高分子材料与陶瓷材料介绍
有关高分子、复合、金属、陶瓷材料.doc
有关高分子、复合、金属、陶瓷材料专业：学生姓名：学号：指导教师：完成时间：2015年1月3日有关金属、陶瓷、高分子、复合材料高分子材料特点：高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。
高分子材料有很高的分子量,质轻,密度小,有优良的力学性能,绝缘性能,隔热性能.由于高分子结构的不同,其特点也不尽相同。
比如说：橡胶一类线型柔性高分子聚合物，其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状；高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料，它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。
功能高分子材料除还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。
应用：浙江大学的科研人员得到一种不仅坚硬、富有韧性，而且可连续化制备的高分子材料。
用它织成的衣服可以防辐射和静电，由于新型纤维质量轻，还可做成更轻便的防弹衣。
目前，课题组已能制成比头发丝还细的仿贝壳纤维。
“我们这项技术的应用面很广，例如可制成功能性的织物。
大家穿上了用仿贝壳纤维材料做的衣服后，不仅能防静电，还可以防辐射，同时又耐化学腐蚀。
”该课题组博士生许震说。
也许在未来，人们真的可以像蜘蛛侠那样，喷出液体迅速凝结成强韧的新型纤维，飘荡在城市大楼之间。
复合材料：特点：由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料。
除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
一般复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点。
应用：在建筑工业发展中使用树脂基复合材料对减轻建筑物自重，提高建筑物的使用功能等十分有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。
1.3高分子和陶瓷材料的结构与性能
第三节 高分子材料的结构与性能
一、高分子材料概述 二、高分子材料的结构 三、高分子材料的性能
★元素链大分子：大分子链中不含碳原子，而是由Si、O、 B、S、P等元素组成. 例:氟硅橡胶
（2）大分子链的形态
A、线型分子链：各链节以共价键连接成长链分子，直径小，长度
很长，呈卷曲状或线团状。长径比1000:1
B、支化型分子链：在主链的两侧以共价键连接相当数量的长短
不一的支链，形状有树枝型、梳型、线团型。
（2）高分子化合物的化学描述
①高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得。 组成高分子化合物的低分子化合物称作单体。
例：聚乙烯——乙烯(CH2=CH2)
聚氯乙烯——氯乙烯(CH2=CHCl)
②高分子化合物的分子质量很大，呈长链形----大分子链， 它是由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成的；
组成大分子链的这种结构单元称作链节(表1-12)
2006年8月6日石油巨头BP公司宣布，因位于阿拉斯加州 北部Prudhoe Bay的美国最大油田一条输油管道遭到腐蚀 发生原油泄漏。大量石油流入阿拉斯加冻土,估计共泄漏20 万加仑(相当于76 万升) ,是该油田历史上最大的一次漏油 事故。油管被迫立即关闭进行修复与清理工作。预计原油 日产量将减少40 万桶, 相当于美国原油日产量的8 %。
分子链在空间规则排列 部分规则排列
强度、刚度、耐热性、 抗熔性好
介于两者之间
无规则排列
高分子 陶瓷 复合材料
一、高分子材料的定义高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。
高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。
如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
二、高分子材料的结构特征高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。
因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。
高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。
链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺环境中的构象，也称二级结构。
聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
三、高分子材料按来源分类高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。
合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。
四、生活中的高分子材料生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
新型材料的开发与应用
新型材料的开发与应用随着科技的不断发展，新型材料的开发与应用已经成为人们关注的重点。
