工程材料与成型工艺二

第四章非金属材料成型定义：是以高分子化合物为主要组分的材料。

1.高分子化合物的组成组成：由简单的结构单元重复连接。聚乙烯分子链CH4.1高分子材料及其成型一、高分子材料2.高分子化合物的合成方法合成方法加聚反应缩聚反应3.高分子化合物的结构分类：高分子链结构和聚集态结构。4.1高分子材料及其成型（1）高分子链结构1）大分子链的化学组成组成：主要是碳、氢、氧，还有氮、氯、氟、硼、硅等。

根据组成元素不同可分为

碳链大分子：主链全部为碳原子。

杂链大分子：主链除有碳原子外，还有氧等原子。

元素链大分子：主链不含碳原子，有硅、氧、硼等元素。

4.1高分子材料及其成型2）大分子链的形态分类：按照几何形状，分为线型、支链型和体型结构。线型结构：弹性、塑性好，硬度低，热塑性材料；支链型结构：性能与线型分子结构相近；体型结构：硬度高，脆性大，无弹性和塑性，热固性材料。4.1高分子材料及其成型4.高分子材料的性能力学性能：低强度，比强度较高；低弹性模量，高弹性；高耐磨性。物理化学性能：高绝缘性；高化学稳定性；低耐热性和导热性。

缺点：高分子材料老化－－失去弹性、出现龟裂、变硬、变软、变色等；降解困难，对环境不友好。

4.1高分子材料及其成型5.高分子化合物的分类及命名按性能和用途分（1）分类（2）命名

高分子材料多采用习惯命名。常用的有：原料单体前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯原料单体后加“树脂”，如环氧树脂等。采用商品名称，如尼龙、涤纶等。采用英文字母缩写，如聚乙烯用PE等。塑料橡胶纤维4.1高分子材料及其成型二、塑料1.塑料的组成合成树脂－主要成分，起决定性作用；添加剂－辅助成分，改善塑料某些性能。2.塑料的分类及用途按受热时行为热塑性塑料热固性塑料4.1高分子材料及其成型1）热塑性塑料特点：加热时变软，冷却后变硬，可反复成形。一般结构用塑料：聚乙烯（PE）:结构最简单的塑料。无毒。应用：化工用管道，承载小的齿轮、轴承；瓶、食品包装、保温瓶壳、茶杯、奶瓶等。保鲜膜4.1高分子材料及其成型聚氯乙乙烯（（PVC））:第一种种热塑塑性的的全能能塑料料。性能：：强度、、硬度度高，，绝缘缘性和和耐蚀蚀性好好，但但热稳稳定性性，一般在在-15~60℃℃使用用。有毒。。应用：适用于如输输油管、容容器、阀门门管件等耐耐蚀结构件件及桌布，化妆妆品的硬质质外包装，，电线绝缘缘护套等农用薄膜4.1高高分子材料料及其成型型聚苯乙烯（（PS）：最鲜艳且成成形性特好好的塑料。。特点：极易染成鲜鲜艳颜色、、透明度好好，电绝缘缘性好，脆脆性大，户外外长期使用用易变黄变变脆。应用：各类电器配配件、壳体体、灯罩、、建筑广告告装饰板、、磁带盒、笔笔杆、饭盒盒等。4.1高高分子材料料及其成型型聚丙烯（PP）：最轻且价廉廉的塑料。。性能：力学性能、、耐热性（（150℃℃）最高，，密度最低低，但低温脆脆性大。。无毒无无味。应用：电视机、、电扇等等壳体等等；微波波炉餐具具、椅子子、安全帽；PP膜膜可作香烟等等。PPPPPP微波炉餐盒

