胶管、胶鞋、气球及医疗卫应用：各类轮胎、胶带、胶管、胶鞋、气球及医疗卫生品等。生品等。（2）产量最大的合成橡胶）产量最大的合成橡胶丁苯橡胶（丁苯橡胶（SBR）特点：同天然橡胶相比质地均匀、成本低、耐磨性特点：同

17、天然橡胶相比质地均匀、成本低、耐磨性及气密性好，抗撕裂和耐老化性也较好，但强度和及气密性好，抗撕裂和耐老化性也较好，但强度和弹性差。弹性差。应用：各类轮胎、胶带、胶管、胶鞋、硬质胶轮等，应用：各类轮胎、胶带、胶管、胶鞋、硬质胶轮等，改性后可替代天然橡胶。改性后可替代天然橡胶。 机械和汽车工业中橡胶的用途：机械和汽车工业中橡胶的用途： 1）动、静密封件，如旋转轴密封、管接口密封）动、静密封件，如旋转轴密封、管接口密封 2）减振防振件，如机座减振垫片，汽车底盘橡）减振防振件，如机座减振垫片，汽车底盘橡胶弹簧胶弹簧 3）传动件，如三角带）传动件，如三角带 4）运输胶带、管道）运输胶带、管道 5）电线

18、、电缆和电工绝缘材料）电线、电缆和电工绝缘材料 6）各种轮胎）各种轮胎石英玻璃唐三彩11.2 陶瓷材料陶瓷材料 陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石灰、石膏等的统称。泥、石灰、石膏等的统称。 按成分和用途分：按成分和用途分： 普通陶瓷普通陶瓷 特种陶瓷特种陶瓷 金属陶瓷金属陶瓷普通陶瓷普通陶瓷: 又称传统陶瓷，其原料是天然的硅酸盐又称传统陶瓷，其原料是天然的硅酸盐产物，如粘土、长石、石英等。这类陶瓷又称硅产物，如粘土、长石、石英等。这类陶瓷又称硅酸盐陶瓷，例如日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、酸盐陶瓷，例如日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。化工陶瓷

19、等。 特种陶瓷特种陶瓷: 原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等。特种陶瓷与普通陶氮化物、硅化物、硼化物等。特种陶瓷与普通陶瓷的主要区别在于原料是专门制备的高纯度化工瓷的主要区别在于原料是专门制备的高纯度化工原料，在产品的制备上突破了传统工艺而采用现原料，在产品的制备上突破了传统工艺而采用现代新技术，因而具有一些独特的优异性能。代新技术，因而具有一些独特的优异性能。金属陶瓷：金属陶瓷： 由金属和陶瓷组成的非均质合成材料。由金属和陶瓷组成的非均质合成材料。可做成工具材料、高温材料和耐蚀材料。可做成工具材料、高温材料和耐蚀材料。二、陶瓷的性能及