新型材料的开发可以带来很多的好处，例如提高产品的质量，降低生产成本等等。
本文将从金属材料、高分子材料、先进陶瓷材料、纳米材料几个方面探讨新型材料的开发与应用。
一、金属材料金属材料是最常见的材料之一，它在制造业和建设业中占据着非常重要的地位。
随着科技的不断发展，金属材料的开发也越来越迅速。
比如，高强度钢、高温合金、稀土金属等等，这些都是新型金属材料的代表。
其中高强度钢在汽车制造、桥梁建设等领域有着广泛的应用。
高强度钢比普通钢的强度高出很多，所以在同样的质量下可以承受更大的载荷，这就可以降低产品的重量和成本，提高产品的质量。
另外，高温合金在航空发动机、火箭发动机等领域有着广泛的应用。
高温合金可以在高温环境下保持很好的性能，因此可以提高产品的耐久性和安全性。
二、高分子材料高分子材料是指由大量单体分子通过化学结合形成的长链状化合物。
高分子材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，因此在制造业、医疗、能源等领域都有着广泛的应用。
例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等都是常见的高分子材料。
这些材料可以用于制造塑料袋、瓶子、家具等各种产品。
此外，高分子材料还可以用于制造人工器官、骨架等医学器械。
三、先进陶瓷材料先进陶瓷材料是指由非金属元素组成的陶瓷材料，这些材料具有高强度、高韧性、高硬度等优点，因此在制造业、电子、航空航天等领域有着广泛的应用。
比如，氧化锆陶瓷是一种先进陶瓷材料，它不仅具有高强度、高韧性等优点，还具有较高的生物相容性，在制造人工骨头、人工耳蜗等方面有着广泛的应用。
四、纳米材料纳米材料是指粒径在1-100纳米之间的物质。
由于它的特殊性质，纳米材料在材料科学、生物医药、电子学等领域都受到了广泛的关注。
比如，二氧化钛纳米材料具有高效催化、抑菌、自清洁等特性，因此在日用消费品、医学等领域有着广泛的应用。
此外，银纳米材料还可以制成纳米滤膜，用于净水和空气过滤等领域。
第七章-高分子材料、陶瓷材料和复合材料
§ 7.1 高分子材料
高聚物的聚集态结构决定了它的性能。由于晶态结构中，分子链规 则而紧密排列，分子间作用力大，链运动困难，所以高聚物的强度、 刚度、密度、熔点等都随着结晶度的增加而提高，而一些依赖链活动 的性能指标，如弹性、韧性、伸长率等则随着结晶度增加而降低。
四、高聚物的物理状态
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§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成，可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型)。
线型分子链各链节以共价键连接成线型长链，像一根长线，通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。
3.粘流态 当温度升高到粘流化温度Tf时，大分子链可以自由运动，高聚物成 为流动的钻液，这种状态叫粘流态。
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§ 7.1 高分子材料
粘流态是高聚物成型加工的工艺状态。由单体聚合生成的高聚物原料一般 为粉末状、颗粒状或块状，将高聚物原料加热至粘流态后，通过喷丝、吹塑、 挤压、模铸等方法，加工成各种形状的零件、型材或纤维等。粘流态也是有 机胶粘剂的工作状态。 五、常用的高聚物
③增塑剂增塑剂用来增加树脂的可塑性、柔软性、流动性，降低 脆性，改善加工工艺性能。
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§ 7.1 高分子材料
增塑剂与树脂的混溶性要好，同时，要具有无毒无害、无臭无色、不 易燃烧、不易挥发、成本低等特点。常用的增塑剂有磷酸醋类化合物、 甲酸醋类化合物、氯化石蜡等。
④稳定剂稳定剂可增强塑料对光、热、氧等的抗老化能力，延长 塑料制品的使用寿命。常用的稳定剂有硬脂酸盐、炭黑、铅的化合物、 环氧化合物等。
12 第八章 非金属材料简介
图8-1 线型非晶态高聚物的温度-形变曲线
图8-2线型晶态高聚物的温度-形变曲线
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(2)线型晶态高聚物和体型高聚物的力 学状态 晶态高聚物的热-机曲线如图8-2所示 (图中Tm为熔点)，这种高聚物分为一般 分子量和很大分子量两种情况。一般分 子量的高聚物在低温时，链段不能活动， 变形小，因此在Tm以下与非晶态高聚物 的玻璃态相似，高于Tm则进入粘流态。 分子量很大的晶态高聚物存在高弹态 (Tm-Tf)。由于高分子材料只是部分结晶， 非晶区柔性好，晶区刚性好，因而在非 晶区的Tg与晶区的Tm温度区间，处于韧 性状态，即皮革态。 体型高聚物的力学状态与交联点的密度 有关，密度小，链段仍可运动，具有高 弹态，如轻度硫化的橡胶。交联点密度 大，则链段不能运动，此时Tg = Tf，高 聚物变得硬而脆，如酚醛塑料。
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（3）常用工程塑料 工程塑料是指力学性能和热性能均较好，可在承受机械应力 和较为苛刻的化学及物理环境下使用，并可作为工程结构件的 塑料。 常用塑料的性能见表8-2
PS管 PE波纹管
PP方向盘
ABS阀门 聚四氟 乙烯管
聚四氟乙 烯零件
密 封 件
