第三章非金属材料

第三章非金属材料第一节塑料第二节高分子复合材料第三节陶瓷第四节玻璃第五节木材第六节涂料第七节胶钻剂第一节塑料一、概述(一)塑料与合成树脂塑料(Plastic(*))是指以合成的或大然的高分子化合物为基本成分，在加工过程中可塑制成型，产品最后能保持形状不变的材料根据受热后的性能变化可分为热塑性塑料和热固性塑料;根据组分的性质可分为纤维素塑料、蛋白质塑料和合成树脂塑料;按用途可分为通用塑料和工程塑料。合成树脂是指人工合成的一类高分子量聚合物种类很多，有些能溶于水或有机溶剂，有些加热后软化，有些加热后变成不溶不熔状态按合成反应特征可分为加聚型合成树脂和缩聚型合成树脂;下一页返回第一节塑料按受热行为可分为热塑性树脂和热固性树脂按化学组成可分为酚醛树脂、氨基树脂、醇酸树脂、吠喃树脂、聚酞胺树脂、聚醋树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和硅树脂等由于原料来源丰富、性能优良，有独特的物理、化学性能，广泛用于制造塑料、合成纤维、涂料和胶黏剂等，其重要性和发展都远远超过天然树脂。在美国，塑料不仅指合成树脂，还曾包括合成纤维和合成橡胶，含义很广泛;在欧洲和日本，塑料与合成树脂的含义相同因为初期问世的合成高分子化合物的外观与大然树脂(如松香、墟拍、虫胶等)极其相似，而且其用途也是面向塑料的，因此产生了合成树脂(SyntheticResin)这一个术语。严格地说.塑料与合成树脂是两个不同的概念。合成树脂是指人工合成的高分子化合物，而塑料通常是指由合成树脂加入填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂，经过加工形成的塑性材料，或经过固化交联形成的刚性材料。由此可见，合成树脂是塑料的基本原料。上一页下一页返回第一节塑料塑料作为一种具有多种特性的实用材料，第二次世界大战后在世界各国获得迅速的发展，主要原因是塑料的原料广泛，性能优良(质轻，并具有电绝缘性、耐蚀性、耐药品性、绝热性等)，加工成型方便，具有装饰性和近代质感而且塑料的品种繁多，价格比较低廉，在仪器、仪表、家用电器、医疗器械、交通运输、农业轻工、包装日用杂货乃至生活领域的各个方面都获得广泛的应用据国外资料预测，到2010年世界塑料的产量将与钢铁产量相等，“以塑代钢”，“以塑代木”，使塑料已经迅速成为与钢铁、有色金属、无机非金属材料同步发展的基础材料。(二)塑料的优缺点优点:上一页下一页返回第一节塑料①性能适用范围广，产品成本低各种塑料所具备的性能范围相当宽，而且，有些性能是这类材料所独有虽然除极少数树脂价格便宜外，大多数塑料材料的价格要比钢材贵得多，但是，塑料的加工工艺性好，效率高，热塑性塑料的成型加工后对工艺过程中的废料，几乎可实现100%的利用率。②质轻，耐振动与冲击，比强度高塑料的质量比大然材料低得多(轻木除外)强度比木材高，比金属轻，一般塑料比重在0.9-2.3之间，各种泡沫塑料的比重在0.01-0.5之间，可以制作很薄很坚硬的制品比强度比金属高(比强度是指按单位重量计算的强度)，不像陶瓷、玻璃制品容易损坏例如塑料在汽车上的使用可以使每台汽车减重25%，因此可相应地节约燃料消耗。③电、热绝缘性好大多数塑料在低频低压下具有良好的电绝缘性能，众多的塑料品种.其制品不用绝缘隔离。上一页下一页返回第一节塑料有的即使在高频高压下也可用作电器绝缘材料和电容介质材料塑料的导热率极小，只有金属的1/600-1/200，泡沫塑料的导热率与静态空气相当，因此被广泛用作绝热保温材料或建筑节能、冷藏等绝热装置材料。④透明性好，富有光泽，能着鲜艳色彩玻璃是传统的透明材料，但脆性大，易开裂，不能弯曲(需极高温度才能成型)大多数塑料为透明或半透明的品种，如醋酸乙醋,聚碳酸醋,ABS、纤维素、聚醋、乙烯基塑料、聚乙烯和聚丙烯等塑料几乎都可以整体任意着色，这是与金属及木材制品的不同之处，且着色坚牢，不易变色。⑤耐腐蚀，多数塑料对一般浓度下的酸、碱、盐等化学药品具有良好的耐腐蚀性能，不像金属容易锈蚀，也不易受日光、风雨的侵蚀，是一种优良的防腐蚀材料。⑥成型加工方便，能大批量生产塑料易进行切割、焊接、表面处理等二次加工，形状复杂的制品可一次整体成型，可允许许多部件组合成一个部件.精加工成本降低。上一页下一页返回第一节塑料缺点:①不耐高温，低温容易发脆在温度变化较小的情况下，塑料的性能所受的影响要比金属大得多当温度升高时，其抗拉强度和刚性明显下降室温下通常具有良好的延展性，温度降至冰点以下时，脆性会明显变大塑料耐热性差.温度变化时尺寸稳定性差.成型收缩较大。长期置于热环境中.降解作用会使其丧失物理性能，即使在常温负荷下也容易变形，这使塑料的用途受到一定的限制。②塑料属于化工原料，长时间使用或储藏过程中，受周围环境如氧气、光、热、辐射、湿气、雨雪、工业腐蚀气体、溶剂和微生物等的作用，尤其是紫外光的光氧化作用，使得塑料的色泽改变，化学结构破坏，机械性能下降，变得硬脆或软私而无法使用这种现象称为塑料的“老化”，它是塑料制品性能中的一个严重的缺陷。上一页下一页返回第一节塑料③产品设计的复杂性塑料制品的设计要比其他材料复杂得多，不仅要从众多树脂中选择出合适的树脂，还要从许多成型工艺中选择出合适的工艺及工装模具应该认识到采用金属的设计方法来设计塑料制品是万万不可行的，采取简单的转换法也是行不通的，塑料制品设计要做的工作会比金属多得多

表3-1为各种塑料的特性与用途。(三)塑料的分类塑料的种类繁多，按其加工性能，在加热、冷却的重复条件下的行为特征，以及塑料的化学构造的不同，塑料可分为两类。1.热塑性塑料这类塑料是指受热时软化，可以加工成一定的形状，能多次重复加热塑制而其性能不发生显著变化的高分子材料热塑性塑料的化学构造为链状线型高分子。上一页下一页返回第一节塑料2.热固性塑料这类塑料是指在加工成型后，加热不会再软化，或在溶剂中不再溶解的高分子材料热固性树脂的初期构造是分子量不大的热塑性树脂，具有链状构造，在加热发生流动的同时，分子与分子间发生架桥交联，形成三维立体构造，变成不溶、不熔的高聚物这种高聚物不再具有可塑性塑料按其应用可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料一般是指使用广泛，产量大，用途多，价格低廉的高分子材料(如聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂及氨基树脂等)工程塑料是指具有某些金属性能，能承受一定外力作用和有较高的机械强度，适用作工程技术上的结构材料的塑料(如聚酞胺、聚碳酸脂、ABS,聚矾、聚苯醚等。(四)塑料的组成上一页下一页返回第一节塑料一般塑料按其组成分为简单塑料与复杂塑料简单塑料是指以树脂为主，加入少量辅助剂(着色剂、增强剂等)的塑料，如铸型酚醛树脂、有机玻璃及聚苯乙烯等复杂塑料是由数种成分，即由树脂、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂和着色剂等组成，如软质聚氯乙烯、电木粉等塑料的配料组成有合成树脂、填料等。(1)合成树脂这是指人工合成的高分子化合物它是塑料中最基本的成分，在全部组分中起着胶粘作用，并决定了塑料的加热性质是热固性的还是热塑性的，这一成分影响着塑料的主要性质有的塑料名称就是以合成树脂的名称命名的，如环氧树脂、酚醛树脂等(2)填料填料是一些在塑料配方中相对地呈惰性的粉状材料或纤维状材料加入填料的目的是降低成本.同时提高塑料的机械性能、耐热性能和电性能。上一页下一页返回第一节塑料通常填料的加入量为40%-70%填料分为无机和有机填料两种，无机填料包括陶土滑石粉、石棉、石英粉、石母等;有机填料包括木粉、棉屑、纸、碎布等例如石墨、二硫化钥作填料可以增进塑料的自润}'}r}hl;炭黑增强塑料有抗老化作用;加入铝、铜、铅粉可使塑料具有高的导电性和导热性;石母粉的加入可提高塑料的绝缘性能等(3)增塑剂加入增塑剂的目的是改进塑料的流动性、柔软性，降低其刚性和脆性，并使塑料易于加工成型选择增塑剂的条件是增塑剂能与树脂很好的混溶，挥发性应小，通常是一些私稠液体或容易熔化的固体一般要求无色、无臭、无毒、互溶性好、挥发性小，对光和热具有稳定性和不燃性增塑剂应是高沸点的液体(沸点一般于300℃)，这样使塑料在受热时不致损失大量增塑剂而影响其机械性能。上一页下一页返回第一节塑料

