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第九章 陶瓷与高分子材料 传统陶瓷 新型陶瓷 陶瓷材料的结合键：陶瓷材料中，离子键与共价键是主要的结合键。但通常为二者的混合键，不同的化合物中离子键和共价键的比例不同。 第二节 陶瓷材料的结构与组织 玻璃相是一种非晶态固体，是陶瓷烧结时各组成相与杂质产生一系列物理化学反应形成的液相在冷却凝固时形成的。一般是SiO2。 二、高分子材料 第一节 高分子材料基本知识 单体：形成高分子化合物的低分子化合物。聚乙烯中的 “—CH2 —CH2—” 平均相对分子质量愈大，高分子化合物的强度愈高，但M太大则流动性变差，工艺性能变差。 二、高分子化合物的合成方法 三、高分子化合物的分类及命名 碳链高聚物：主链全由C原子组成；如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等； 杂链高聚物：主链上含有O、N、S等原子，如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚甲醛等。 元素有机高聚物：主链上无C原子，主要由O和其他元素组成，如甲基、乙基、芳基等。 热塑性高聚物：加热时可软化，冷却后又硬化成形，且材料的基本结构和性能不改变。一般烯类高聚物都属于此类； 热固性高聚物：受热时发生化学变化并固化成形，成形后再受热不会软化变形。属于此类的高聚物有酚醛树脂、环氧树脂等。 对加聚反应物常在其单体的名称前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙稀等； 缩聚反应物及共聚物，常在其单体名称后加“树脂”或“橡胶”两字，如酚醛树脂、丁苯橡胶等。 第二节 高分子材料的结构 高分子材料的基本性质是由其主要组分(即高分子化合物)的内部结构所决定的。 高聚物的结构比常见的低分子物质更为复杂。它是由成千上万的原子组成的长链大分子，从而带来大分子的结构、形态及聚集态有很大的差异。主要包括大分子内的结构及大分子间的结构。 一、大分子内的结构 1、大分子链的化学组成 组成链状分子结构单元的元素只有B、C、Si、N、P、As、O、S、Se，其中C是最重要的元素。 大分子链的主链通过共价键连接，有一定的键角和键长。当分子和原子热运动、键角和键长保持不变时，每个单键都可绕相邻单键进行任意旋转即内旋。内旋的结果使得原子排列位置不断发生变化。 大分子链的内旋使得大分子链时而伸长、时而卷曲。 这种能由构象的变化获得不同卷曲程度的特性，称为大分子链的柔顺性。与单键内旋转的难易程度有关，能运动的链段越短，则能独立运动的链段数越多，大分子链的柔顺性越好。 具有柔性分子链的高聚物表现出良好的弹性和韧性。 二、大分子间的结构 指高聚物内部大分子之间的几何排列与堆砌状态。 一定条件下，一些伸直链、带支链可聚集成晶态结构，但很难获得完全晶态的结构。一个大分子链可以穿过几个晶区和非晶区。通常用结晶度表示结晶区所占比例。一般为50-80％，结晶区的大小不等，形状多样化； 第三节 高分子材料的物理状态及性能 玻璃态 高弹态 粘流态 二、高聚物的三态变化 低密度：0.83-2.0之间 绝缘性：无自由电子和离子。高分子化合物绝大多数具有良好的电、热、声的绝缘性能； 耐腐蚀：稳定的共价键 耐热性差：由于高分子链在受热后链段或整个分子移动导致材料软化或熔化，使性能变差，所以耐热性低。 强度低：高聚物的抗拉强度是理论强度的1/100。 高弹性、低弹性模量：这是高聚物材料特有的性能。橡胶为典型的高弹性材料。弹性变形率达100％～1000％，弹性模量为10～100MPa。而塑料在玻璃态时其弹性模量也仅为金属材料的l/10。 粘弹性：高聚物力学性能随时间发生变化。 老化现象。 第四节 工程高分子材料 按高聚物的性能及用途分类：塑料、橡胶、合成纤维、粘结剂和涂料等。 其中，粘结剂和涂料是不经加工直接使用的高聚物。 塑料的成形方法：注模法、挤压法、压模法 2、常用工程塑料 ⑴ 一般结构用塑料 包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。 聚丙烯具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。 ABS塑料 “坚韧、质硬、刚性” ，应用广泛。 聚酰胺又称尼龙或绵纶，强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机械、化工及电气零件。 聚甲醛具有优良的综合性能，广泛用于汽车机床、化工、电气仪表、农机等工业 。 聚四氟乙烯俗称“塑料王”，具有极优越的化学稳定性和热稳定性以及优越的电性能，几乎不受任何化学药品的腐蚀，摩擦系数极低，只有0.04。缺点是强度低、加工性差。主要用于减摩密封件、化工耐蚀件与热交换器以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。 ⑶ 耐蚀用塑料 耐蚀用塑料主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚(PENTON)、聚丙烯等。 氯化聚醚的化学稳定性仅次于聚四氟乙烯，但工艺性比聚四氟乙烯好，成本低。在化学工业和机电工业获得广泛应用，如化工设备零件、管道、衬里等。 ⑷ 耐高温件用塑料 有聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及氟