电器配件9/25源自• 1)一般结构用塑料 一般结构用塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和ABS塑料等。 聚乙烯(PE)的合成方法有低压、中压、高压三种。高压聚乙烯质地柔软， 适于制造薄膜。低压聚乙烯质地坚硬，适于做结构件，如化工管道、电缆绝 缘层、小负荷齿轮、轴承等。 聚氯乙烯(PVC)成本低，但有一定毒性。根据增塑剂的用量不同分为硬质和 软质两种。硬质聚氯乙烯主要用于工业管道系统及化工结构件等，软质聚氯 乙烯主要用于薄膜、电缆包覆等。 聚苯乙烯(PS)电绝缘性优良，但脆性大，主要用于日用、装潢、包装及工 业制品，如仪器仪表外壳、接线盒、开关按钮、玩具、包装及管道的保温层、 耐油的机械零件等。 聚丙烯(PP)具有优良的综合性能，可用来制造各种机械零件，如法兰、齿 轮、接头、把手，各种化工管道、容器，以及医疗器械、家用电器部件等。 ABS塑料是由丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体共聚而成，兼具三 组分的性能，是具有“坚韧、质硬、刚性”的材料，在机械、电气、纺织、 汽车、飞机、轮船等制造工业及化学工业中被广泛应用。
非金属材料包括哪三大类
非金属材料包括哪三大类非金属材料是指在常温下不具有金属特性的材料，它们在工程领域中具有广泛的应用。
根据其性质和用途的不同，非金属材料可以分为三大类，陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
首先，陶瓷材料是一类重要的非金属材料，它主要由氧化物、氮化物、碳化物等无机化合物构成。
陶瓷材料具有高熔点、硬度大、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此在工程领域中得到广泛应用。
陶瓷材料可以分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。
结构陶瓷主要用于制作机械零件、研磨材料等，而功能陶瓷则主要用于制作电子元器件、光学器件等。
其次，高分子材料是另一类重要的非金属材料，它由大量重复单元构成的聚合物组成。
高分子材料具有质轻、绝缘、耐腐蚀、易加工等特点，因此在航空航天、汽车制造、电子产品等领域得到广泛应用。
根据其结构和性质的不同，高分子材料可以分为塑料、橡胶和纤维三大类。
塑料主要用于制作包装材料、建筑材料等，橡胶主要用于制作密封件、橡胶制品等，而纤维则主要用于制作纺织品、绝缘材料等。
最后，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优良的综合性能。
复合材料可以根据其基体和增强材料的不同分为无机复合材料和有机复合材料两大类。
无机复合材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料，它们具有高强度、高刚性、耐高温等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
有机复合材料主要包括纤维增强复合材料、层状复合材料等，具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、体育器材、汽车制造等领域。
综上所述，非金属材料包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料三大类。
它们在工程领域中具有重要的应用价值，为各行各业的发展做出了积极贡献。
希望本文能够帮助读者更好地了解非金属材料的分类和特点，为相关领域的研究和应用提供参考。
第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
图10-8四面体既可以孤立地在结构中存在，又可互成单链、双 链或层状连接，如图10-9所示。
图10-9 [SiO4]四面体连接模型 a) 单链 b) 双链 c) 层状
（二）玻璃相
玻璃相一般是指从熔融液态冷却时不进行结晶的非晶态固体。 陶瓷材料中，玻璃相的作用: 1.提高材料的致密度； 2.降低陶瓷的烧成温度，加快烧结过程； 3.阻止晶体相转变，抑制其长大； 4.获得一定程度的玻璃特性。
三、常用复合材料
（一）纤维增强复合材料 （二）粒子增强复合材料 （三）层叠复合材料
图10-1 大分子链形状示意图 a）线型 b）带支链 c）网型
（三）大分子链的构象——链的柔性
1．大分子链的运动 构象:大分子链总是处于不停的热运动之中，在热运动过程中， 大分子链的空间形象。 大分子主链是由成千上万原子经共价键连接而成，分子链在保持 共价键键长和键角不变的前提下进行自旋转，如图10-2所示。
六、常用高聚物材料——塑料
（一）塑料的组成
大多数塑料都是以各种合成树脂为基础，再加入一些用来改善使 用性能和工艺性能的添加剂而制成。
1．合成树脂 决定塑料性能和使用范围的主要组成物，起粘结其它组分的作用。 2．添加剂 常用的添加剂有：填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、 着色剂等。
（二）塑料的分类
图10-2 分子链自旋转示意图
2．影响大分子链柔性的因素 （1）不同元素组成的大分子链内旋转特性不同。 （2）大分子链上带有其它原子团或支链时，链的柔性就差。
（四）大分子链的聚集状态——晶态与非晶态
（1）无定型结构，属非晶态结构（图10-3a） （2）折叠链结晶结构，属晶态结构（图10-3b） （3）伸直链结晶结构，属晶态结构（图10-3c）
无机非金属材料范文
无机非金属材料范文
陶瓷材料是一种由氧化物、氮化物、碳化物和硼化物等无机非金属材