(4)稳定剂添加稳定剂的目的是防止加工和使用过程中，塑料因受热、氧气和光线作用而变质、分解，以延长塑料的使用寿命稳定剂在塑料成型过程中应不分解，应耐水、耐油、耐化学腐蚀，并易与树脂混溶用量一般仅为树脂的于一分之几稳定剂的种类有抗氧剂(能在高温或常温下控制氧或空气对塑料的氧化反应)，紫外线吸收剂(能够屏蔽或吸收紫外线的化合物)和热稳定剂等。(5)润滑剂它的作用是防止塑料在成型过程中粘附在金属设备或模具上造成脱模的困难润滑剂还可使塑料制品的表面光亮美观常用的润滑剂有硬脂酸及其钡皂、钙皂，用量为塑料的0.5%~3%。(6)着色剂加入着色剂的目的是使塑料具有一定的色彩塑料着色剂分无机颜料与有机染料两种。无机颜料稳定.但不透明.染色力差。上一页下一页返回第一节塑料透明塑料须配以有机染料，使其色彩鲜艳要求着色剂稳定，不变色，不与塑料中其他组分发生反应，而且在高温下加工时不分解，不变色，使用过程中不含污染物。(7)固化剂是指能将可溶可熔的线型结构高分子化合物转变成不溶不熔的体形结构，它本身参与反应而成为固化树脂的一部分催化剂能起固化的催化作用，本身不加入固化树脂的分子内按行业不同有各种叫法，在橡胶工业中称硫化剂，在涂料工业中称固化剂等。(g)其他添加剂有的塑料制品使用中因摩擦产生静电，这种静电积蓄不散会影响制品的使用安全性，同时也易吸尘、砧污，并影响外观，对此类塑料须加入抗静电剂其他如发泡剂、阻燃剂、荧光剂等，则根据塑料制品的需要而添加。上一页下一页返回第一节塑料(五)塑料简易鉴别法塑料可用多种理化方法加以鉴别，如用红外光谱、紫外光谱、核磁共振、X一射线等进行鉴别，但这些方法都需要一定的仪器设备，操作复杂，时间长为了对各种塑料进行快速的初步鉴别，可采用燃烧法，即通过燃烧特征(如燃烧难易、火焰状态、气味等)对塑料进行认知为了提高认知的准确性，最好能用已知试样进行对比试验而给以鉴定。表3-3所列为塑料的燃烧特征。(六)塑料及树脂缩写代号表3-4是根据GB/T1844.1-1995列出的塑料及树脂缩写代号。上一页下一页返回第一节塑料二、塑料分述(一)聚乙烯(PolyethylenePE)聚乙烯塑料是最常见的通用热塑性塑料之一，约占整个塑料总产量的1/4左右它是一种分子结构极为简单的高聚物，低、中、高密度聚乙烯分别用L,M,H表示聚乙烯塑料为白色或浅白色蜡状半透明固体，薄膜状聚乙烯几乎是透明的，有柔顺性、热塑性和弹性，透气性很强，透水性差，适合作防湿用的包装材料。聚乙烯在所有的塑料中密度最小，比水轻，能浮在水上一般随分子量增大，抗张强度和延伸率增大，但杨氏模量、硬度改变不大聚乙烯具有优异的电绝缘性与高频特性高压聚乙烯的抗冲击强度、弹性和透明度好，软化点稍低，抗张强度和硬度较差;低压聚乙烯的机械强度和硬度较高，耐磨、耐热性好，但抗冲击强度、弹性及透明度较差聚乙烯吸收紫外线后容易发生变色、脆化及裂纹等老化现象。上一页下一页返回第一节塑料由于聚乙烯在低温下仍保持柔软性(脆化点在一70℃以下)，所以耐冲击性好，不易破坏，耐化学腐蚀性优良，而且适用于用各种型方法制造成形态复杂的制品，因此其用途1‘分广泛，例如各种容器、餐具、厨房用品、玩具、日用杂货制品等都可用低密度和高密度聚乙烯塑料制造需经热水消毒的餐具制品用高密度聚乙烯为宜童车、摩托车的挡风盖以及挡泥板等大型制品也开始使用高密度聚乙烯聚乙烯的吹塑成型制品大量用作食品、化妆品、化学药品等的保存和运输用的容器或包装材料作为无公害的包装材料，是用碳酸钙、硫酸钙大量填充的片材，加热成型成复杂形状物品燃烧发热量少，熔融物不流动，无黑烟，无有毒气体放出，废物处理也容易，作为包装材料有更广泛的用途低密度聚乙烯主要是以生产薄膜为主，高密度聚乙烯还可作粉末涂料使用。上一页下一页返回第一节塑料(二)聚丙烯(PolypropylenePP)聚丙烯的各种性能与聚乙烯非常相似，密度在塑料中属最小的一类，为0.9-0.92，外观比聚乙烯更透明，质地更轻。聚丙烯的结晶度比高密度聚乙烯还高、软化点高，因此表面硬度高，压缩强度和弹性率都相当大，热膨胀系数小、成型品尺寸稳定聚丙烯的机械性能中最特异的是具有耐弯曲疲劳性，而其耐低温冲击性比聚乙烯稍差，耐热性比聚乙烯好，能在100℃下长期使用不变形。聚丙烯除约1/3用作合成纤维外，它是一种性能良好的通用型塑料，其注射成型制品的产量最大由于表面光泽、透明等优点，广泛用作食品用具、水桶、日杯、热水瓶壳等家庭用品及各种玩具、饮料和农业品的货箱以及化学药品的容器等聚丙烯薄膜有一定的强度，与玻璃纸一样透明，大量用作包装材料。但聚丙烯的透气性比聚乙烯稍大.不宜作化妆品及食品等的包装。上一页下一页返回第一节塑料聚丙烯表面经处理后，可以电镀，其电镀制品耐热性比ABS树脂好聚丙烯的机械强度可与尼龙相比，用作汽车的各种部件及零件，如汽车或卡车的水箱、风扇护盖及车门等聚丙烯塑料的耐化学药品性，特别是耐酸碱性好，可用作化学装置的零件及衬里材料，如各种耐酸、碱管道。(三)聚苯乙烯(PolystyrenePS)聚苯乙烯为无色透明、类似玻璃状的材料，可以自由着鲜艳色彩，其密度比聚丙烯、聚乙烯小，具有优良的电性能，尤其是高频特性仅次于聚四氟乙和聚苯撑氧等，可用作雷达的绝缘材料聚苯乙烯具有光稳定性，但耐候性比甲基丙烯酸树脂差，而抗放射线性能在所有塑料中却是最强的聚苯乙烯树脂最重要的特点是熔融时热稳定性和流动性非常好，易于加工成型，可用注射、挤出、吹塑等加工方法制成各种色彩鲜艳透明的制品成型时收缩小，制品尺寸稳定。表3-5为苯乙烯系树脂种类。上一页下一页返回第一节塑料由于聚苯乙烯表面坚硬、透明、绝缘、印刷性好，加工方便，因此是制造日用品和工业用品的良好材料，如用作各种包装材料、容器、照明装饰材料及电绝缘材料和隔热保温材料等，还可制作仪表外壳、灯罩、透明模型、玩具及日用品等聚苯乙烯的最大缺点是脆性大，耐热性较差，高温时会发生形变，表面硬度较低，致使聚苯乙烯的应用有所限制为了降低脆性，可用其他树脂进行改性，改性后的聚合物如ABS树脂、AAS树脂或AS树脂等，它们在强度方面都超过聚苯乙烯。(四)聚氯乙烯(PolvvinvlchloridePVC)聚氯乙烯树脂为白色粉末状，密度1.4，耐酸碱，耐水，无毒，难燃，电绝缘性能良好，能耐多种溶剂纯聚氯乙烯质硬，须加入增塑剂才能使其柔软，而且聚氯乙烯的性能与聚合物的组成、聚合度、制造方法、加工条件等都有密切关系。上一页下一页返回第一节塑料聚氯乙烯塑料分为硬质聚氯乙烯与软质聚氯乙烯两种，应用范围极广例如农业上大量使用聚氯乙烯作薄膜.优点是透气性小.保温性能好.能透过紫外线聚氯乙烯薄膜还用作包装材料和防雨材料、人造革等聚氯乙烯的绝缘性、耐老化性能优良，可用作电线的被覆层硬质聚氯乙烯可作成各种管材、板材、水管、防腐衬里和建筑材料及地板、用具、玩具等，其着色性好，经久耐用聚氯乙烯纤维还可制作渔网、滤布等表3-6所列为聚氯乙烯树脂的加工方法及其制品的用途。