第八章非金属材料选编.ppt

非金属材料及复合材料 1、塑料与橡胶 2、陶瓷材料 3、复合材料 8.1 塑料与橡胶 8.1.1塑料 1塑料的组成 工程上所用的塑料，其成分都是以各种各样的树脂为基础可加入其他添加剂制成的。 树脂：是塑料的主要成分，它决定塑料的主要性能并且其他添加剂的加入及作用的发挥都是以树脂为中心作用的，故绝大多数塑料都以相应的树脂来命名的。 添加剂：是以改善材料的某种性能而加入的。添加剂的作用和类型主要包括： (1) 改善塑料工艺性能：如增塑剂、固化剂、发泡剂和催化剂等。 (2) 改善使用性能：如增塑剂、稳定剂、填料、滑润剂、着色剂、阻燃剂、静电剂等等。 2、塑料的分类 按热性能分类 热塑性塑料：该类材料加热后软化或熔化，冷却后硬化成型，且这一过程可反复进行。 常用的材料有： 聚乙烯、聚丙烯、ABS塑料等。 (2) 热固性塑料：材料成型后，受热不变形软化，但当加热至一定温度则会分解。 故只可一次成型或使用。 如环氧树脂等材料。 按使用性能分 工程塑料：可用作工程结构或机械零件的一类塑料，它们一般有较好的稳定的机械性能，耐热耐蚀性较好，且尺寸稳定性好。 如ABS、尼龙、聚甲醛等。 (2) 通用塑料：主要用于日常生活用品的塑料。其产量大，成本低，用途广，占塑料总产量的3/4以上。 (3) 特种塑料：具有某些特殊的物理化学性能的塑料如耐高温，耐蚀，光学等性能塑料。其产量少，成本高，只用于特殊场合。 如聚四氟乙烯（PTFE）的润滑耐蚀和电绝缘性；有机硅树脂的耐温性（可在200~300℃长期使用） 塑料原料通常的状态可为粉末，颗粒或液体。使用这些状态的原料，热塑性塑料可以用注射、挤出、吹塑等工艺制成管、棒、板和不同厚度的薄膜，泡沫或其他各种状态的零件；而热固性塑料则可以用模压、层压、浇铸等工艺制成层压板、管、棒以及各种形状的零件。 3、塑料的性能 可塑性、可调性 1）物理性能：密度、电性能、热性能 2）化学性能：耐腐蚀性 3）力学性能：强度、刚度差，会有蠕变现象。 4、常见工程塑料的性能特点和用途 ㈠聚烯烃塑料 聚烯烃塑料的原料来源于石油天然气，原料丰富，因此一直是塑料工业中产量最大的品种，用途也十分广泛。 聚乙烯（PE）：结构最简单的塑料 聚乙烯塑料无嗅、无毒、化学稳定性好、相对密度小（0.91~0.97），耐低温、电绝缘性好。高压聚乙烯质软，主要用于制造薄膜；低压聚乙烯质硬，可用于制造一些零件。 聚乙烯产品缺点是：强度、刚度、硬度低；蠕变大，耐热性差，且容易老化。但若通过辐射处理，使分子链间适当交联，其性能会得到一定的改善。 (2) 聚氯乙烯（PVC）：全能的塑料 是最早使用的塑料产品之一，应用十分广泛。 它是由乙烯气体和氯化氢合成氯乙烯再聚合而成。较高温度的加工和使用时会有少量的分解，产物为氯化氢及氯乙烯（有毒），因此产品中常加入增塑剂和碱性稳定剂抑制其分解。 PVC使用温度一般在－15~55℃。其突出的优点是耐化学腐蚀，不燃烧且成本低，易于加工；但其耐热性差，抗冲击强度低，还有一定的毒性。当然若用共聚和混合法改进，也可制成用于食品和药品包装的无毒聚氯乙烯产品。 包装瓶、日用塑料薄膜、玩具、人造革、绝缘层、建筑材料。 (4) 聚丙烯（PP）：最轻的塑料 聚丙烯无毒、无味、相对密度小（0.9~0.91），是塑料中最轻的。其力学性能如强度、刚度、硬度、弹性模量等都优于低压聚乙烯（PE）；它还具有优良的耐热性，在无外力作用时，加热至150℃不变形，因此它是常用塑料中唯一能经受高温消毒的产品（微波炉餐具，医疗）；还有优秀的电绝缘性。 其主要的缺点是：粘合性、染色性和印刷性差；低温易脆化、易燃，且在光热作用下易变质。 PP具有好的综合机械性能，故常用来制各种机械零件、化工管道（复合水管）、容器；其无毒及可消毒性，可用于药品的包装。 (3) 聚苯乙烯（PS）：最鲜艳的塑料 该类塑料的产量仅次于上述两者（PE、PVC）。 PS是一种无色透明的塑料，具有良好的加工性能；其薄膜有优良的电绝缘性，常用于电器零件；其发泡材料相对密度低达0.33，是良好的隔音、隔热和防震材料，广泛用于仪器包装和隔热。其中还可加入各种颜色的填料制成色彩鲜艳的制品，用于制造玩具及日常用品。 白色污染 聚苯乙烯的最大缺点是脆性大、耐热性差，但常将聚苯乙烯与丁二烯（家电）、丙烯腈、异丁烯、氯乙烯等共聚使用，使材料的冲击性能、耐热耐蚀性大大提高，而可用于耐油的机械零件、仪表盘、罩、接线盒和开关按钮等。 ㈡ABS塑料：抗冲击强度优良的塑料 ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元