料组成的材料。
它们具有高硬度、高耐磨性、高耐温性和低热膨胀系数等
优点。
陶瓷材料通常用于制造陶瓷器、陶瓷砖、陶瓷瓷砖、陶瓷齿科材料、陶瓷陶瓷产品、电子陶瓷和结构陶瓷等产品。
玻璃材料是由硅酸盐和其他无机氧化物组成的材料，具有透明、透光、非晶态和不导电的特点。
玻璃是一种重要的建筑材料，用于制造窗户、门、玻璃幕墙和玻璃瓶。
玻璃材料也用于制造光学设备、电子器件和光纤等产品。
高分子材料也是一种无机非金属材料，是由高聚物组成的。
它们具有
高韧性、高耐热性和高绝缘性能。
高分子材料广泛用于制造塑料、橡胶、
纤维和胶粘剂等产品。
高分子材料通常用于制造食品包装材料、可降解材料、医疗器械和工业零件等产品。
复合材料是由两种或多种不同类型的材料组成的材料。
它们结合了各
种材料的优点，具有高强度、耐磨性、耐腐蚀性和低重量等优点。
复合材
料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑和体育器材等领域。
常见的复合
材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和金属基复合材料等。
石料材料是一种由石英、方解石和长石等矿石组成的材料。
它们具有
高硬度、高耐磨性和高耐火性。
石料材料广泛用于建筑、道路、铁路和桥
梁等建筑工程中。
常见的石料材料有花岗岩、大理石、石英石和石灰岩等。
根据化学组成和原子结构给出材料的基本分类
根据化学组成和原子结构给出材料的基本分类材料是指任何一种物质的总称，包括我们日常生活中使用的各种材料。
根据材料的化学组成和原子结构，一般可以将材料分为以下几类：1. 金属材料金属材料一般指具有金属性质的材料，具有良好的导电性、热导性、塑性和韧性等特性。
常见的金属材料包括铁、铜、铝、镁、锌等，它们的原子结构为一个或多个原子核周围环绕着自由电子，形成了金属键的结构。
2. 陶瓷材料陶瓷材料一般指不含金属成分的材料，主要由氧化物、碳化物、氮化物等化合物构成。
陶瓷材料具有高温稳定性、耐磨性和耐腐蚀性等特点，一般用于制作高温陶瓷、电容器、电子元器件等。
3. 高分子材料高分子材料是指分子量较大的有机化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。
高分子材料通常具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等特点，广泛应用于制作塑料制品、橡胶制品、纤维等。
4. 半导体材料半导体材料是指电导率介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗等。
半导体材料的电子结构类似于绝缘体，但加入适量杂质后，可在杂质原子处形成导电带，进而调制半导体的导电性质。
半导体材料广泛用于电子工业领域，如晶体管、集成电路、太阳能电池等。
5. 纳米材料纳米材料是近年来发展起来的新型材料，其特点是尺寸在纳米级别（1-100纳米）范围内。
由于纳米材料具有特殊的物理、化学和光学特性，因此在材料科学、生物科学、电子学、新能源等领域具有广泛的应用前景。
综上所述，根据材料的化学组成和原子结构，可以将材料分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料、半导体材料和纳米材料五类。
每种材料都具有特定的物理、化学性质和用途，是现代工业和生活不可或缺的重要材料。
有机高分子材料和无机高分子材料
有机高分子材料和无机高分子材料在材料科学领域，高分子材料是一类由长链有机分子构成的材料。
根据它们的组成，可以将高分子材料分为有机高分子材料和无机高分子材料。
1. 有机高分子材料有机高分子材料是由碳、氢、氮、氧等有机元素构成的长链聚合物。
这些材料通常具有可塑性、高强度、耐热性和绝缘性等优良特性。
有机高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料等领域。
1.1 塑料塑料是有机高分子材料的一种常见应用。
它由聚合物和添加剂组成，通过熔融成型或溶液成型来制备各种形状的制品。
塑料具有良好的可塑性和可加工性，广泛应用于包装、建筑、电子、汽车等领域。
常见的塑料材料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等。
1.2 橡胶橡胶是一种具有高弹性和抗拉性的高分子材料。
它通常用于制造橡胶制品，如轮胎、密封件、橡胶管等。
橡胶可以通过硫化反应来提高其机械性能和耐候性。
常见的橡胶材料包括天然橡胶、合成橡胶等。
1.3 纤维纤维是由高分子聚合物形成的线状材料。
它可以通过纺织、纺丝等工艺制成纺织品，如棉织物、毛织物、合成纤维等。
纤维具有优良的强度、柔软性和耐磨性，广泛应用于纺织、服装、家居等领域。
1.4 涂料涂料是一种能够在物体表面形成连续的保护膜的高分子材料。
涂料可以保护物体表面免受腐蚀和损伤，并改善外观。
常见的涂料材料包括乳胶漆、聚氨酯涂料、环氧涂料等。
2. 无机高分子材料无机高分子材料是由无机元素构成的高分子聚合物。
与有机高分子材料相比，无机高分子材料具有更高的热稳定性和氧化稳定性，但通常缺乏可塑性。
无机高分子材料在电子、催化、环境等领域具有广泛的应用。
2.1 硅橡胶硅橡胶是一种由无机硅氧链构成的高分子材料。
它具有优良的热稳定性、耐候性和电绝缘性能。
硅橡胶常用于制造密封件、电线电缆外套等。
2.2 碳纳米管碳纳米管是由碳原子构成的纳米管状结构。
它具有优异的力学性能和导电性能，在材料科学、电子技术等领域具有广泛应用。
碳纳米管可以用于制备新型材料、传感器、超级电容器等。