(五)聚甲基丙烯酸甲醋(PolyMethylMethacrvlatePMMA)聚甲基丙烯酸甲醋的透光率类似无机玻璃，它在塑料中具有最高的透明性，故俗称为有机玻璃，可透过93%的可见光和73%的紫外光聚甲基丙烯酸甲醋质轻，重量只有硅玻璃的一半，耐冲击强度好，长期在室外暴露环境，强度也不变，透明度和色泽变化很小聚甲基丙烯酸甲醋极容易钻孔、弯曲、一切断和机械加工，有耐药品性，电绝缘性良好，成品容易着色缺点是表面硬度低，容易擦伤而失去光泽表3-7所列为各种塑料的透光率与玻璃的比较。上一页下一页返回第一节塑料由于聚甲基丙烯酸甲醋具有一定的强度，有耐候性，透明性好，除广泛用作飞机、汽车、船舰的窗玻璃、挡风屏及灯罩等外，还成为近代建筑中不可缺少的材料，如采光用波板，建筑物的大型广告牌，商品展示的各种陈列室，光学玻璃及教学模型等当加入有机着色剂后还可制成各种日用品及装饰品。(六)酚醛树脂(Phenol-FormaldehvdePF)酚醛树脂属热固性树脂，原料价廉，制造加工成本低，成型容易，成型时收缩和后期收缩都小，制品尺寸稳定，不会出现裂纹酚醛树脂的电绝缘性、耐热性、耐药品性.特别是耐酸性好.但不耐碱。耐电弧性差。酚醛树脂颜色较暗。为米黄原色、着色范围有限，无法着鲜艳色彩。上一页下一页返回第一节塑料酚醛树脂是电器工业上不可缺少的材料，如用作电子管插座、开关、灯头及电话机等用石棉作填料的模塑材料能耐150℃高温，可作加热器的插头及耐热用的电器零件等酚醛树脂与合成橡胶混合具有良好的耐冲击性和耐磨性，可用作电器洗衣机的搅拌器、工具手柄等酚醛树脂以纸、布为基材的层压板可用作配电板及开关、马达、收音机的零部件的绝缘材料，以及印刷电路的绝缘板布基酚醛层压板在机械工业中可制作无声齿轮、轴瓦及其他零件玻璃布基酚醛层压品具有更高的耐热性、耐火性及耐电弧性，可在200℃下长期使用在高温(1000℃)下可作瞬时的耐高温材料酚醛树脂还可用作铸塑材料，制造各种日用品与装饰品，泡沫酚醛塑料可作隔热、隔音材料和抗震包装材料，复制家具和室内装饰用的木雕品。(七)氨基塑料(Urea-FormaldehvdeU1'')(Melamine-FormaldehvdeMF)

上一页下一页返回第一节塑料氨基塑料俗称“电玉”，分尿素甲醛树脂(脉甲醛树脂，U1)和三聚氰胺甲醛树脂(密胺甲醛树脂，MF)两类，都属热固性塑料脉甲醛树脂无毒无臭、外观白色美朋，可着任何鲜艳色彩它的电绝缘性好，特别是耐弧光性能比酚醛树脂强，并能耐弱酸、弱碱、醇类及油脂等，但耐水性、耐热性、尺寸稳定性比酚醛树脂差进行快速压缩成型时，固化不完全脉甲醛树脂有一定的吸湿性。三聚氰胺甲醛树脂的吸水性低，长期在沸水中使用，性能无变化机械性能好，可着色，耐污性强。脉甲醛塑料适宜制作日用品及电气照明设备的零件、食具杂货等在70℃下长期使用性能无变化，但在沸水中煮沸30分钟，表面变粗糙，光泽消失三聚氰胺甲醛塑料可长期在沸水中使用氨基树脂可作胶黏剂，大量用于胶合板、装饰板的制造用于浸渍纸张、织物，以提高润滑强度和表面坚牢度脉甲醛泡沫塑料具有耐腐蚀性，用作隔音、隔热材料效果良好三聚氰胺甲醛树脂的层压材料广泛用作车辆、船舶内壁面板、家具、台面等表3-8所列为氨基塑料粉的类型、名称及用途。上一页下一页返回第一节塑料(八)聚醋树脂(PolyesterResins)在塑料工业中一般把不饱和聚醋称为聚醋树脂;在纤维工业中将饱和的聚对苯二甲酸乙二醋称为线型聚醋;在涂料工业中将甘油与苯二甲酸醉和干性油(或其脂肪酸)缩聚所得的聚醋称为醇酸树脂。聚醋树脂由于具有固化时无气体放出.黍占度低.成型时几乎不需要压力。室温下便可固化等特性，加玻璃纤维作填料可制得增强塑料(玻璃)，因此作为结构材料使用的发展较快美国在第二次世界大战中，曾用玻璃纤维聚醋增强材料制作救生艇、防弹汽油桶等军用品，这成为今日增强塑料的发展基石出。上一页下一页返回第一节塑料聚醋树脂的机械强度、电绝缘性、耐酸、耐水、耐汽油等性能都很好，特别是耐冲击强度在塑料中居首位但聚醋树脂固化时收缩较大，收缩量约为6%-9%，因此容易造成制品开裂、变形由于含酉旨基团，耐碱性差，易磨耗增强聚醋树脂的耐热温度为100-150℃，用三聚氰酸三烯丙醋作交联剂，其耐热温度可达260℃玻璃纤维增强的聚醋在树脂与纤维界面之间易吸水，故不是特别好的绝缘材料。不饱和聚醋树脂可用作涂料、模压塑料、浇铸塑料、胶泥、玻璃纤维增强塑料等不饱和聚醋玻璃钢具有很好的抗张强度和耐冲击性，它密度小，只有钢的1/4，而机械强度可达到钢的1/2使用中不易变形，可用来制造飞机部件、汽车外壳、透明瓦棱板、屋顶、大窗以及电器仪表外壳等。(九)聚氨醋(PolyurethanePU)聚氨醋全称为聚氨基甲酸醋或异氰酸醋聚合物工业上先后制成了聚氨醋弹性体(热固性的或热塑性的)、胶黏剂、涂料、薄膜、纤维等产品。上一页下一页返回第一节塑料虽然它们的性质、制造方法和用途不同，但聚氨醋的共同点是富有弹性，有强韧性，抗裂强度大，耐磨耗，并有优良的耐老化性、耐热性、耐油性、耐溶剂性等缺点是易水解，耐酸、耐碱、耐沸水、耐水蒸气性较差聚氨醋弹性体的抗张强度、抗撕裂强度以及耐磨性等都比橡胶好，耐老化性，特别是耐臭氧、耐油性能优良。聚氨醋可用作泡沫塑料其中软质聚氨醋泡沫塑料是一种缓冲材料，用于制作坐垫、车辆及家具的座席、包装材料、吸音材料、玩具以及衣料、空气过滤器等硬质聚氨醋泡沫塑料为隔音和装饰兼用的建筑材料，用于冷藏车的隔热构件以及飞机的部件等聚氨醋弹性体可制作拖拉机的轮胎、鞋底、鞋后跟，各种辊轧、传动皮带、输送皮带、无声齿轮等由于耐油性能好，适用于飞机、汽车的隔板及各类包装聚氨醋树脂还用于制造合成革，主要是用作皮鞋材料与大然皮革一样，它有无数微小气孔，能透气，不吸湿，不发霉，而且抗撕裂强度、耐磨性、耐老化性好.表面光泽。上一页下一页返回第一节塑料近来发展用聚氨醋树脂制作装饰地板，其特点是耐磨耗，光泽强，色彩有立体感。(十)环氧树脂(EpoxyResins)环氧树脂在塑料工业中是用途最广泛的一种，它在化工、电器、机械、土木、建筑等工业各部门可用作胶黏剂、涂料、层压品及浇注品材料等环氧树脂按其主要组成物质不同分类，分别用代号表示，环氧树脂的基本名称仍采用我国已有的习惯名称，即“环氧树脂”表3-9所列为国内生产的环氧树脂牌号与国家统一牌号的对照。环氧树脂主要用于电器工业，如电子、电器零件的包封和封装，其中90%都是用液态环氧树脂浇铸的，可以耐受-80-155℃的温度，使用中不变形用玻璃纤维增强的环氧树脂称为环氧玻璃钢，它的耐冲击强度高，制作轻质结构件，使用时是塑料中机械强度最高的环氧树脂泡沫塑料可用作绝热材料、夹心材料、防震包装材料及吸音材料等。上一页下一页返回第一节塑料环氧树脂的层压品，其电性能、机械性能、耐水、耐药品性、耐热性好，能承受振动与连续荷重，可制作汽车与飞机的结构件、燃料容器、管道，耐压容器等利用环氧树脂铺筑的高速公路路面和建筑物地板，施工简单，极耐摩擦，并容易修理。(十一)聚酸胺树脂(PolvamidePA)大然的聚酞胺如妊绸、羊毛等是一类蛋白质物质，合成聚酞胺树脂的商用名称为尼龙(Nylon)，它首先是作为合成纤维发展的随后发现尼龙具有优良的抗张强度，抗冲击强度、耐热性、耐磨性，以及很低的摩擦系数和自润滑性，用于注塑、挤出成型时，其加工成型性能优良，因而逐渐发展成为用途广泛的热塑性工程塑料品种有尼龙6，尼龙66，尼龙610，尼龙1010，尼龙11，尼龙12，尼龙4，尼龙7，尼龙8，尼龙9，尼龙612，尼龙1313等其中主要品种为尼龙6，尼龙66，尼龙610，这三者占聚酞胺树脂总产量的3/4以上。聚酞胺树脂的最大特点之一是耐磨耗性与润滑性好，在塑料中居首位表3-10所列为塑料磨耗时重量减少率的比较。上一页下一页返回第一节塑料聚酞胺的润滑性仅次于聚四氟乙烯聚酞胺树脂的缺点是具有吸湿性，其性能随吸水量增加而降低，同时引起结构尺寸的变化。