非金属材料及其应用ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高分子材料,基本概念,一、高分子材料的定义,高分子材料：,是以,高分子化合物,为主要组分的材料。常称,聚合物,或,高聚物,。,分子量,10,4,。,有,天然的,，也有,人工合成,的。,工业用高分子材料主要是,人工合成,的。,高分子材料 基本概念一、高分子材料的定义,1,二、高分子化合物的组成,由简单的结构单元重复连接而成。,如由乙烯合成,聚乙烯,:CH,2,=CH,2,+CH,2,=CH,2,+,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-CH,2,-,CH,2,CH,2,n,可简写成 n CH,2,=CH,2,。,组成聚合物的低分子化合物称为,单体,。,聚合物的分子为很长的链条，称为,大分子链,。,CH,2,CH,2,n,大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 )称为,链节,。,聚乙烯分子链,二、高分子化合物的组成 CH2CH2 n可简写成 n,2,三、高分子材料的分类,按用途,分,塑料,、,橡胶,、,纤维,等。,按聚合物的热行为,分为,热塑性,聚合物和,热固性,聚合物。,三、高分子材料的分类,3,高分子工程材料,高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂等。,高分子工程材料 高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘,4,一、工程塑料,塑料是在玻璃态下使用的高分子材料,。,在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。,1、工程塑料概述,塑料的组成,塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。,树脂,是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。,塑料制品,一、工程塑料 塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。塑料的组,5,添加剂：,改善塑料某些性能而加入的物质。,填料：,主要起增强作用；,增塑剂：,提高树脂的可塑性和柔软性；,固化剂：,使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；,稳定剂：,防止塑料老化，延长其使用寿命；,润滑剂：,防止塑料加工时粘在模具上,使制品光亮；,着色剂：,用于塑料制品着色。,其他的还有,发泡剂,、,催化剂,、,阻燃剂,、,抗静电剂,等。,添加剂,添加剂：改善塑料某些性能而加入的物质。添加剂,6,塑料的分类,按树脂受热时行为,可分为热塑性塑料和热固性塑料。,按使用范围,可分为,通用塑料,、,工程塑料,和,特种塑料,。,通用塑料,产量大、价格低、用途广。,工程塑料,力学性能高，耐热、耐蚀性能好。,特种塑料,是指具有某些,特殊性能,如耐高温、耐腐蚀的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需要的场合。,热固性塑料制品,塑料的分类特种塑料是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀的,7,塑料的性能特点,塑料的优点：,相对密度小(一般为0.9,2.3)；,耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；,有消音吸振性能。,塑料的缺点：,刚性差，强度低；,耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小；,蠕变温度低、易老化。,塑料的性能特点塑料的缺点：,8,2、,常用工程塑料,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。,PE波纹管,PP方向盘,ABS阀门,PS管,2、常用工程塑料PE波纹管PP方向盘ABS阀门PS管,9,聚酰胺,（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。,尼龙管件,PC挡风板,聚碳酸酯：,具有优良的机械性能，透明无毒，应用广泛。,摩擦传动零件用塑料,包括聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)等。,聚酰胺（尼龙或绵纶）：强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机,10,密封件,聚四氟乙烯管,聚四氟乙烯零件,聚四氟乙烯,“塑料王”：,优点：,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：,强度低、加工性差。,应用：,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,。,密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯“塑料王”：,11,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：,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。,氯化聚醚防腐蝶阀,耐蚀用塑料氯化聚醚防腐蝶阀,12,耐高温件用塑料,有聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及氟塑料等。,聚砜：,热稳定性高,是其,聚酰亚胺层压板,最突出的特点。使用温度达150,174。用于机械设备等工业。,聚苯醚：,具有良好的综合性能,用于机电等方面。,聚酰亚胺：,在260下可长期使用。主要用于特殊条件下使用的精密零件。,耐高温件用塑料聚酰亚胺层压板 最突出的特点。使用温度达1,13,热固性塑料,是在树脂中加入固化剂压制成型而形成的体形聚合物。,酚醛塑料：,是以酚醛树脂为基，加入填料及其他添加剂而制成。