4.1高分分子材料及其其成型热塑性聚酯（（PET）：每天接触的塑塑料。性能：PET膜拉伸伸强度很高，，但耐热性不不高。应用：主要用于各种种食品、药品品、精密仪器器的高档包装装、录音带、、光盘、磁卡卡等；各种饮饮料瓶、矿泉泉水瓶等。4.1高分分子材料及其其成型摩擦传动零件件用塑料：聚酰胺(PA)：强韧、耐磨耐耐油。性能：优良的耐磨性性、减摩性和和自润滑性、、耐油性。应用：机械行业中应应用广泛，如如轴承、齿轮轮、凸轮等。。拉链、打火机机壳、头盔、、球拍线、输输血管等。。PA轴承座PA4.1高分分子材料及其其成型聚四氟乙烯(PTFE)（F－4）：：俗称“塑料王”。性能：最优良的耐高高、低温性能能（-260~250℃℃），几乎乎不受任何化学学品腐蚀；无无味、无毒、、不燃，有良良好的生物相容容性及抗血栓栓性。应用：不粘锅涂层、、管道密封用用生料带等。。医用材料中中人造血管、人人工心脏等。。不粘锅4.1高分分子材料及其其成型2）热固性塑塑料特点：热固性塑料加加热软化，冷冷却后坚硬，，能再成形。。酚醛塑料（PF）：俗称“电木”。合成塑料的鼻鼻祖。性能：耐磨、绝缘性性好、耐热性性好，但性脆脆。有毒。应用：电话机壳、开开关、插座、、纽扣、刹车车片、齿轮等等电话壳开关壳4.1高分分子材料及其其成型三、橡胶定义：是以高分子化化合物为基础础的具有高弹弹性的材料。。1.橡胶的性性能特点及应应用特点：高弹性。还有有储能、耐磨磨、隔音、绝绝缘等性能。。应用：广泛用于制造造密封件、减减振件、传动动件等。2.橡胶的组组成组成：由生胶和橡胶配配合剂组成。配合剂有硫化化剂、硫化促促进剂、防老老剂、软化剂剂、着色剂等等。4.1高分分子材料及其其成型3.橡胶分类类按原料来源分分类天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶按应用范围分分类4.1高分分子材料及其其成型（1）天然橡胶（NR）:最早应用的橡橡胶。特点：强度高；弹性性、耐磨性、、耐寒性、防防水性、绝缘缘性好等，但耐耐热、耐油及及耐老化性差差。应用：各类轮胎、胶胶带、胶鞋、、气球及医疗疗卫生品等。。4.1高分分子材料及其其成型（2）通用合合成橡胶1）丁苯橡胶胶（SBR）：产量最大的合合成橡胶。特点：耐磨性、耐热热性、耐老化化性好，价格格便宜。应用：制造轮胎、胶胶带、胶管及及生活用品。。SBR板4.1高高分子材料料及其成型型2）顺丁橡橡胶（BR）：弹性最好。。特点：弹性、耐磨磨性、耐热热性、耐寒寒性均优于于天然橡胶胶，是制造轮胎胎的优良材材料。缺点点强度较低低。应用：制造轮胎、、三角带、、橡胶弹簧簧、鞋底等等。顺丁橡胶4.1高高分子材料料及其成型型3)氯丁橡橡胶（CR）：“万能”橡橡胶。特点：耐油性、耐耐磨性、耐耐热性、耐耐老化均优优于天然橡橡胶。应用：耐老化的电电线电缆绝绝缘层、耐耐油耐蚀的的胶管、输输送带、矿井用用橡胶制品品等。输送带4.1高高分子材料料及其成型型（3）特种种合成橡胶胶1）丁腈橡橡胶。特点：优异的耐油油性著称，，耐磨性也也高。应用：用于油桶、、输油管、、手套等。。2）硅橡胶胶。特点：耐高温和低低温。缺点强度和和耐磨性差差，价格较较贵应用：主要用于飞飞机和宇航航中的密封封件等。3）氟橡胶胶。特点：最耐腐蚀，，其缺点是是价格昂贵贵、耐寒性性差。应用：用于高级密密封件及火火箭、导弹弹的密封垫垫圈等。4.1高高分子材料料及其成型型四、纤维定义：凡能保持长长度比本身身直径大100倍的的均匀条状状或丝状。分类天然纤维化学纤维人造纤维：：用自然界的的纤维加工工制成合成纤维：：以石油、煤煤、天然气气为原料制制成常用合成纤纤维：涤纶、锦纶纶、腈纶、、维纶、丙丙纶和氯纶纶，通通称称为为六六大大纶纶。。其其中中最最主主要要的的是是涤纶纶、、锦锦纶纶和和腈腈纶纶。