聚酞胺树脂的最大用途是合成纤维，如衣料、滤布、渔网、绳带及轮胎软线等作工程塑料使用时，是利用其有润滑性、耐磨耗性、隔音性及吸振等优点，也可用于各种机械零件如齿轮、凸轮等的制造。(十二)ABS(Acrvlonitrile-Butadiene-Styrene)ABS树脂是一种塑料的简称，全称为丙烯睛一于二烯一苯乙烯三元共聚物ABS塑料不透明.除薄膜外呈浅象牙色。ABS树脂的抗张强度及刚性与其他热塑性树脂相比虽不算高，但抗冲击强度，特别是低温下的抗冲击强度高，热变形温度高，电性能、耐化学药品性、耐油性优良它的加工适应性强，可适用于注射成型、挤塑成型、真空成型、吹塑成型及压缩成型等方法所得制品尺寸稳定，抗蠕变性、光泽性好在所有的塑料中，ABS最宜作电镀处理材料。上一页下一页返回第一节塑料ABS树脂充分发挥了三组分的各自优良特性如苯乙烯的光泽、电性能、易于加工和染色性能;丙烯睛的耐热性、刚性、耐油性和耐候性;于二烯的抗冲击性等，致使ABS树脂成为“坚韧、质软、刚性”的工程塑料但ABS树脂的耐候性较差，只能靠稳定的颜料、紫外线吸收剂等添加剂，或者通过涂装、金属电镀等加以改善。ABS树脂用在车辆、电器、家具、建材、杂品等各方面，涉及范围很广，其中电器制品占40%，在冷藏车、洗衣机、吸尘器、电风扇、电视、录音机等产品上都用其中在机电工业中可制造各种齿轮、轴承、仪表外壳及仪表盘等，可制作汽车和飞机上的零件，如挡泥板，扶手，热空气调节导管等ABS树脂还可用作贮槽内衬、农药喷雾器、食品包装容器等经电镀可作各种铭牌、装饰件ABS树脂还用于制造低发泡体(合成木材)，ABS夹层板(二层ABS板间充泡沫塑料)可制作小轿车车身和洗衣机外壳还可用以制造大型制品如摩托车和快艇(采用宽2.2m,厚10mm的ABS薄板真空成型制造)。上一页下一页返回第一节塑料(十三)聚碳酸醋(PolvcarbonatePC)聚碳酸醋作塑料使用的历史不长，但由于具有优良的机械性能，耐热、耐寒，电性能好，并具有自熄性、透明等特点，已逐步成为一种综合性能优良的热塑性工程塑料聚碳酸醋为无色或微带褐色的透明材料机械性能中最突出的是耐冲击的强度高，在无填料的塑料中是为最高的耐疲劳性比聚缩醛、聚酞胺树脂差，抗张强度与聚缩醛树脂、甲基丙烯酸树脂相当热变形温度为132℃，受荷重的影响不大，可作为耐热材料脆化温度为一100--140℃，宜作为耐低温材料介电常数和介电损耗几乎不受温度(室温至125℃)和频率影响，具有良好的电性能聚碳酸醋的耐候性能良好，照射1000小时(相当户外暴露5年)后，表面才出现劣化现象，而机械强度无实质性变化。聚碳酸醋用途广泛，在电子、电气零件占45%，机械零件占20%，杂品占15%,薄膜、片材占15%，医疗等占5%可用作各种机械结构材料，如电器、包装材料、各种开关、开关罩、电视机面板、照相机体、电动工具外壳等，也可作为食品包装用薄膜、窗玻璃等玻璃纤维增强的聚碳酸醋可用作某些机械结构零件。上一页下一页返回第一节塑料(十四)聚甲醛(PolvoxvmethvlenePOM)聚甲醛是一种外观呈乳白色的不透明热塑性工程塑料它的耐疲劳性在热塑性树脂中为最佳，耐磨耗性仅次于聚酞胺树脂，抗蠕变性能好热变形温度124℃，与聚碳酸醋、聚酞胺、聚四氟乙烯相当，但比氯乙烯树脂、苯乙烯树脂、甲基丙烯酸树脂及聚乙烯要高得多聚甲醛的突出性能表现为耐溶剂性，几乎在所有溶剂中都不溶解缺点是不耐紫外线照射，须加防紫外线老化剂。聚甲醛树脂加工成型工艺好.可以一次形成形状复杂的制品。可以代替各种有色金属材料制造齿轮、轴承、凸轮、衬套、滑轮、开关及管道等，在汽车、机械、仪表、化工及家用电器部门都有广泛应用。上一页下一页返回第一节塑料(十五)聚矾(PolvsulfonePSF)聚矾为透明微黄色的树脂，具有突出的耐热性和耐氧化性，连续使用温度为150℃，高温下抗蠕变性比聚碳酸醋、聚甲醛及ABS树脂要优异得多聚矾在室温至175℃的温度范围内电性能不变，即使置入水中或高湿度气氛中也有良好的介电性能聚矾的耐候性、耐紫外线性能较差。聚矾可用作汽车上的耐热、绝缘的部件，计算机上的各种零件，家用电器及洗涤机的零件聚矾可以代替钢或钢材作耐热耐酸龙头、管道，以及各种薄膜和绝缘涂层等。(十六)氟塑料氟塑料是分子中含有氟原子的一类高分子合成材料的总称目前工业生产的主要品种有聚四氟乙烯、聚二氟氯乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯及聚氟乙烯等五种其中聚四氟乙烯产量最大，占氟塑料总产量的80%,表3-11为氟塑料的主要品种和特性。上一页下一页返回第一节塑料氟塑料的机械性能在塑料中并不很突出，硬度较小，易擦伤，相互摩擦时耐磨耗性明显降低，而且长期在荷重情况下易发生蠕变但是与其他塑料相比，氟塑料有些共同的特性。①耐腐蚀性:F4与F46仅在熔融金属及高温氟气的作用下才慢慢受到浸蚀，F3在卤代烃溶剂及乙二胺中稍有膨胀，不受一般溶剂的浸蚀②热稳定性:F4可在260℃下长期使用，在-250℃时仍不发生脆化F3和F46可分别在-200-200℃的范围内稳定使用，聚偏氟乙烯可在-60℃-150℃的范围内使用。③电性能:氟塑料是优良的绝缘材料F4与F46有很低的介电损耗与介电常数，几乎不受温度和频率的影响④摩擦系数:氟塑料在所有的固体中摩擦系数最小，特别是F4和F46的自润滑性更为优异。⑤非粘附性:氟塑料的特点是对所有的私附物质不发生私结作用。上一页下一页返回第一节塑料⑥吸水性与渗透性:氟塑料的吸水率与渗透性几乎为零。F3在所有的塑料中渗透性最低.⑦耐候性:氟塑料对紫外线稳定，在亚热带户外放置多年，性能不受影响对放射线的作用也较稳。氟塑料的用途十分广泛，俗称“塑料工”可用作垫圈，包装衬垫、接头等化学处理用的各种装置零件，防腐衬里，电动机、变压器、蓄电池及电阻器等高温使用的绝缘材料，以及水下运转马达的绝缘材料F46和聚偏氟乙烯易加工成透明的板材和薄膜，具有耐候性，化学稳定性和不粘性可作特殊药品的包装材料、房屋的房顶材料等氟塑料的微粉(一般用F4)用作各种塑料的填料，以提高其耐摩性，减小摩擦系数粉末氟塑料也可作涂料和衬里用聚偏氟乙烯可制成热收缩性薄膜，用作金属滚筒或机械零件的“收缩包装”材料，还可用作过滤布、人造血管及密封垫圈等。上一页下一页返回第一节塑料(十七)有机硅(SiliconeSl)有机硅树脂是一种介于玻璃与有机化合物之间的性能特殊的高分子材料国外有机硅产品已发展到400多种其中硅油占60%,硅橡胶占25%,硅树脂占15%有机硅树脂无论是液体、弹性体或固体状态，都有很高的耐热性、耐寒性、憎水性、耐药品性和电绝缘性，而且各种有机硅均无明显的生理影响物理性能受温度变化极小，其玻璃纤维的层压品可耐350℃高温。硅油的私度随温度的变化比其他油类小，在-50℃低温下仍具有流动性，抗剪力大硅油可用作润滑剂、防水剂、消泡剂、抛光剂及脱模剂等，又如光学镜头、电影胶片的保护剂(硅油可百分之百通过可见光)，还可用作防震油以及飞机、高速车辆中仪表的缓冲剂等在涂料中添加万分之五的硅油可增加涂膜的光泽和耐候性，防止漆膜泛黄硅jlll加到橡胶中可改善橡胶的耐磨性和耐氧化性能.并提高加工工艺性。上一页下一页返回第一节塑料硅树脂是指溶于有机溶剂中作清漆用，或经处理成型后进行热固化的有机硅化合物硅清漆电绝缘性优良，最高使用温度可达200℃:硅树脂作浸渍剂用于浸渍玻璃布、石棉、石母等，经干燥、成型、热固化后可作耐热、耐湿的电气层压材料，这种材料在300℃加热500小时，其机械强度和电性能基本保持不变将硅树脂与发泡剂混合，成型后的泡沫塑料可耐350℃高温，加热时强度不降低，质极轻，可用作薄膜、耐火壁及绝缘体等.三、塑料特性一览表各种常用塑料的一般特性如表3-12所列。