第十章非金属材料和复合材料.ppt

第十章 非金属材料 第十章 非金属材料及其它材料 概述 第一节 高分子材料 第二节 陶瓷材料 第三节 复合材料 第四节 其它工程材料 概 述 非金属材料通常是指除金属材料以外的金属材料.概括起来可分为无机非金属材料和有机非金属材料两大类. 随着科学技术的发展，各种机械系统不仅要求具有足够的力学性能,而且还要求具有可靠性高、多功能化、微型化和智能化等特性。要实现这一目标不仅要采用以强度指标为主的结构材料，而且还必须采用具有特殊物理、化学等性能的其它工程材料，如功能材料和纳米材料等。 本章将分别介绍一些工程上常用的非金属材料及其应用，以及复合材料和一些其它工程材料。 第一节 高分子材料 如前面章节所介绍的，高分子化合物是由低分子化合物组成，是大量低分子的聚合物,因相对分子量很大,故称之为高分子化合物或高聚物. 高分子化合物中的原子彼此主要是以共价键形式连接的 . 高分子物质分天然和人工合成两大类,天然高分子物质有蚕丝、羊毛 、纤维素、天然橡胶以及存在与生物组织中的淀粉、蛋白质.工程上的高分子物质主要指塑料、橡胶和纤维这三大合成材料为主. 第一节 高分子材料 一、高分子化合物的合成 高分子化合物的合成就是把低分子化合物(单体)聚合起来形成高分子化合物的过程.合成反应主要有两种—加聚反应和缩聚反应. 一)加聚反应 在加热、光照或化学引发剂作用下,由许多相同或不同的不饱和低分子化合物、环状化合物开环相互连接形成大分子的反应叫做加聚反应,其产物叫加聚物. 在加聚反应过程中,没有低分子产物的析出,而且生产的聚合物与原料具有相同的化学组成.加聚反应是目前高分子合成工业的基础. 第一节 高分子材料 二)缩聚反应 在加热或催化剂作用下,由许多相同或不同的低分子化合物相互混合,发生化合反应得到高分子化合物,同时析出某些低分子的过程叫做缩聚反应,所生产的聚合物叫缩聚物. 缩聚物的成分与单体不同,缩聚反应要比加聚反应复杂的多. 第一节 高分子材料 二、高分子化合物的分类及命名 1、高分子化合物的分类 2、高分子化合物的命名 常用高分子材料的名称采用习惯命名法,即在原料单体前加“聚”字,如聚乙烯聚卤乙烯等,也有一些是在原料名称后加“树脂”二字,如酚醛树脂,脲醛树脂等.有很多高分子材料采用商业名称,没有统一的命名规则.有时为了简化,常用英文所写,如聚乙烯用PF,聚卤乙烯用PVC等. 第一节 高分子材料 三、塑料 塑料是以树脂为主要成分的有机高分子固体材料.它在一定的温度和压力下具有可塑性,能塑制成一定形状的制品,且在常温下能保持形状不变,因而得名为“塑料”. 一)塑料的组成 1.合成树脂 2.填料或增强材料 3.固化剂 4.增塑剂 5.稳定剂 6.阻燃剂 第一节 高分子材料 二)塑料的分类 塑料的种类繁多,常用的分类方法有两种: 1.按塑料受热后的性质进行分类 1)热塑性塑料 2)热固性塑料 2.按塑料的功能分类 1)通用塑料 2)工程塑料 3)特种塑料 第一节 高分子材料 三)塑料的特性 1.质量轻、比强度高 2.良好的耐蚀性能 3.优异的电气绝缘性能 4.突出的减摩、耐磨和自润滑性能 5.优良的消音吸振性 6.易成型加工 7.其它特殊性能 四)常用工程塑料及应用 1.有机玻璃—热塑性塑料 2.ABS—热塑性塑料 3. 尼龙(锦纶)—热塑性塑料 第一节 高分子材料 4.聚甲醛(POM)—热塑性塑料 5.聚碳酸酯(双酚A型PC)—热塑性塑料 6.聚砜(双酚A型PSF)—热塑性塑料 7.氟塑料—热塑性塑料 8.卤化聚醚—热塑性塑料 9.聚酰亚胺—热塑性塑料 10. 常用热固性塑料包括酚醛塑料(PF) 、环氧塑料、有机硅塑料、DAP及DAIP 、聚二苯醚、钙塑材料等. 第一节 高分子材料 四、橡胶 橡胶和塑料一样,也是一种有机高分子材料.它与塑料的区别在于在很宽的温度范围内处于高弹性状态,因而其独特的性能就是具有高弹性,对它施加不大的外力就可产生很大的变形,外力一去掉又能很快的恢复原状. 大部分橡胶是二烯类化合物的高聚物,平均相对分子质量在二十万以上.未加配合剂、未经硫化的橡胶称为生胶. 橡胶根据来源可分为天然橡胶和合成橡胶两大类.合成橡胶根据其使用性又分为合成橡胶和特种合成橡胶. 第一节 高分子材料 五、合成纤维 合成纤维是指以石油、天然气、煤及农副产品等作为原料,经过化学合成方法而得到的化学纤维.按照用途不同分为普通合成纤维和特种合成纤维两大类. 常见的普通合成纤维以锦纶、涤纶、晴纶、