高分子陶瓷复合材料简介
(二)晶态高聚物形变与温度的关系
高度结晶的高聚物，具有明确的熔点Tm,温度达到Tm之后， 材料转变为流体，进入粘流态，此时， Tm也就是粘流温度。
形变
若相对分子质量太大，非晶区 的粘流温度Tf高于晶区的熔点 Tm则晶区熔融后将出现高弹 态，直至温度升高Tf到才进入 粘流态。
1
2
温度 Tg Tm Tf
单轴取向
双轴取向 26
非晶态：分子取向 大尺寸（整链）；小尺寸（链段） 大尺寸取向 小尺寸取向 27
晶态：聚集态结构变化 机理：晶面滑移为主 片晶折 叠链→伸直链 （微丝结构）
第三节、温度对高聚物结构性能的影响
(一)线型无定形高聚物形变与温度的关系 Tg玻璃化温度 Tf粘流化温度 •塑料的高聚物 Tg要高； Tf 不要 太高， Tg—Tf 范 围不要太大。 •橡胶的高聚物Tg要低； Tf 较高, Tg—Tf 范围要求宽。 28
2
（二）高分子化合物的分类及命名
按材料的性能 和用途分类 按聚合物分子 结构分类
塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、功能高分子等。 碳链聚合物：大分子主链全部由碳原子组成。如，聚乙 烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。 杂链聚合物：大分子主链上除碳原子外，还有氧、硫、 氮等元素。如，聚酯、聚醚、聚酰胺、聚胺酯 元素有机聚合物：大分子主链上没有碳原子，由硅、硼、 铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团组成。 如，有机硅橡胶、有机硅树脂。
高分子材料及陶瓷材料的力学性能
高分子材料及陶瓷材料的力学性能一、高分子材料：分天然与人工合成两大种类：天然：木、天然橡胶、棉麻、丝、毛发、蛋白质等；人工合成：工程塑料、合成纤维、合成橡胶；三者之间并无严格界限：橡胶在低温时，纤维在定向拉伸前都是塑料。
1．塑料：——指在玻璃态使用的具有可塑性的高分子材料，以树脂为主要成分，加入各种添加剂(填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂等)，能在加工过程中塑制成型。
依照其受热时的表现可分为热塑性塑料与热固性塑料1）按用途可分为：①通用塑料：用于生活用品制造，具有产量大、价格低、用途广、低毒性的特点。
常用的有六大品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料。
②工程塑料：使用于机械设备制造与工程结构制造中，力学性能较高，有较强的耐热性与耐腐蚀性能，常用的有：聚酰胺（也叫尼龙或锦纶）、聚甲醛、有机玻璃、聚碳酸酯、ABC塑料、聚苯醚、氟塑料等。
③特种塑料：具有某些特殊性能，如耐高温、耐腐蚀等。
其产量小，价格昂贵。
2）工程塑料的性能特点：①相对密度较低：0.9-2.3，具有很好的比强度，特别宜于制造车辆、船舶等交通运输工具；②耐腐蚀性能好：对一般的化学药品都有很强的抵抗力，但大多不耐有机溶剂的溶解；③电绝缘性能好：不导电且电绝缘性好，在电子、电器工业中作为绝缘材料广泛应用；④有很好的减震、减噪性能和很好的减摩擦能力及耐磨性：能吸收噪音，减缓震动，并且有一定的自润滑性，在无润滑的条件下也可有效地工作；⑤刚度低；只有钢铁材料的十分之一弱（1/100-1/10）；强度低：一般只有30-100Mpa；蠕变强度及蠕变温度低：室温下就可蠕变，持久强度低⑥耐热能力差：一般只能工作于1000C以下，少数可工作于2000C以上；⑦导热系数小：只有金属材料的1/200-1/600，散热能力低，不利于在磨擦条件下工作的机件；且其膨胀系数也远大于金属材料，与金属的结合较为困难；⑧易于老化：随时间的推移，有脆化、强度降低的现象；⑨不耐溶剂：会溶胀、应力开裂、老化。
高分子材料、金属与陶瓷
纯金属一般具有良 好的塑性，但很难满 足工程技术多方面的 需要 ，因此金属材料 常以合金的形式适用。 常用金属材料有： 钢、铸铁、铝、铜等
金属材料具有较好的机械性能，在强度、塑性、硬度、韧性及疲劳 强度等综合性能较好，常用于各种机械零件。
金属一般都是电、热的良导体，所以工业上常用铜、铝及其合金作 为导电材料；一些散热器和热交换器的零件也常选用铜铝等制造。
化学稳定性和耐水性、耐腐蚀性好。
一般塑料对酸、碱、盐及油脂均有较好的耐腐蚀能力。其中最为 稳定的聚四氟乙烯，仅能与熔融的碱金属反应，与其它化学物品均不起 作用
优良的加工性能和功能的可设计性强。 一般的高分子材料电绝缘性好。胶粘剂都会出现易老化，如 失去弹性、出现裂纹、变硬、变脆或变软、发动等，失去原有的 使用功能的现象
如大多塑料密度在0.9-2.2g/cm3之间，平均为1.45g/cm3，约 为钢的1/5。
有些变形能力很强，使其在工程的某些部位可取代脆性很强的材料。
导热系数小
如泡沫塑料的导热系数只有0.02-0.046W/(m.K)，约为金属的l/1500， 混凝土的1/40，砖的l/20，是理想的绝热材料
陶瓷是由粉末原料成型后在高温作用下硬化而 成的制品，是多晶、多相（晶相、玻璃相和气相） 的聚集体。 陶瓷的组织结构非常复杂，各个相组成、结构、 数量、几何形状及分布状况都能影响陶瓷的性能。 结合键主要是金属键和共价键，大多数是两者的混合 键。
常用工程材料
常用工程材料《常用工程材料的特点与应用》在工程领域中，材料的选择是至关重要的。
不同的工程材料具有不同的特点和应用范围，因此需要根据具体的工程需求进行选择。
本文将介绍一些常用的工程材料，包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料，并探讨它们的特点和应用。