上一页返回第二节高分子复合材料(一)复合材料概述复合材料是指两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法组成的多相材料复合的概念非常广泛，如不同的金属材料之间，不同的非金属材料之间，非金属材料与金属材料之间都可以组成复合材料有的属微观复合材料，如金属合金(钢及有色金属)、ABS塑料及ACS塑料等有的属宏观复合材料，如钢筋混凝土、镍锌钢板及复塑钢板等新复合的材料既保留了原材料的某些特性，组合后又得到了单一材料无法比拟的优越的综合特性，而成为一种应用领域广泛的新型工业材料。例如飞机上使用复合材料可使机身减重21%，飞行寿命延长两万小时用碳纤维、硼纤维等增强的复合材料在军用飞机(如最近美国研制的隐形飞机)和民用飞机上的用量达到机体总面积的约30%其他如汽车的车体外板、弹簧，工业部门的轴承和齿轮等滑动部件，办公设备中的减震和低噪音部件，能源领域中的飞轮、风车，体育用品的滑雪板、盔形帽，高尔夫球杆等都有应用复合材料的，这些给复合材料开辟广阔的市场。下一页返回第二节高分子复合材料复合材料一般由高强度、高模量和脆性很大的增强材料(又称分散相或分散材料)与低强度、韧性好，低模量的基体材料(又称连续相材料)组成增强材料的形状有微粒、薄片、纤维、纤维织物等，如棉、麻、钢丝、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维及碳化硅纤维等基体材料有塑料、橡胶、木材、金属、陶瓷及水泥等。复合材料按基体材料分为非金属基复合材料与金属基复合材料;按增强材料分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、叠层复合材料、弥散强化复合材料等。表3-13所列为复合材料的原材料组合。(二)复合材料的特点①比强度、比模量高比强度愈大，零件自重越小;比模量愈大，零件的刚性越大表3-14所列为常用工程材料与复合材料的性能比较由表可见，碳纤维增强环氧树脂的比强度是钢的7倍，比模量是钢的3倍复合材料与具有同等强度和刚度的高强度钢零件相比.其自重可减轻70%。上一页下一页返回第二节高分子复合材料②有良好的抗疲劳性能金属材料的疲劳极限一般是其抗张强度的40%-50%;碳纤维增强聚醋树脂的疲劳极限相当于其抗张强度的70%-80%③具有良好的耐磨性复合材料有耐磨性、减磨性和自润滑性，并有抗腐蚀性、减振性和破坏安全性。④高温性能好一般铝合金升温至400℃时，强度由491MPa降至39.2MYa，弹性模量降至零用碳纤维或硼纤维增强的铝合金，在400℃时的强度及模量可保持在室温下的水平⑤独特的成型工艺性能复合材料可以整体一次成型，材料有效利用率局。复合材料的抗冲击性能较低，横向强度和层间剪切强度差成型工艺中多为手工操作(如手敷法、绕妊法、简易卷绕法等)，成本高，产品质量不太稳定，有待进一步研究与技术开发。

表3-15为使用复合材料的原因、选材与应用，表3-16为性能与所推荐的聚合物材料。上一页下一页返回第二节高分子复合材料(三)玻璃纤维增强塑料以玻璃纤维为增强材料，以热塑性树脂为私结材料(或基体)组成的复合材料一般称为玻璃纤维热塑料增强塑料不同的塑料有不同的增强效果表3-17所列为玻璃纤维增强的各种塑料的性能比较。以玻璃纤维为增强材料，热固性树脂为私结材料组合成的复合材料，称为玻璃纤维热固性增强塑料或俗称为玻璃钢常用的树脂有环氧树脂、酚醛树脂、聚醋树脂、氨基及有机硅树脂等玻璃钢有很高的机械强度，质轻，比一般钢铁轻3/4，比铝轻1/2。表3-18所列为玻璃钢与几种常用材料的机械性能比较。玻璃钢主要用来制造汽车、机车、客车、拖拉机的车身及各种配件(如车门、窗框、仪表盘、挡泥板及油箱等)，以及车厢内部装饰板、坐椅、地板等航大工业上用于直升机和飞机机身、飞机机头罩、防弹油箱、螺旋桨等在机电工业中用作机器设备的外壳、机架、印刷电路板、电机机罩及仪表罩等玻璃钢还可以代替不锈钢、铜、铝等金属作石油化工方面的防腐蚀材料。上一页下一页返回第二节高分子复合材料(四)碳纤维增强塑料以碳纤维为增强材料、热固性树脂为基体材料组合而成的复合材料，是一种具有高强度、高模量、在许多性能方面超过玻璃钢的复合材料所用树脂有环氧树脂、酚醛树脂、聚醋树脂及聚四氟乙烯等，其中以碳纤维环氧复合材料应用最广泛。碳纤维环氧复合材料具有优良的抗弯、抗压、抗剪性能，抗摩擦和耐磨性能，抗疲劳性能，耐热、耐烧融，以及抗冲击性能，主要应用于航空制造与宇航技术如制造宇宙飞船外表的防热层、通信卫星壳体、飞机尾翼、大线支架、直升机桨及叶轮等在汽车工业中用碳纤维增强塑料制造汽车车身及其他许多部分件机械工业中作轴承、齿轮、密封圈以及无需润滑的零件在医疗上用作人工心脏瓣膜、人工关节等。表3-19所列为碳纤维环氧复合材料与几种材料的性能比较。上一页返回第三节陶瓷一、陶瓷的概念陶瓷是人类应用材料历史最久远、领域最广泛的一种无机非金属材料陶瓷一词最早来源于古希腊的“烧物”，意思是经过高温烧结而制取具有一定强度的器物现在一般将那些以私土为主要原料，再加入其他大然矿物原料，经过拣选、粉碎、混炼、成型、锻烧等工序制作的产品，统称为传统陶瓷。随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种，虽然它们的生产过程基本上还是“原料处理一成型一炼烧”这种传统的生产方法，但所采用的原料已很少使用或不再使用私土、长石、石英等大然材料，而是扩到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物等原料这样，陶瓷的范围就扩展到整个无机材料的范围，因此，现代的陶瓷概念，应越过传统狭窄的含义，扩展到:无论是否使用私土类原料，凡是经高温热处理工艺合成的无机非金属固体材料.均通称为陶瓷。下一页返回第三节陶瓷二、陶瓷的分类按照材料的性能和用途，陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，如下所列按制品的特征和坯体结构致密度的不同，又可分为陶器、瓷器、炻器三大类，如表3-20所列。普通陶瓷也称传统陶瓷，是人们生产和生活中最为常见的陶瓷材料和制品，它是利用硅酸盐矿物为原料经烧结制成的这类陶瓷所用原材料基本相同.生产工艺技术相近，产量大，用途广。特种陶瓷又称新型陶瓷、精细陶瓷、精密陶瓷、高性能陶瓷根据其性能特点和用途，特种陶瓷可分为结构陶瓷(主要用于满足耐磨损、耐高温、耐热、耐热冲击，以及高硬度、高刚性、低热膨胀性和隔热性等要求的结构材料)和功能陶瓷(包括电磁功能、光电功能和生物一化学功能等陶瓷制品和材料，另外还有核陶瓷材料和其他功能材料)两大类。上一页下一页返回第三节陶瓷特种陶瓷是在普通陶瓷基础上发展起来的，与普通陶瓷的区别是:在原料上，突破传统陶瓷以私土为主要原料的局限，而以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等为主要原料;在制备上，突破传统陶瓷以炉窖为主要烧结设备的界限，广泛采用真空烧结、保护性气氛烧结，采用热压、热等静压等手段，从而获得不同的特殊性能。结构陶瓷不仅在日用、卫生、建筑行业得到大量应用，而且被广泛应用于能源、空间技术、石油化工等现代工业和尖端科学技术领域因功能陶瓷具有特定的电绝缘性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生物适应性等，在各种基础科学和技术科学中，都得到越来越广泛的应用。三、陶瓷的性质1.光学性质上一页下一页返回第三节陶瓷①白度:指陶瓷材料对白色光的反射能力绝大部分瓷器在外观色泽上均采用纯正的白色(色度应不低于70%)。