非金属材料按化学组成可分为有机高分子材料和无机非金属材...

2019-5-21
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Hale Waihona Puke （二）塑料的分类 根据性能和应用分为：
通用塑料： 产量大、用途广、价格低的常用塑料。
工程塑料 ：具有类似金属的机械性能、可以代替金 属材料制造机器零件或结构件的塑料。
特种塑料 ：有特殊性能的塑料，如高耐蚀性，导磁塑 料导电塑料、医用塑料等。
按受热后表现的性质分为：
热塑性塑料：指受热软化、冷却又变硬可以多次反复 的塑料。受热时结构基本不发生变化。
滑轴承等，化工用的耐蚀泵，反应器，高频电子仪器的高
频电缆等，医疗上制作人工心肺装置，代用血管等。
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(5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）即有机玻璃
透光性、染色性优异，是重要的光学材料。以 丙酮、氰化钠、甲醛、碳酸作为原料，先制成甲基丙 烯酸甲酯，再经聚合反应而成。密度1.18、是无机玻 璃的一半。
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六、高分子化合物的命名
天然高分子化合物多用习惯俗称命名如羊毛、虫胶、 骨胶等。人工合成的高分子化合物常用以下命名方法：
1、以组成化合物的单体名称命名 简单结构：习惯于在单体名称前面加“聚”字，如 聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲醛等。 复杂结构：习惯在单体后加树脂二字。如酚醛树脂 、环氧树脂等。合成高分子化合物都可称为树脂，如聚乙 烯树脂等。 2、以商品名称命名 如聚酯的商品名称是涤纶，酚醛树脂称电木，聚甲 基丙烯酸甲脂称有机玻璃。
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（3）ABS塑料
由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成 的三元共聚物 ，又称“塑料合金”。熔点217－237度 密度1.06。
性能：兼有丙烯腈的高硬度、高强度、耐油耐 蚀；丁二烯的高弹性、高韧性；苯乙烯的绝缘性，着 色性和成型加工性的优点。质坚、性韧、刚性大。但 是它不耐高温，不耐燃，耐气候性也差。
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（6）聚氯乙烯（PVC ）
由氯乙烯单体经聚合反应制得。熔点130－150度 ，密度1.1－1.3。是最早生产的产品之一，是产量大， 成本低的通用塑料。
性能：化学稳定性高，绝缘性好、阻燃、耐磨、 具有消声减振作用。成本低，加工容易，但耐热性差， 冲击强度低，有一定毒性。配料不同可以作成硬质和软 质塑料。
用途：色彩鲜丽、外观漂亮的装饰品和各 种电器绝缘件，日用器皿食具等。
用受资源限制。
人工合成高分子材料：如塑料、合成橡胶、合成纤
维。2019-5-21
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高分子材料:是以高分子化合物为主要组分的材料。
化合物分子量小于500时称为低分子化合物,分子 量大于500的化合物称为高分子化合物（高聚物）。
一般高分子化合物的分子量通常在103- 106。
二、高分子材料的组成及结构
用途： 制造齿轮、泵叶轮、轴承、方向盘、扶 手等，电器工业中用作电讯器材、电话、收音机、电 机外壳等。表面可以电镀一层金属，代替金属部件。
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（4）聚四氟乙烯（F-4）
分子结构中氟原子对称分布，结晶度为55-75%，
熔点为327 ℃，密度2.1－2.3。在氟塑料中应用最广，产 量最大，是结晶型热塑性塑料，
用途：硬质塑料机械强度高、耐蚀性好，主要用 于化工设备和各种耐蚀容器，可以代替不锈钢和铝材。 软质塑料主要用于制造人造革和塑料用于日常生活和农 业。
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（7）聚乙烯（PE）
由乙烯单体聚合反应制得。分为高压和低压两 种。熔点130℃（低压），密度0.94－0.96。因为用途 广，塑料中产量最大。
性能：具有优良的综合性能，疲劳强度在热塑性塑料 是最高的。有优良的耐磨性和自润滑性，可在-40～ 100 ℃长期工作，吸水性小，具有好的耐水、耐油、 耐化学腐蚀性和电绝缘性，但热稳定性差。
用途：可代替有色金属及其合金在汽车、机床、 化工、农机等部门制造轴承、齿轮、凸轮、管道等各 种机械零件。
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度。2019-5-21
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当温度低于Tx （脆化温度）时高分子链的柔性消失， 高聚物变脆，失去使用价值。
2、高弹态（也称橡胶态） 当温度>Tg时，高聚物在外力作用下可产生较大的 可逆形变称为高弹形变，故呈高弹态，也呈橡胶态。 形变量可达100%-1000% 。变形的产生和恢复要比 普弹形变慢得多，高弹形变是由于大分子链段热运动 的结果，此时分子链可以在卷曲状态和伸展状态之间。
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第二节常用高分子材料