一、金属材料金属材料是工程领域中最常用的材料之一，具有良好的导电性、导热性、强度和韧性等特点。
常见的金属材料包括钢铁、铝合金、铜合金等。
钢铁 钢铁是一种铁碳合金，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性等特点。
钢铁广泛应用于建筑、机械、汽车、船舶等领域，是现代工业的基础材料之一。
铝合金 铝合金是一种以铝为主要成分的合金，具有低密度、高强度、良好的导电性和导热性等特点。
铝合金广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域，是一种重要的轻量化材料。
铜合金 铜合金是一种以铜为主要成分的合金，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性等特点。
铜合金广泛应用于电子、电气、机械等领域，是一种重要的导电材料。
二、陶瓷材料陶瓷材料是一种无机非金属材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。
常见的陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、碳化硅等。
氧化铝 氧化铝是一种以氧化铝为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温等特点。
氧化铝广泛应用于机械、电子、化工等领域，是一种重要的耐磨材料。
氧化锆 氧化锆是一种以氧化锆为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。
氧化锆广泛应用于医疗、航空航天、化工等领域，是一种重要的生物相容性材料。
碳化硅 碳化硅是一种以碳化硅为主要成分的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点。
碳化硅广泛应用于机械、电子、化工等领域，是一种重要的耐磨材料。
三、高分子材料1. 2. 3. 1. 2. 3.高分子材料是一种由高分子化合物组成的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性等特点。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等。
塑料 塑料是一种以高分子化合物为主要成分的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性等特点。
三大固体材料
三大固体材料在现代工业和科技领域，固体材料是不可或缺的重要组成部分。
它们广泛应用于建筑、电子、汽车、航空航天等领域，为人类社会的发展做出了巨大贡献。
在众多的固体材料中，有三种材料因其独特的性能而备受关注，它们分别是金属材料、陶瓷材料和高分子材料。
首先，金属材料是一类以金属元素为主要成分的材料。
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，因此被广泛应用于电子、建筑和制造业。
金属材料的结构特点是具有金属键，金属原子之间存在着电子云，因此金属材料具有良好的导电性。
同时，金属材料的晶格结构不规则，使得金属材料具有良好的延展性和韧性，能够在外力作用下发生塑性变形。
常见的金属材料包括铁、铝、铜等，它们在工业生产和日常生活中都有着重要的应用。
其次，陶瓷材料是一类以非金属元素为主要成分的材料。
陶瓷材料具有优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘性能，因此被广泛应用于电子、化工和航空航天领域。
陶瓷材料的结构特点是具有离子键或共价键，因此具有良好的耐高温和耐腐蚀性能。
同时，陶瓷材料的晶格结构规则，使得陶瓷材料具有较高的硬度和抗压性。
常见的陶瓷材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硅等，它们在高温工艺和特殊环境下具有重要的应用价值。
最后，高分子材料是一类由大量重复单元组成的聚合物材料。
高分子材料具有良好的可塑性、耐磨性和绝缘性能，因此被广泛应用于塑料、橡胶和纺织品等领域。
高分子材料的结构特点是由大量重复单元组成的线性或交联结构，因此具有良好的可塑性和柔韧性。
同时，高分子材料的分子链结构规则，使得高分子材料具有良好的耐磨性和抗老化性能。
常见的高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，它们在包装、建筑和纺织等领域有着重要的应用。
综上所述，金属材料、陶瓷材料和高分子材料是三大固体材料中备受关注的材料。
它们各自具有独特的性能和应用特点，在现代工业和科技领域发挥着重要作用。
随着科技的不断进步，相信这三大固体材料在未来会有更广阔的发展空间，为人类社会的发展做出新的贡献。
科学与技术材料名词解释汇总
科学与技术材料名词解释汇总
以下是一些科学与技术材料方面的名词解释：
1. 材料：用于制造有用物体的物质。
2. 复合材料：由两种或多种材料组成的是一种材料。
3. 合金：由两种或更多的金属通过熔合形成的具有金属特性的物质。
4. 陶瓷材料：由粘土、石英、长石等天然矿物原料按一定比例配合，经过制备成坏料，成型，并经高温烧制而成的无机非金属材料。
5. 高分子材料：是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，例如塑料、纤维和橡胶。