②透光度:指瓷器允许可见光透过的程度，常用透过瓷片的光强度与入射在瓷片上的光强度之比来表示透光度与瓷片厚度、配料组成、原料纯度、坯料细度、烧成温度以及瓷坯的显微结构有关。③光泽度:指瓷器表面对可见光的反射能力光泽度决定于瓷器表面的平坦与光滑程度当釉面平整光滑、无缺陷时，光泽度就高;反之，釉面粗糙有橘皮、针孔等缺陷，光泽度则下降。2.力学性质这是指陶瓷材料抵抗外界机械作用的能力陶瓷材料最突出的缺点是脆性，虽然在静态负荷下抗压强度很高，但抗冲击强度远远低于抗压强度，致使其应用尤其作为结构材料使用有所局限为了改善陶器材料的脆性，目前已研制出高韧性、高强度的氧化锆陶瓷。上一页下一页返回第三节陶瓷3.热稳定性这是指陶瓷材料承受外界温度急剧变化而不破损的能力，又称为抗热震性或耐温度急变性热稳定性是陶瓷制品使用时的一个重要质量指标。4.化学性质这是指陶瓷耐酸碱的侵蚀与大气腐蚀的能力陶瓷的化学稳定性主要取决于坯料的化学组成和结构特征，一般说陶瓷材料为良好的耐酸材料，能耐无机酸和有机酸及盐的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱5.气孔率与吸水率气孔率指陶瓷制品所含气孔的体积与制品总体积的百分比气孔率的高低和密度的大小是鉴别和区分各类陶瓷的重要标志吸水率则反映陶瓷制品烧结后的致密程度日用陶瓷质地致密，吸水率不超过.5%,炳器吸水率在2%以下.陶器吸水率从4%-5%开始.随陶瓷制品用途不同而异。上一页下一页返回第三节陶瓷四、陶瓷制品1.日用陶瓷日用陶瓷是指日常生活中使用的陶瓷器皿，它包括饮食用具、厨房用具、贮藏用具，以及其他陶瓷器具等日用陶瓷以自胎陶瓷器皿为主，也有一些是带色胎的器皿，并可分为精陶、细瓷、炻器三类①精陶:是指施釉的自坯或呈象牙色具有多孔性的浅色坯的陶器按用途又可分为日用精陶和建筑卫生精陶。②细瓷:是指瓷器中质量比较高、器型端正、胎质细腻、釉面光润，并具有半透明性的一类瓷器。③炻器:是性质介于陶器与瓷器之间的制品它与陶器的区别在于陶器坯体是多孔性的，而炻器坯体的气孔率较低，易于致密烧结，坯体带色，无透光性炻器按用途可分为建筑炻器(铺地砖、铺路砖、污水管等)、化工炻器(耐酸砖、耐酸坛、耐酸化工设备等)、日用炻器(缸器、餐具、紫砂茶具等)。上一页下一页返回第三节陶瓷2.建筑陶瓷建筑陶瓷是用于建筑及其装饰的陶瓷制品，如铺设地面、外墙、内墙、输水管道、卫生间设备的陶瓷制品，以及艺术装饰用的琉璃(带色陶器)等建筑陶瓷主要品种有四类:①卫生陶瓷:是用于卫生设施的带釉陶瓷制品，如洗面器、坐便器、小便器、水箱及卫生器具等。②釉面砖:又称内墙面砖，指用于内墙装饰的薄片精陶建筑材料这类砖坚固耐用，色彩鲜艳，易于清洗，具有防火、抗水、耐磨及耐腐蚀等特点。③铺地砖及锦砖:指用于地面装饰的板状陶瓷建筑材料，砖面可制成单色或花纹图案锦砖又称为马赛克，是饰有各种图样的片状小瓷砖，它质地坚硬，色彩艳朋，图案优美，主要用于铺地、内墙装饰，也可用于外墙装饰等。④陶管:指内外表面都上釉的不透水、耐酸碱的陶质管，有直管、异形管、地漏管及异径管等式样。上一页下一页返回第三节陶瓷3.电瓷电瓷是电工陶瓷绝缘子的简称，又称电工陶瓷或电力瓷电瓷是用在电气工业上作隔电、构件支承或连接等的主要绝缘材料制品电瓷分为“可击穿”型与“不可击穿”型两大类，它具有绝缘性好、机械强度高、能经受季节温度变化及化学稳定性好等特性电瓷按其应用场合分为线路绝缘子和电站、电器绝缘子两大类。4.化工陶瓷化工陶瓷是指用于化工设备上的陶瓷制品，它具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和不污染介质等特点，可在-15℃-100℃范围内使用其缺点是性脆，冲击强度、机械强度低，不能承受过大的机械震动，耐冷热骤变性差化工陶瓷一般用于化工、化肥、制药、食品、造纸、冶炼及化纤等工业中。5.电子陶瓷上一页下一页返回第三节陶瓷电子陶瓷是指在电子工业中能够利用其电、磁性质作元件和器件使用的陶瓷制品，它具有电、磁、光、声、热、力等性能，在能源、家用电器、汽车等方面得到广泛的应用。6.高温陶瓷高温陶瓷是指熔融温度在1728℃以上的一类陶瓷制品。它主要是由一些金属氧化物和难熔化合物作为原料制成这类高温陶瓷除具有高的熔融温度外，还具有机械强度高、硬度高、耐磨、耐高温、抗氧化、耐腐蚀，以及对工作环境气氛不敏感等优点，并有高的电绝缘性、低介电损耗和真空气密性高等特点高温陶瓷主要应用在特殊冶金、原子能、国防、航大等领域的高温条件下。上一页下一页返回第三节陶瓷7.光学陶瓷光学陶瓷是指采用陶瓷制备工艺制成的具有一定透光性的多晶材料制品光学陶瓷除具有透光性外，不同类型的光学陶瓷还具有电光效应、磁光效应以及耐高温、耐腐蚀、耐冲击、高强度等优异性能它在计算技术、红外技术、激光技术、空间技术及原子能工业和新型光源等方面有广泛的应用如透明氧化镁陶瓷，熔点为2800℃，光透过率达80%-85%，红外透过性好，可用作火箭导弹及宇航器的红外窗和流动罩及光学滤光片和光学检波器的基料等。上一页返回第四节玻璃一、概述玻璃是指熔融物经冷却凝固后所得到的非晶态无机材料工业上大量生产的普通玻璃是以石英为主要成分的硅酸盐玻璃除此之外，在生产玻璃过程中若加入适量的硼、铝、铜、铬等金属氧化物，可制成各种性质不同的特种玻璃，如石英玻璃、微晶玻璃、光敏玻璃、耐热玻璃等由于玻璃具有一系列的优良特性，如坚硬、透明、气密性、装饰性、化学耐蚀性、耐热性及电学、光学等性能，而且能用多种成型和加工方法制成各种形状和大小的制品，因此在建材、轻工、化工、交通、医疗、电子、航大等方面都获得广泛的应用玻璃已经成为人们现代生活、生产和科学实验活动中不可缺少的重要材料玻璃在加工和使用中最大的缺点是性脆，这使玻璃材料的使用受到限制但是随着科学技术的进步，现在已经能够生产出弯曲强度及硬度很高、不易破碎、高耐磨、高强度的玻璃，从而逐渐打破了玻璃的传统概念。下一页返回第四节玻璃二、玻璃的主要性质

1.机械强度玻璃与陶瓷一样，是一种脆性材料，其强度一般用抗压、抗折、抗张、抗冲击强度等指标表示抗张强度和抗压强度是决定玻璃制品坚固耐用的重要因素玻璃的抗张强度较低，这是由玻璃的脆性和玻璃表面的微裂纹所引起的玻璃的抗压强度平均约为抗张强度的14-15倍正因为玻璃的抗压强度大，抗张强度小，才导致玻璃制品往往经受不住张力的作用而破裂。2.硬度玻璃的硬度是指抵抗其他物体刻画或压入其表面的能力玻璃的硬度仅次于金刚石、碳化硅等材料，它比一般金属要硬，用普通刀、锯等不能切割。3.光学性质玻璃是一种高度透明的物质，光线透过越多、被吸收越少，则玻璃的质量越好如普通窗用玻璃(2mm厚)能透过90%可见光，而紫外光大部分不能透过。上一页下一页返回第四节玻璃玻璃具有较大的折光性，因此能制成光辉夺目的优质玻璃器皿和艺术品此外玻璃还具有一定的光学常教，具有吸收和透过紫外线、红外线、感光、变色、防辐射等一系列重要的光学性质。4.电学性质由于在常温下玻璃是电的不良导体，在电子工业上可作绝缘材料使用，如制作照明灯泡、电子管、气体放电管等随着温度上升，玻璃的导电率迅速提高，在熔融状态下则变成良导体导电玻璃可用于光显示如数字钟表和计算机的材料。5.热性质玻璃的导热性很差，只有钢的1/400，一般经受不了温度的急剧变化，而且制品的厚度越大，能承受的急变温差也越小玻璃的热稳定性与玻璃的热膨胀系数有关，凡能降低玻璃热膨胀系数的组分都可以提高其热稳定性，例如石英玻璃的热膨胀系数很小，将赤热的石英玻璃投入冷水中也不破裂。上一页下一页返回第四节玻璃6.化学稳定性玻璃的化学性质稳定，除氢氟酸和热磷酸外，其他任何酸都不能侵蚀玻璃，但玻璃与碱性物质长期接触则易遭腐蚀玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下表面光泽会消失，变得晦暗光学玻璃仪器受周围介质作用也会在表面出现雾膜或自斑。