广泛用于制作各种,电讯器材,和,电木制品,（如插座、开关等），,耐热绝缘部件,及,各种结构件,。,电器配件,热固性塑料电器配件,14,二、合成橡胶,是以高分子化合物为基础的具有,高弹性的材料,。,1、橡胶的组成和性能特点,工业用橡胶由,生胶,和,橡胶,配合剂组成。,生胶无配合剂并未经硫化。,橡胶配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色剂等。,橡胶最大的特点：,是高弹性。橡胶有储能、耐磨、隔音、绝缘等性能。,二、合成橡胶 是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。,15,2、常用合成橡胶,用途和用量分为,通用橡胶,和,特种橡胶,：,通用橡胶：,主要用于制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置等；,特种橡胶：,主要用于,高低温,、,强腐蚀,、,强辐射,等特殊环境下工作的橡胶制品。,密封圈,胶管,轮胎,2、常用合成橡胶密封圈胶管轮胎,16,工业陶瓷,工业上应用的典型的,传统陶瓷,产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出现了许多性能优良的,新型陶瓷,。,陶瓷材料：,是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。,工业陶瓷工业上应用的典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等,17,一、概述,（一）陶瓷材料的特点,1、相组成特点,晶相；,玻璃相；,气相,气孔,。,一、概述（一）陶瓷材料的特点 1、相组成特点,18,晶相：,是陶瓷材料中主要的组成相，决定其物理化学性质。,玻璃相：,是,充填,晶粒间隙、,粘结,晶粒、,提高,材料致密度、,降低,烧结温度和,抑制,晶粒长大。,气相：,是在工艺过程中形成并保留下来的。,晶相：是陶瓷材料中主要的组成相，决定其物理化学性质。,19,2、陶瓷材料的结合键特点,主要成分：,氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等；,结合键：,以,离子键,(如Al,2,O,3,)、,共价键,(如Si,3,N,4,)及两者的,混合键,为主。,共价键,离子键,2、陶瓷材料的结合键特点共价键离子键,20,3、陶瓷材料的性能特点,具有,高熔点,、,高硬度,、,高化学稳定性,，,耐高温,、,耐氧化,、,耐腐蚀,等特性。,密度小、弹性模量大、耐磨损、强度高等特点,。,功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。,韧性陶瓷硬度压痕,脆性陶瓷硬度压痕裂纹,3、陶瓷材料的性能特点 韧性陶瓷硬度压痕脆性陶瓷硬度压痕裂纹,21,4、陶瓷材料的工艺特点,脆性材料，,是通过,粉体成型,和,高温烧结,来成形的,烧结体。,烧结体也是,晶粒的聚集体,，有晶粒和晶界，存在一定,气孔率,。,Al,2,O,3,粉末的烧结组织,ZrO2陶瓷中的气孔,4、陶瓷材料的工艺特点Al2O3粉末的烧结组织ZrO2陶瓷中,22,（二）陶瓷材料的分类,1、按化学成分分类,分为,氧化物陶瓷,、,碳化物陶瓷,、,氮化物陶瓷,及,其它化合物陶瓷,。,导电玻璃,玻璃幕墙,（二）陶瓷材料的分类导电玻璃玻璃幕墙,23,2、按使用的原材料分类,普通陶瓷：,以天然的,岩石,、,矿石,、,黏土,等材料作原料。,特种陶瓷：,采用,人工合成的材料,作原料。,3、按性能和用途分类,可将陶瓷材料分为,结构陶瓷,和,功能陶瓷,两类。,陶瓷零件,2、按使用的原材料分类 普通陶瓷：以天然的岩石、矿石、黏土等,24,二、常用工业陶瓷,（一）普通陶瓷,成分：,是用,粘土,(Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O)、,长石,(K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,，Na,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,)和,石英,(SiO,2,)为原料，经,成型,、,烧结,而成的陶瓷。,组织：,主晶相为,莫来石,(3Al,2,O,3,2SiO,2,)，占25,30%，,玻璃相,占35,60%，,气相,占1,3%。,二、常用工业陶瓷（一）普通陶瓷,25,普通陶瓷：,加工成型性好，成本低，产量大。,除,日用陶瓷,、瓷器外，大量用于,电器,、,化工,、,建筑,、,纺织,等工业部门。,景德镇瓷器,绝缘子,普通陶瓷：加工成型性好，成本低，产量大。景德镇瓷器绝缘子,26,（二）新型结构陶瓷,氧化铝陶瓷,以,Al,2,O,3,为主要成分,含有少量SiO,2,的陶瓷，又称高铝陶瓷。,Al,2,O,3,化工、耐磨陶瓷配件,Al,2,O,3,密封、气动陶瓷配件,单相Al,2,O,3,陶瓷组织,（二）新型结构陶瓷 氧化铝陶瓷 Al2O3化工、耐磨陶瓷配,27,分类：,75瓷,(含75%Al,2,O,3,，又称刚玉-莫来石瓷),、,95瓷,和,99瓷,，后两者又称刚玉瓷。,特性：,耐高温性能好,，可使用到1950。具有,良好的电绝缘性能,及,耐磨性,。微晶刚玉的硬度极高(仅次于金刚石)。,95瓷纺织件,99瓷纺织件,氧化铝耐高温喷嘴,分类：75瓷(含75%Al2O3，又称刚玉-莫来石瓷)、95,28,氧化铝陶瓷转心球阀,氧化铝陶瓷密封环,氧化铝陶瓷坩埚,应用：,氧化铝陶瓷被广泛用作,耐火材料,，如耐火砖、坩埚、热偶套管，淬火钢的,切削刀具,、,金属拔丝模,，内燃机的火花塞，火箭、导弹的,导流罩,及,轴承,等。,氧化铝陶瓷转心球阀氧化铝陶瓷密封环氧化铝陶瓷坩埚应用：氧化铝,29,性能特点及应用,氮化硅的,强度、比强度、比模量高,；,硬度仅次于金刚石、碳化硼,等；,摩擦系数仅为0.1,0.2,；,热膨胀系数小,；,抗热震性大大高于其他陶瓷材料,；,化学稳定性高,。,热压烧结氮化硅：,用于,形状简单、精度要求不高的零件,，如切削刀具、高温轴承等。,Si,3,N,4,轴承,性能特点及应用热压烧结氮化硅：用于形状简单、精度要求不高的,30,