6. 纳米材料：纳米材料是一种新型材料，其基本单元在纳米尺度（1-100纳米）范围内。
7. 生物材料：用于替换、修复或增强人体部分功能的材料，例如人造关节、牙齿和骨头。
8. 3D打印：一种通过逐层添加材料来制造物体的技术。
9. 表面工程：通过改变材料的表面的性质来提高其耐腐蚀性、耐磨性和其他物理化学性质的技术。
10. 增材制造：一种通过逐层添加材料来制造物体的技术，也称为3D 打印。
以上是一些常见的科学与技术材料方面的名词解释，如需更多信息，可以查阅科技类书籍或咨询相关领域的专家。
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高分子材料与陶瓷材料高分子材料高分子材料来源丰富，生产成本低廉。
在生产以及日常生活中已经成为不可缺少的一类材料。
按照用途可以将高分子材料分为塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料等。
高分子材料又称为高聚物。
一、高分子材料的基本概念1.高分子化合物是分子量特别大的一类化合物。
一个高分子化合物种可能包含成千上万个原子。
高分子化合物的分子量可以高达几万、几十万甚至上百万。
原子之间以共价键连接起来。
自然界中存在的纤维素、淀粉、蛋白质和天然橡胶都是由高分子化合物组成的。
人工合成的各种塑料、橡胶和纤维也是由高分子化合物组成的。
2.高分子化合物的分子量虽然很大，但其化学成分组成一般都比较简单。
组成高分子的元素主要是碳、氢、氧、氮和硅等少数几种元素。
整个高分子只不过是许多简单的结构单元重复连接起来的长链。
合成高分子所用的小分子原料称为单体，在高分子中称重复结构单元，又叫链节。
高分子中包含的重复结构单元的数目称为聚合度。
聚合度越大，高分子的分子量越大。
高分子材料由大量的大分子链聚集而成。
合成时大分子链长短不一，其数量呈统计规律分布。
高分子材料的分子量是大量分子链分子量的平均值。
以各级分子量取平均值得到的平均分子量叫做重均分子量。
二、高分子材料的人工合成高分子材料可使用小分子单体通过加聚反应或缩聚反应制备得到。
1.加聚反应含有双键的低分子化合物（单体）在光、热或引发剂的引发下使双键打开，由共价键互相连接而形成大分子链的反应。
由一种单体加聚而成的聚合物叫均聚物，如乙烯聚合得到聚乙烯。
如果聚合物链由两种或两种以上的单体聚合而成，则称为共聚物，如ABS树脂是由丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体聚合得到的。
加聚反应得到的高分子其分子量等于单体分子量的加和。
2.缩聚反应由两种或两种以上具有官能团（决定分子化学性质的特殊原子团）的低分子化合物（单体），通过官能团的相互缩合作用，逐步合成为一种大分子链，同时析出一个小分子副产物（如水、氨或醇）等的反应。
缩聚反应中，得到的高分子产物叫缩聚物。
由于缩聚反应中生成低分子副产物，缩聚高分子的组成不可能与原料单体的组成完全相同，缩聚高分子的分子量也不可能是单体分子量加和。
但是在缩聚高分子链中仍保留着原料单体的结构特征。
三、高分子化合物的基本性质1.质轻：高分子化合物都具有较小的密度，如各种塑料的相对密度大致为0.9~2.2。
2.比强度高：高分子材料在不少场合已逐步取代金属材料的位置，如已有“全塑汽车”问世。
3.弹性：高分子材料都具有弹性。
广泛使用橡胶制造轮胎、减震密封垫片即是利用其高的弹性。
4.可塑性：在常温，或加热到一定温度下，高分子材料在压力作用下都可发生塑性变形，易于加工成形。
5.耐磨性：由于高分子材料具有弹性，用高分子材料制成摩擦副在相对运动时不易咬合。
而且聚四氟乙烯等高分子材料还有自润滑性，所以高分子材料一般耐磨损。
6.绝缘：高分子材料是电和热的绝缘体。
7.耐腐蚀：高分子材料不会发生电化学腐蚀。
但高分子的老化可认为是一种广义的腐蚀破坏。
四、高分子材料的力学状态高分子材料随温度变化，可呈现不同的力学状态，对高分子材料的加工成形和使用都具有重要意义。
在恒定载荷作用下，线型无定型高聚物在不同温度范围存在三种状态：1.玻璃态温度较低时，高聚物呈刚性固体状，在外力作用下只发生很小的且可恢复的形变。
一般以塑料形式使用的状态是高分子材料的玻璃态。
所有室温下处于玻璃态的高聚物都叫塑料。
2.高弹态在超过玻璃化转变温度Tg后，高聚物会变成柔软的弹性体。
在载荷的作用下，形变明显增加。
去掉外力后，形变可回复，但需要时间。
高弹态又称橡胶态，是橡胶的使用状态，所有室温下处于高弹态的高分子材料都叫橡胶。
3.粘流态温度高于软化温度Tf时，高聚物处于粘性流体状态，可以流动。
粘流态是高聚物流变加工成形的工艺状态。
五、高分子材料的应力-应变行为室温下高分子材料有四种典型的应力-应变行为：1.刚而脆：弹性模量大，但强度低，断裂时形变小，呈现脆断特征。
如聚苯乙烯塑料。
2.刚而强：弹性模量大，且强度高，断裂时形变小，呈现脆断特征。
如有机玻璃、硬聚氯乙烯等。
3.软而韧：弹性模量小，且强度低，断裂时形变大，具有一定的韧性。
如聚酸脂和一部分结晶高聚物。
4.刚而韧：弹性模量大，且强度高，断裂时形变大，具有一定的韧性。
如多数橡胶材料。
与金属材料相比，高聚物的弹性模量和强度要低得多，最大可能的断裂伸长率又比金属高得多（即高分子材料具有更强的塑性）：⏹高聚物的弹性模量范围为7~35GPa，金属材料的弹性模量范围为48~410Gpa。
⏹高聚物的最大强度为240MPa，金属材料中某些合金的强度可高达4100Mpa。
⏹高弹态高聚物的断裂伸长率可达到1000%，而一般金属塑性变形时最大的断裂伸长率不超过100%。
高聚物的应力-应变行为受温度影响很大。