高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂和 涂料。这里只介绍塑料和橡胶。
一、塑料
（一）塑料的组成
塑料是以合成树脂为基础，在加入一些其他添加剂 所组成。
1、合成树脂 是塑料的主要成分，其含量占40－100 ％，对塑料的性能起决定作用。
2、添加剂 为了改善塑料的性能而加入的其他物质。
1、组成元素 主要由C、H、O、N等轻元素组成 ，这就决定了高分子材料的比重较小约为 0.9-2.0 相 当于钢铁比重的1/4-1/7。
2、高分子材料的获得 高分子材料是由高分子 化合物组成。高分子化合物是由某些低分子化合物经 聚合反应而获得的。
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简单低分子 －聚合反应
加聚反应 缩聚反应
聚合度（n）：链节的重复次数称为聚合度。随聚合 度增加，其分子量增加，粘度、强度和硬度增加。
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高分子链的形状：高分子化合物的结构形状有，线型、 支链型、交联型。
链节及链节内原子间都以共价键结合，则长链之
间由分子间力结合。
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分子链的排列状态：一部分规则排列，另一部分不 规则排列。
添充剂（填料）： 主要起增强作用。例如木粉、石 英粉2、019-各5-21种金属粉末、棉布谢、谢观石赏 棉纤维及玻璃纤维等14。
增塑剂：增加树脂塑性和柔韧性的物质。
稳定剂：防止塑料在加热成形过程和使用过程中不易 分解，防止老化，延长使用寿命。
另外，根据不同要求，可以加入固化剂、、发泡剂、 阻燃剂，着色剂等。
性能：具有优良的耐化学蚀性，不受任何化学试剂 侵蚀，固有“塑料王” 之称。它的热稳定性高，耐寒性 好，可在-180～250 ℃长期使用。摩擦系数极低（0.04） 并有自润滑性，吸水性小，在潮湿条件下仍能保持良好的 绝缘性，不易老化。但强度较低，加工成型性较差，在 390 ℃释放有毒气体，成本高。
用途：用作减磨密封零件，如热垫圈、密封圈、自润
性能：有一定的机械强度，刚度大，制品尺 寸稳定，良好的耐热性，耐蚀性，良好的介电性 能。
用途：机械工业中用它制造齿轮、凸轮、皮 带轮等。在电器工业中用它制造电器开关、插头 、收音机外壳等电器绝缘零件。
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（2）氨基塑料
主要有脲甲醛塑料（UF）。由尿素和甲醛缩聚 合成。
性能：与酚醛塑料相似，但强度低，着色 性好，表面光泽如玉，俗称“电玉”，电绝缘 性好。
热固性塑料：在一定温度初次加热时会软化或熔融，
并发生了结构的变化，冷却后塑料会固化成型，重新加热
时不2会019-再5-21软化，软化和固化谢是谢观不赏 可逆的。
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（三）常用的工程塑料
1、热塑性塑料
（1）聚酰胺（PA）
商品名尼龙，是最早发现的能承受载荷的 热塑性塑料，也是目前工业中应用最广泛的一 种工程塑料。
Tx 为脆化温度；Tg为玻璃化温度；Tf为粘流温度；Td
为2分019-解5-21 温度。
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1、玻璃态
当温度<Tg时高聚物表现为非晶态固体，象玻璃 一样，故称玻璃态。
由于温度低，高分子运动能量也低只能是链段和
链节的微小热振动以及链中链长和链角的弹性变形，
弹性变形量一般<1%,具有一定的刚度。外力去除后，
性能：高压聚乙烯密度较低，质地柔软，长期使 用温度80℃。
低压聚乙烯密度较高，质地刚硬，耐磨性、耐 蚀性和绝缘性好。长期使用温度100℃
用途：高压用于薄膜、软管等
低压用于硬管、板材和小载荷的机械零件。
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2. 热固性塑料
（1）酚醛塑料（PF）
由酚类和醛类有机物反应得到的树脂（电木） 。
链为运动单元，它是高聚物成型加工的工艺状态（注 射、拉挤、模压、吹塑成型等）。
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四、高分子材料的性能特点
1、高分子材料通常有一定的强度和弹性。其比强度 一般高于碳钢，可以作为工程结构材料用于工农业生产。
2、高分子材料以共价键结合，没有自由电子，所以 耐蚀性和绝缘性较好。
第九章 非金属材料
非金属材料按化学组成可分为有机高分子材料和 无机非金属材料。本章着重介绍机械工程中常用的高 分子材料、陶瓷材料和复合材料。
第一节高分子材料的基本知识
一、高分子材料的概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的一类有
机材料。 有两大类，天然高分子材料和人工合成高分子
材料。
天然高分子材料：如淀粉、油脂和天然橡胶，其使
高分子聚合物
高分子聚合物是由无数个单体组成。
单体：凡是可以聚合成大分子链的低分子化合物 都称为单体。
加聚反应：不饱和键的单体，在一定条件下（加
热、加压或催化剂）双键被打开，各单体聚合起来连 成一条大分子连，这种反应叫加聚反应。
加热、压力、催化剂
例如 nCH2=CH2 乙烯 2019-5-21
[ CH2 CH2 ]n
性能：具有优异的光学性能，透光率为92%，比 普通玻璃（透光率为88% ）高。强度高于无机玻璃， 抗破碎能力是无机玻璃的十倍。硬度低表面容易擦伤 起毛，并溶于丙酮等有机溶剂，导热性差，膨胀系数 大使用温度不超过80 ℃。