4.1高高分分子子材材料料及及其其成成型型1.涤涤纶纶，商商品品名名称称为为涤纶纶或或的的确确良良。优点点：：高强强度度、、耐耐磨磨，，易易洗洗快快干干等等优优点点，不发霉霉和虫蛀蛀。缺点：吸水性、、染色性性差，不不透气，，易脏物物，不宜宜暴晒。。应用：工业上广广泛用于于帆布、、渔网、、绳索、、轮胎帘帘子线等等。涤纶提花领带4.1高高分子子材料及及其成型型2.锦纶纶商品名称称为锦纶或尼尼龙。优点：质轻、强强度高、、弹性和和耐磨性性好、良良好的耐耐碱性。。缺点：耐酸、耐耐热较差差，容易易变形，，缺乏刚刚性。应用：多用于降降落伞、、宇航飞飞行服、、针织内内衣、尼尼龙袜等等。宇航服尼龙袜4.1高高分子子材料及及其成型型3.腈纶纶商品名称称为腈纶或奥奥纶。优点：柔软、轻轻盈、保保暖，有有人造羊羊毛之称称，不发霉和和虫蛀。。缺点：耐磨性差差，摩擦擦后易产产生小球球，不易易脱落，，且易脏脏。应用：帐蓬、幕幕布、船船帆等织织物，与与羊毛混混纺，织织成衣料料。4.1高高分子子材料及及其成型型4.1高高分子子材料及及其成型型五、高分分子材料料的成型型工艺1.塑料料成型方方法注射成型型：又称称注射模模塑或注注塑成型型，是热塑性塑料料制品的主要成成型方法法。特点：一次成型型外形复复杂，尺尺寸精确确和带有有金属嵌嵌件的制制品4.1高高分子子材料及及其成型型动画演示示4.1高高分子子材料料及其其成型型卧式注塑机立式注塑机4.1高高分子子材料料及其其成型型挤出成成型：：又叫挤挤塑、、挤压压。原理：：借助螺螺杆和和柱塞塞挤压压作用用，使使塑化化均匀匀的塑塑料强强行通过模模口而而挤压压出各各种型型材的的成型型方法法.4.1高高分子子材料料及其其成型型4.1高高分子子材料料及其其成型型模压成成型：：又称压压缩成成型、、压塑塑成型型、压压制成成型等等，主要用用于热固性性塑料料的成型型。基本原原理：：将粉状、粒粒状或纤维维状固态塑塑料，置于于成型温度度下的模具具型腔中，，然后闭模模加压，使使其成型、、固化。动画演示4.1高高分子材料料及其成型型4.1高高分子材料料及其成型型吹塑成型：：把熔融状态态的塑料坯坯料置于模模具型腔内内，借助于于压缩空气气吹胀冷却却而得到一一定形状的的中空塑料料制品。应用：中空壁薄件件和薄膜等等。4.1高高分子材料料及其成型型2.橡胶成成型方法压延成形：将物料通过过一组以上上两个相向向旋转的辊辊筒间隙，获得得连续片材材的方法。。原材料：聚氯乙烯、橡橡胶等。产品：薄膜、片材、、人造革和其其他涂层制品品等薄膜与片材的的区分:厚度小于0.3mm为为薄膜；厚度大于0.3mm为为片材。4.1高分分子材料及其其成型4.1高分分子材料及其其成型挤出成形：使橡胶在挤出出机机筒及螺螺杆的相互作作用下，受到到剪切、混合合和挤压作用用下熔融成为为黏流态，在在一定压力和和温度下通过过机头口模成成形出一定尺尺寸的制品。。主要设备：挤出机，用于于橡胶成形的的挤出机称为为橡胶挤出机机，其结构与与塑料挤出机机基本相同。。应用：轮胎胎面胶条条，内胎、胎胎筒、纯胶管管、胶管内外外层胶和电线电缆缆等半成品动画演示定义：指一切天然及及合成的无机机非金属固体体材料。玻璃制品耐热陶瓷一、陶瓷材料料4.2陶瓷瓷材料及其成成型2.陶瓷材料料的性能力学性能：弹性模量高、、高硬度、塑塑韧性低等。。物化学性能：：熔点高、导热热性差、化学学稳定性高，，绝缘性好等等。1.陶瓷材料料的组成晶体相：主要相，决定定陶瓷性能。。玻璃相：粘结、填充空空隙、降低烧烧结温度等。。气相：造成应力集中中，强度下降降等。多孔陶陶瓷例外4.2陶瓷瓷材料及其成成型3.分类按原料不同分分为按化学组成不不同分为普通陶瓷特种陶瓷氮化物陶瓷氧化物陶瓷碳化物陶瓷4.2陶瓷瓷材料及其成成型3.常用陶瓷瓷及应用（1）普通陶陶瓷普通日用陶瓷瓷：作日用器皿和和瓷器。