三、玻璃的分类1.按特性分类按玻璃的气密性、透明性、光学特性、化学耐久性、电及热特性、强度、硬度、加工性以及装饰性等特性，可将玻璃分为平板玻璃、容器玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、工艺美术玻璃、建筑用玻璃及照明器具玻璃等表3-21所列为玻璃的主要类型及特性。上一页下一页返回第四节玻璃2.按用途和使用环境分类可分为日用器皿玻璃、建筑玻璃、技术玻璃及玻璃纤维等日用器皿玻璃包括玻璃瓶、缸及玻璃器皿、玻璃装饰品和艺术品等建筑玻璃中主要有窗用平板玻璃、镜用平板玻璃、压花玻璃、夹妊玻璃及有色玻璃等技术玻璃包括光学玻璃、实验用各种仪器玻璃、电器用玻璃、医药用玻璃，以及安全玻璃和特种玻璃等玻璃纤维通常是指无碱、低碱、中碱和高碱纤维及玻璃布等。3.按化学成分分类可分为钠钙硅酸盐玻璃、铅玻璃、石英玻璃，以及渗钦的激光玻璃，硫系、氧硫系等玻璃半导体，镁铝硅系微晶玻璃，以及金属玻璃等。4.按制造方法分类可分为吹制、拉制、压制及铸造等玻璃。上一页下一页返回第四节玻璃四、玻璃制品

1.平板玻璃通常所指的平板玻璃是其厚度远小于长、宽尺寸，其上下表面平行的板状玻璃制品，在组成上属于钠钙玻璃一大类平板玻璃具有透光、隔声、隔热、耐磨、耐气候变化等性能，根据需要可通过着色、表面处理、磨光、增强、施釉、复合等方法制成不同色彩或具有各种特殊性能的制品平板玻璃制品有窗玻璃、压花玻璃、夹妊玻璃、夹层玻璃、双层中空玻璃、有色玻璃、吸热和反射玻璃、釉面玻璃、槽形玻璃及波形玻璃等，它广泛应用于建筑物、车辆、船舶、飞机等交通运输工具及制镜、制板等方面平板玻璃制品按厚度分类，有1.2,2,3,4,5,6,8,10,12,15,19mm等规格。2.瓶罐玻璃瓶罐玻璃具有一定的化学稳定性和机械强度，有抗热震性，能经受装罐、杀菌及运输等过程它的组成通常为钠钙硅酸盐玻璃，也有用硼酸盐玻璃的(如有的药用瓶和高级化妆品瓶等)它们具有美观、透明、化学稳定性好、清洁卫生及价廉等特点。上一页下一页返回第四节玻璃3.器皿玻璃用于制造日用器皿、装饰品和艺术品的玻璃统称为器皿玻璃，或者说凡是满足人们日常生活需要，或具有装饰性的文化艺术玻璃制品，均属于器皿玻璃器皿玻璃具有高的透明度、自度(在日光下观察会呈现无色或很弱的蓝色)，或具有鲜艳的颜色，表面洁净，有良好的光泽和清晰的咚}案，并有一定的抗热震性、化学稳定性和机械强度等4.仪器玻璃仪器玻璃是指用于制造实验室器具、管材或装置的玻璃它具有良好的抗化学侵蚀性及抗热冲击性，机械强度高、脆性低，而且有较高的软化温度和良好的工艺性能常用的仪器玻璃除石英玻璃、高硅氧玻璃及无硼玻璃等外，按其热膨胀系数的大小，可分为硬质、中硬质及软质三大类其中第一类属硼硅酸盐玻璃，以派来克斯型耐热玻璃为代表;第二类属铝硼硅酸盐玻璃，用以制作一般仪器及玻管等;第三类属钠钙硅酸盐玻璃，可用来制作对抗热震性要求不太高的厚壁玻璃仪器及量器等。上一页下一页返回第四节玻璃5.石英玻璃石英玻璃是指含二氧化硅单一成分的玻璃。按透明度可分为透明和不透明石英玻璃两大类按纯度可分为高纯度、普通纯度和掺杂三大类石英玻璃耐高温，膨胀系数低，耐热震性、化学稳定性及电绝缘性能较高，还有相当高的光学均匀性和透明度，并能透过紫外线、红外线石英玻璃可制成管、棒、板、块和纤维状制品，也可加工成各种形状的仪器或器皿，还可经切割、研磨、抛光而制成棱镜、透镜等光学零件另外，石英玻璃很适合用于制造化学反应器及分析仪器等。上一页下一页返回第四节玻璃6.光学玻璃光学玻璃是指用于制造光学仪器或机械系统的棱镜、各种曲率的球面或非球面透镜和反射镜的玻璃材料它具有特定的光学常数、高度透明性、高度物化均匀性及化学稳定性，并具有一定的热性质及机械性质光学玻璃可分为无色光学玻璃(通常简称光学玻璃)和有色光学玻璃两大类无色光学玻璃按国家标准分为13大类，81个牌号，按其色散系数的大小，依国际习惯分成冕玻璃和火石玻璃两大类有色光学玻璃是用途广泛的色影显示材料，如用于高级彩色摄影机、荧光显微镜及激光全息摄影等装置中。上一页返回第五节木材木材作为大然资源，在自然界中蓄积量大，分布很广，，取材方便且易于加工成型，质轻、富有韧性，色泽悦目、纹理美观，所以，木材是人类使用最古老的一种造型材料，也是人类生产和生活中使用最广泛、最常用的传统材料。一、木材的分类木材按树木成长的状况分为外长树与内长树外长树是指树干的成长是向外发展的，从细小逐渐长粗成材，而且这种成长情况因季节有所不同而形成年轮内长树的成长则主要是内部木质的充实，热带的木材几乎都是内长树木材按材质分为软木材和硬木材。木材按树叶的外观形状分为针叶树与阔叶树针叶树树干直而高大，易得大材，纹理平顺，材质均匀，木材较软而易加工，故又称软木材针叶树的材质强度较高，容重和胀缩变形较小.耐腐蚀性较强.广泛用于制作承重构件。下一页返回第五节木材常用的树种有:红松、马尾松、杉木、红豆杉、鱼鳞石杉(自松)、银杏、臭冷杉、铁杉、石南松等它们的主要产地在东北、长江流域以及石南、贵州、四川等处阔叶树的树干通直部分一般较短、材质较硬，较难加工，故又称硬木材阔叶树的材质一般较重，强度高，胀缩、翘曲变形大，易开裂，故在建筑上用于制作尺寸较小的构件有的阔叶树具有美丽的纹理，适用作内部装饰、家具及胶合板等常用的树种有:毛白杨、枫杨、白桦、紫锻、水曲柳、东北偷、柞木、麻栋、黄柏、樟木、辣树、枫树、楠木、棒木、袖木、紫檀、鸟木等主要产地在东北、内蒙、长江流域以南等省份。木材按产品的材种分，可分为园材、锯材和人造板材三种园材又分为原条和原木;锯材又分薄、中、厚板材、方木、枕木、专用锯材;人造板材又可分为胶合板、木材纤维板、细木工板和刨花板。上一页下一页返回第五节木材二、木材的宏观构造树木由根、树干、枝、叶组成树根占树木材积的5%~25%，主要用于制作工艺品树干是树木可供利用的部分，占树木材积50%-90%枝、叶（合称树冠）占树术材积的5%~25%。作为材料，树干是木材的主要部分，树干是由树皮、木质部和髓心三部分组成，图3-1所示为树干的构造树皮是树干的外层组织，是树干的保护层，它使树木生长组织免受外界温度剧烈变化和机械损伤的影响，又是储藏养分的场所和输送养分的渠道树皮的外部形态、颜色、气味和质地是鉴别原木树种的重要特征之一。木质部是树干最主要部分，也是树木有利用价值的部分从横断面看木质部接近树干中心的部分颜色深.称为心材.靠近外围的部分颜色较浅.称为边材。上一页下一页返回第五节木材一般说，心材比边材的利用价值大些树木在生长周期内都要向内分生出一层木材，这一层木材称为生长层，生长层体现在横断面上形成许多深浅相同的同心圆环，称为生长轮，因一年只有一度的生长，故又称年轮在同一年轮内，春大生长的木材色浅质软，称春材(早材);夏秋两季生长的木材色深质硬，称秋材(晚材)相同的树种，年轮越密越均匀，材质越好;秋材部分越多，木材强度越高树干的中心部分称为髓心，其质松软，强度低，易腐蚀从髓心向外的辐射线称为髓线，它与周围连接差，干燥时易沿此部位裂开。在研究木材的构造时，必须从不同方向来观察木材的主要特征及其内在联系，因为木材的各种组织在不同方向上反映出的形状、形态和大小，是识别树种的重要标志一般从三个典型的切面来观察和分析，图3-2所示为木材的三切面。(1)横切面自垂直于树木生长方向锯开的切面称横切面(或横断面)木材在横切面上硬度大，耐磨损，但易折断，难刨削，加工后不易获得光洁的表面。上一页下一页返回第五节木材(2)径切面沿树木生长方向，通过髓心并与年轮垂直锯开的切面称径切面在径切面上木材纹理呈条状且相互平行径切板材收缩小，不易翘曲、木材挺直，牢度较好。