第十一章非金属材料与复合材料

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1、教案首页一、章节:第一节高分子材料的基本知识第二节高分子材料第三节陶瓷第四节复合材料二、教学H的:使学生了解高分子材料的基本知识、高分子材料、陶瓷、复合材料的应用。二、教学方法：讲授与启发结合。U!教学重点:高分子材料的基本知识、高分子材料、陶瓷、复合材料的应用。五、教学难点：高分子材料的基本知识、高分子材料、陶瓷、复合材料的应用。六、使用教具:挂图与模型七、课后作业：题集：P1811、3、5、7。八、课后小结:第十一章非金属材料与复合材料非金属材料是指除金属材料和复合材料以外的其他材料。由于非金属材料的原料来源广泛，成型工艺简单，并具有金属材料所不及的某些特殊性能，所以

2、应用日益广泛。目前已成为机械工程材料中不可缺少的、独立的组成部分。机械中常用的非金属材料有高分子材料、陶瓷材料等。复合材料是一种新型、独特的工程材料，具有广阔的发展前景。第一节高分子材料的基本知识一、高分子化合物、单体、链节与聚合度1.高分子化合物高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料U高分子化合物是指分子量很大的化合物，其分子量一般均在5000以上，而低分子化合物的分子量一般小于1000。通常高分子化合物具有较高的强度、塑性、弹性等力学性能，而低分子化合物不具备这些性能。高分子化合物包括：有机高分子化合物和无机高分子化合物两大类。有机高分子化合物又分为天然的和合成的

3、，由人工合成方法制成的有机高分子化合物称为合成有机高分子化合物。机械工程上用的高分子材料，如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和胶粘剂等均是合成有机高分子化合物。1.单体、链节与聚合度高分子化合物都是由一种或几种较简单的低分子化合物一个个连接而成，这类能组成高分子化合物的低分子化合物称为“单体”。高分子化合物的分子很大，主要呈长链形，因此常称大分子链(或分子链)，大分子链极长，是由许多结构相同的基本单元重复连接组成的。组成大分子链的这种特定结构单元称为“链节”。高分子化合物的大分子链由大量链节连成，链节的重复次数称为“聚合度”(n)。高分子化合物的分子量(M)就是链节分子量(

4、m)与聚合度(n)的乘积，即M:nm。聚合度反映了大分子链的长短和分子量的大小。.二、高分子化合物的合成高分子化合物的合成就是将低分子化合物(单体)聚合起来形成高分子化合物的过程。其反应为聚合反应。所以，高分子化合物也称为高聚物或聚合物，意思是分子量很大的聚合物。聚合反应方式有加聚反应和缩聚反应两种。1.加聚反应加聚反应是指由一种或几种单体聚合而成高聚物的反应。1.缩聚反应缩聚反应是指由一种或几种单体相互聚合而形成高聚物的反三、高分子化合物的结构高分子化合物的结构主要包括大分子链的结构和高分子的聚集态结构（即高分子化合物的分子间结构形式）。四、高分子化合物的力学状态高分子

5、化合物在不同温度下，其性能不同。线型无定型高分子化合物在不同温度下呈现出三种力学状态。1.玻璃态玻璃态是指物质表现为非晶相的固体，像玻璃一样。当温度〈Tg时（Tg为玻璃化温度），高分子化合物处于玻璃态。在玻璃态时，巾于温度低，大分子链不能移动，且长链中具有独立运动能力的链段也不能运动，只有紊乱无序的分子在自身平衡位置上作轻微振动。所以，处于玻璃态的高分子化合物变形量很小（S〈l%），有一定强度，可切削加工，能作结构件。玻璃态是高分子化合物作为塑料时的使用状态。2.高弹态随着温度升高，原于动能逐渐增大，当温度〉T时，高分子化合物变得柔软而有弹性，即处于高弹态。3、粘流态当温

6、度升高到粘流化温度Tf时，大分子链可以自由运动，高分子化合物变为流动的粘液，称此状态为粘流态。第二节高分子材料一、塑料1.塑料的组成塑料是以树脂为主要成分，加入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的。树脂的种类、性能、数量决定了塑料的性能。因此，塑料基本上是以树脂的名称命名的，如聚氯乙烯塑料就是以树脂聚氯乙烯命名的。工业中用的树脂主要是合成树脂。添加剂的种类较多，常用的有以下几种：(1)填料填料可使塑料具有所要求的性能，并能降低成本。用木屑、纸屑、石棉纤维、玻璃纤维等有机材料作填料，可增加塑料强度；用高岭土、滑石粉、氧化铝、二氧化硅、石墨、煤粉等无机物作填料，可使

7、塑料有较高的耐热性、耐蚀性、耐磨性、热导性等。(1)增塑剂增塑剂用以增加树脂的可塑性、柔软性，降低脆性，改善加工性能。常用的增塑剂有磷酸脂类化合物、甲酸脂类化合物、氯化石蜡等。(2)稳定剂(防老剂)稳定剂可增强塑料对光、热、氧等老化作用的抵抗力，延长塑料寿命。常用的稳定剂有硬脂酸盐、铅的化合物、环氧化合物等。除上述添加剂外，还有润滑剂、着色剂、固化剂、发泡剂、抗静电剂、稀释剂、阻燃剂等。并非每种塑料都要加入上述全部的添加剂，而是根据塑料品种和使用要求加入所需要的某些添加剂。1.塑料的分类(1)按树脂在加热和冷却时所表现出的性能