按用途分为:建筑卫生瓷化学化工瓷电工瓷4.2陶瓷瓷材料及其成成型（2）特种陶陶瓷定义：是以人工化合合物为原料制制成，如氧化物等。应用：用于化工、冶金、、机械、电子子等和一些新新技术中。陶瓷刀具密封圈4.2陶瓷瓷材料及其成成型4.2陶瓷瓷材料及其成成型二、陶瓷材料料成型陶瓷生产：成型坯料生产烧结可塑法注浆法压制法4.2陶瓷瓷材料及其成成型可塑成型法原理：坯料中加入水水或细化剂，，使其具有良良好塑性，通通过手工或机械械成型。分类：有滚压成型、、塑压成型、、注射成型，，旋压成型等等（1）滚压成成形阳模滚压（外外滚压）：扁扁平状、宽口口器皿、坯体体内表面有花纹件；；阴模滚压（内内滚压）：口口径小而深制制品4.2陶瓷瓷材料及其成成型4.2陶瓷瓷材料及其成成型（2）塑压成成形特点：致密度高；但但石膏模寿命命短。应用：适于成形各种种异型盘碟类类制品；+送压缩空气--抽真空（3）注射成成形应用：适于形状复杂杂、壁薄（0.6mm））、带侧孔制制品（如汽轮轮机陶瓷叶片片等）的大批批量生产4.2陶瓷瓷材料及其成成型注浆法4.2陶瓷瓷材料及其成成型原理：将陶瓷悬浮料料浆注入多孔孔质模型内，，借助模型的的吸水能力将将料浆中的水水吸出，从而而在模型内形形成坯体。分类：一般注浆法、、热压注成形形法和流延法法等（1）一般注注浆法空心注浆（单单面注浆）：：小件、薄壁产产品应用用：：适于于制制造造大大型型厚厚胎胎、、薄薄壁壁、、形形状状复复杂杂不不规规则则的的制制品品4.2陶陶瓷瓷材材料料及及其其成成型型空心注浆法示意图4.2陶陶瓷瓷材材料料及及其其成成型型实心注浆法示意图实心心注注浆浆（（双双面面注注浆浆））：：大型型、、壁壁厚厚件件4.2陶陶瓷瓷材材料料及及其其成成型型（2））热热压压铸铸成成型型原理理：：将陶陶瓷瓷细细粉粉与与熔熔化化的的蜡蜡料料粘粘合合剂剂加加热热搅搅拌拌成成蜡蜡浆浆，，在在热热压压注注机机中中用用压压缩缩空空气气将将蜡蜡浆浆注注满满金金属属模模空空腔腔，，冷冷凝凝形形成成坯坯体体，，再再脱脱模模取取件件。。定义义：是两两种种或或两两种种以以上上不不同同化化学学成成分分或或组组织织结结构构的的物物质，，通通过过一一定定的的工工艺艺方方法法人人工工合合成成的的多多相相固固体体材材料料。。1.复复合合材材料料的的组组成成及及分分类类（1））组组成成基体体相相：起起粘粘结结作作用用。。增强强相相：起起承承受受载载荷荷、、提提高高强强度度、、韧韧性性的的作作用用。。一、、复复合合材材料料4.3复复合合材材料料及及其其成成型型（2））分分类类按基基体体类类型型按增强强相的的形态态金属基基复合合材料料高分子子基复复合材材料陶瓷基基复合合材料料颗粒增增强复复合材材料纤维增增强复复合材材料层叠复复合材材料2.性性能1.比比强度度和比比模量量高。。2.抗抗疲劳劳性能能好。。3.减减振性性能良良好。。4.高高温性性能好好。5.断断裂安安全性性高。。缺点：：1.各各向异异性。。2.冲击韧韧性低。3.易老化化。4.成本高高。4.3复复合材料及及其成型3.常用复复合材料（1）纤维维增强复合合材料1）玻璃纤纤维增强复复合材料定义：是指以树酯酯为基体，，以玻璃纤纤维增强的的复合材料料，。应用：广泛应用于于各种机器器护罩、复复杂壳体、、车辆、船船舶。纤维增强复复合材料4.3复复合材料及及其成型（2）碳纤纤维（石墨墨纤维）增增强复合材材料碳纤维：在隔绝的空空气中经高高温（2000℃℃）碳化制成成。在2500℃以上得得到石墨纤纤维。应用：多用于齿轮轮、活塞，，航天器外外层、人造造卫星等；；也可用于自自行车、羽羽毛球拍、、钓鱼杆等等。碳纤维4.3复复合材料及及其成型2.颗粒增增强复合材材料定义：由一种或多多种颗粒均均匀地分布布在基体中中所组成的材料。一一般粒子尺尺寸越小，，增强效果果越明显。