(3)弓玄切面沿树木生长方向，但不通过髓心锯开的切面称弦切面在弦切面上形成山峰状或“V”字形木材纹理，花纹美观但易翘曲变形。三、木材的性质木材是在一定的自然条件下生长起来的，随树种、生长条件、采伐时间、取材部位、保存和干燥方式等的不同，而具有较复杂的综合特性。上一页下一页返回第五节木材①质轻有弹性木材因树种的不同，密度在0.3-0.8之间，比金属、陶瓷、玻璃等材料的密度小得多木材具有一定的弹性，能减弱对外力的冲击作用，因此它是做坑木、枕木和冲击工具把柄的好材料。②易于加工和涂饰木材比金属或陶瓷等材料加工方便，尤其是沿木材的纤维方向，更易切割由于木材具有管状细胞结构，故涂饰时涂料的附着力强，易于着色。③具有吸湿性由于构成木材细胞壁的主要物质都是极性物质，它们与水分子之间有较强的亲和力，同时，木材又是多孔隙的材料，因而又进一步增强了木材的吸湿性。④热、电的传导率低由于木材是多孔性物质，孔隙中充满空气和水分，它们对热和电的传导能力较低，所以，全干木材是良好的热、电绝缘体。上一页下一页返回第五节木材⑤色泽和纹理美观木材因年轮和木纹方向的不同而形成各种粗细直曲形状的纹理，经旋切、刨切等不同方法加工，能截取或胶拼出式样繁多的花纹。⑥具有可塑性把木材蒸煮后可以切片，在热压作用下可以弯曲成型，木材可以用胶、钉、桦眼等方法比较容易和牢固地接合。⑦易变形、易燃木材由于干缩湿胀，容易引起构件尺寸及形状变异和强度变化，发生开裂、扭曲、翘曲等弊病图3-3所示为木材横断面因收缩发生的变形，图3-4所示为木材板面因干燥发生的翘曲木材着火点低，容易燃烧，此外还易遭受虫菌蛀蚀而引起变色和腐朽。⑧各向异性木材是具有各向异性的材料，即使是同一树种的木材，因产地、生长条件和部位不同，其物理、力学性质差异很大加上木材还有节子、虫眼、弯曲等大然缺陷，使之加工和使用受到一定的限制。上一页下一页返回第五节木材四、常用的木材1.原木原木是指伐倒的树干，经去枝去皮后按规格锯成一定长度的木料原木又分为直接使用的原木和加工使用的原木两种直接使用的原木一般用作电柱、桩木、坑木以及建筑工程所用的原木对于原木通常要求具有一定的长度、较高的强度。加工使用的原木是作为原材料加工用的，它是将原木按一定规格和质量经纵向锯割后的木料，常称为锯材。锯材按其宽度与厚度的比例关系，又可分为板材和方材，以及薄木等。(1)板材当锯材的宽度为厚度的3倍或3倍以上时，称之为板材按厚度的不同，板材可分为薄板(厚度为18mm以下)、中板(厚度为19-35mm),厚板(厚度为36-65mm)及特厚板(厚度为66mm以上)。上一页下一页返回第五节木材(2)方材当锯材的宽度不足厚度的3倍时，称之为方材按宽与厚相乘之积的大小不同，方材可分为小方(乘积为54cm2以下)、中方(乘积为55-100cm2),大方(乘积为101-225cm2)及特大方(乘积为226cm2以上)(3)薄木厚度为0.1-0.3cm、的薄木片称为薄木，厚度在0.1cm、以下的称为微薄木薄木按不同的锯割方法又可分为锯制薄木、刨制薄木及旋制薄木等。2.人造板材利用原木、刨花、木屑、小材、废材以及其他植物纤维等为原料，经过机械或化学处理制成的板材，称为人造板材人造板材的使用有效地提高了木材的利用率。人造板材具有幅面大、质地均匀、表面平整光滑、变形小、美观耐用、易于加工等优点，使用量日益增多，它广泛用作造船、宾馆、展览厅、家具生产、包装箱、活动房、客车车厢及装修等方面的造型材料。上一页下一页返回第五节木材人造板的构造种类很多，最常见的有胶合板、刨花板、纤维板、细木工板和各种轻质板等。(1)胶合板用三层或奇数多层的单板经热压胶合而成，各单板之间的纤维方向互相垂直、对称胶合板的特点是幅面大而平整，不易干裂、纵裂或翘曲，适用于制作大面积板状部件，如用作隔墙、大花板、家具及室内装修等胶合板品种很多，有厚度在12mm以下的普通胶合板，厚度在12mm以上的厚胶合板，以及表面用薄木贴面或塑料贴面制成的装饰胶合板等。胶合板的规格见表3-22所列。(2)刨花板

上一页下一页返回第五节木材刨花板是利用木材加工废料加工成刨花后，再经加胶热压成的板材刨花板的幅面大，表面平整，其隔热、隔音性能好，纵横面强度一致，加工方便，表面还可进行多种贴面和装饰刨花板除用作制造板式家具的主要材料外，还可用作吸声和保温隔热材料，但不宜用于潮湿处刨花板目前尚存在重量较大和握钉力较差的问题。各类刨花板的厚度尺寸有6,8,10,13,16,19,22,25,30mm等，其中最常用的为19mm标准厚度的标准板。刨花板幅面尺寸见表3-23所列。(3)纤维板利用木材加工的废料或植物纤维作原料，经过破碎、浸泡、制浆、成型、干燥和热压等工序制成的一种人造板材按其容重分为硬质纤维板(容重在0.8劝,ms以上)、半硬质纤维板(容重在0.5-0.7劝叮之间)及软质纤维板(容重在0.4g/cm3以下)。上一页下一页返回第五节木材纤维板材质构造均匀，各向强度一致，不易胀缩和开裂，具有隔热、吸音和较好的加工性能目前广泛用作为柜类家具的背板、顶板、底板等不外露的部件，也可用作为绝热、吸声材料一般硬质纤维板的厚度及幅面尺寸见表3-24所列。(4)细木工板这是一种拼合结构的板材，板芯用短小木条拼接，两面再胶合两层表板，如图3-5所示。细木工板具有坚固耐用、板面平整、结构稳定及不易变形等优点，它广泛用作板式家具的部件材料细木工板的规格尺寸没有统一的国家标准，一般使用的l}度为16mm及19mm两种，幅面尺寸为915x1830mm和1220x1830mm两种。(5)空心板空心板与细木工板的区别，在于空心板的中板是由空心的木框或带某种少量填充物的木枢构成.两面再胶压上胶合板或纤维板.如图3-6所示。上一页下一页返回第五节木材空心板的容重较轻，正反面平整、美观，尺寸稳定，有一定的强度，而且隔热、隔音效果好，是制作家具的良好轻质板状材料。(6)塑料贴面板塑料贴面板属于人造板的二次加工，贴面起着保护和美化人造板表面的作用，并由此扩大了人造板的使用范围人造板的二次加工技术中采用的方法主要有单板(薄木)贴面、三聚氰胺装饰板(塑料贴面板)贴面、印刷装饰纸贴面、聚氯乙烯薄膜贴面等表面贴面处理，以及木纹直接印刷、透明涂饰和不透明涂饰等表面涂饰处理三聚氰胺塑料贴面板硬度大，耐磨、耐热性能优异，耐化学药品性能良好，能抵抗一般的酸、碱、油脂及酒精等溶剂的浸蚀它表面平滑光洁，容易清洗，在家具生产中应用较广泛。(7)合成木材上一页下一页返回第五节木材合成木材又称钙塑材料，是一种主要由无机钙盐和有机树脂组成的复合材料钙塑材料兼有木材、纸张、塑料的特性，不怕水，吸湿性小，温差变形小，尺寸稳定，耐虫蛀，而且可以任意用木材加工的方法锯、刨、钉等成型合成木材质地轻软，保温、隔热、隔音、缓冲性能良好，因此可代替大然木材作墙板、地板、大花板，用作车、船的内外装修，以及隔热、隔音材料，制作各种包装箱、包装捅等。上一页返回第六节涂料涂料是一种涂敷在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料现代工业产品、工程结构和工程设施等，广泛地应用着各种涂料，它对物体表面主要起保护作用和装饰性、标志性及特殊功能性作用，因而也是一种重要的造型材料。一、涂料的功能1.保护功能涂料的基本功能是保护材料、产品、结构物和工程设施等不受腐蚀，不易老化，从而延长产品的使用寿命。各种产品、装备和工程设施等，大多是由金属材料或非金属材料制造成的，对这些材料，如不采取有效的保护措施，在各种不良的环境中(如湿热、盐雾、雨水、日晒、风沙及各种腐蚀介质等)，很容易因腐刨、腐朽和老化作用而被破坏因此，应采取有效的保护措施，其中应用最为广泛和最为有效的措施就是应用涂料进行表面涂敷。下一页返回第六节涂料2.装