随温度升高，弹性模量和强度下降，断裂伸长率增加。
如有机玻璃，在40o C时是典型的刚而脆的材料，而到660o C时，变成典型的刚而韧的材料。
六、常用高分子材料高聚物根据力学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，但是各种高聚物之间并无严格的界限。
同一种高聚物采用不同的合成方法和成形工艺，可以制成不同使用状态的产品。
如尼龙，即可制成塑料，也可制成纤维。
某些高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，很难明确归类为塑料或橡胶。
如聚氨酯类高聚物。
1.塑料塑料工业已有100多年的历史，是高分子材料工业中生产最早、发展最快、产量最大、应用最广的一个行业。
每隔五年，世界塑料产量就翻一番。
塑料是以树脂为基础，加入各种添加剂，在一定温度、压力下可塑制成形的材料。
树脂是塑料的基体，约占塑料质量的40%~100%，决定了塑料的主要性能。
添加剂是为改进塑料的使用性能和工艺性能而加入的其他成分。
如增塑剂可提高塑料的柔软性和成形能力；填充剂可改善尺寸稳定性和减磨、耐磨、自润滑性；防老剂用于防止塑料在加工和使用过程中，因受热、光、氧等的影响而过早老化等。
按应用范围，可将塑料分为：通用塑料、工程塑料和耐高温塑料等。
按受热后的性能，可分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料由聚合树脂制成，仅加入少量稳定剂和润滑剂。
具有加热软化，冷却变硬，可多次重复使用的特点可用注射、挤出、吹塑等工艺成形。
热固性塑料以缩聚树脂为基础，加入固化剂，在一定条件下发生化学反应，固化为不熔的坚硬制品。
可用模压、层压、浇铸等工艺成形。
2.橡胶橡胶是具有高弹态的轻度交联的线型高聚物，在-40o C~80o C范围内处于高弹态，在较小的负荷作用下可发生大的变形，除去负荷后又能很快恢复原来的形状。
橡胶的强度和弹性模量比塑料低，但伸长率比塑料大得多，表现为弹性材料。
橡胶具有优良的伸缩性、良好的储能能力和耐磨、隔音、绝缘等性能，被广泛用于制作密封件、减振件、传动件、轮胎和电线等制品。
橡胶制品是在生胶中加入各种配合剂，经过硫化处理所得到的产品。
加入的配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂等。
橡胶有天然橡胶和合成橡胶。
合成橡胶又分为通用合成橡胶（轮胎、运输带、胶管、垫片、密封装置等）和特种合成橡胶（高温、低温、酸、碱、油和辐射介质等条件的橡胶制品）。
3.合成纤维合成纤维是化学纤维中的一类，化学纤维可分为人造纤维和合成纤维。
人造纤维是以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经过化学改性而制成的，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维（人造丝）、再生蛋白质纤维等。
合成纤维是由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得纤维。
最早的合成纤维是美国杜邦公司于1938年发明的尼龙。
自尼龙的问世之日起，合成纤维工业发展速度很快，产量直线上升，品种也越来越多。
合成纤维具有强度高、耐磨、保暖、不霉烂的优点。
除广泛用作衣料等生活用品外，在工农业、国防也有重要应用。
最重要的六大合成纤维是：⏹聚酯纤维：涤纶（的确良）⏹聚酰胺纤维：锦纶（人造毛）、尼龙、芳纶⏹聚丙烯腈纤维：腈纶⏹聚乙烯醇缩醛纤维：维纶⏹聚烯烃：氯纶⏹含氯纤维：氟纶4.胶粘剂粘合是指两种相同或不同材料的表面通过各种界面力而结合在一起。
这种界面力是通过胶粘剂，也就是各种聚合的单体通过聚合反应而实现的。
与铆接、焊接相比，在飞机上使用胶接结构，具有抗疲劳、结构重量轻、气动外形好、可降低成本、可连接不同的材料和级薄的材料等优点。
胶粘剂由基料、固化剂、填料、溶剂或稀释剂、增塑剂与增韧剂、偶联剂、稳定剂、性能改良剂、防霉剂等组成。
5.涂料涂料可以保护飞机结构材料不受环境侵蚀，保持材料和结构的强度；不同色泽的涂料可起到装饰、伪装和标志作用；涂漆后可使飞机表面平整光顺，改善气动性能。
涂料的基本原料为油脂、天然树脂、合成树脂、颜料、填料、溶剂、助剂。
树脂在涂料中起到形成漆膜的作用，称为成膜物质。
涂料按成膜物质分为：⏹醇酸树脂涂料⏹丙烯酸树脂涂料⏹聚氨酯树脂涂料⏹聚丙烯树脂涂料⏹环氧树脂涂料⏹双组分涂料目前民用飞机的外表面涂料主要是聚氨酯树脂涂料和环氧树脂涂料。
陶瓷材料一、陶瓷材料的含义以往，陶瓷材料指硅酸盐材料和氧化物材料，主要用于日用器皿和建筑材料。
现在，陶瓷材料则泛指无机非金属材料、非金属磁性材料以及电绝缘、耐高温、耐腐蚀、耐磨的金属与非金属的化合物材料。
陶瓷材料可用作结构材料和特种用途材料，已与金属材料和高分子材料一起成为构成工程材料的三大支柱。
二、陶瓷材料的性能与应用陶瓷材料的原子之间大都以共价键和离子键结合，且键合能量高，所以陶瓷材料通常具有熔点高、硬度高、化学和热的稳定性好的特点。
陶瓷最大的缺点是塑性差，多数陶瓷材料在常温下没有塑性。
陶瓷的应力-应变曲线上通常只出现弹性变形，断裂呈现脆性断裂的特征。
陶瓷材料还具有绝缘、绝热的性质。
高温高强度陶瓷可用于喷气发动机和燃气轮机的高温零件，如涡轮叶片等。
超硬陶瓷主要用于制造刀具、刃具和模具。
工程结构陶瓷在航空领域的应用如：⏹发动机的涡轮叶片（SiC、Si3N4）和燃烧室（Si3N4）⏹雷达天线保护罩（Al2O3、ZrO2）⏹陀螺仪轴承（Al2O3）红外线探测窗口（MgO、Y2O3）。