应用：加入金属粉末可可增加导电电性；加入陶瓷颗粒使使金属基复合合材料具有高的强度、、硬度等。4.3复复合材料及及其成型3.层叠复复合材料应用：如夹层复复合材料料已广泛泛应用于于飞机机机翼、火火车车厢厢、安全全帽、滑滑雪板等等。定义：是用几种种性能不不同的板板材经热热压胶合合而成。。有TiN涂层的高尔夫球头层状复合铝合金蜂窝夹层板4.3复复合材材料及其其成型4.3复复合材材料及其其成型二、复合合材料成成型原理：用手工或或在机械械辅助下下将增强强材料和和热固性性树脂铺覆在模模具上，，树脂固固化形成成复合材材料的方方法。（1）手手糊成型型法应用：使用要求求不高的的大型制件件。如船船体、大口口直径管管道等4.3复复合材材料及其其成型原理：利用喷枪枪将短纤纤维及树树脂同时时喷到模模具上，，压实固化成成制件的的工艺方方法。（2）喷喷射成型型法应用：制造船体体、浴盆盆、汽车车车身等等4.3复复合材材料及其其成型原理：将浸渍了了树脂胶胶液的连连续纤维维，通过过成型模模具，并并加热固固化成型型，在拉拉力作用用下，连连续拉拔拔出型材材制品。。（3）拉拉挤成型型法本章小结结非金属材材料及成成型高分子材材料陶瓷材料料及成型复合材料料及成型塑料及成成型橡胶及成型纤维9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。13:06:1513:06:1513:0612/29/20221:06:15PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2213:06:1513:06Dec-2229-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。13:06:1513:06:1513:06Thursday,December29,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2213:06:1513:06:15December29,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。29十十二二月月20221:06:15下下午午13:06:1512月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月221:06下下午午12月月-2213:06December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2913:06:1513:06:1529December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。1:06:15下午午1:06下午午13:06:1512月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。13:06:1513:06:1513:0612/29/20221:06:15PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2213:06:1513:06Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。13:06:1513:06:1513:06Thursday,December29,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2213:06:1513:06:15December29,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。29十