第4章 非金属材料与复合材料

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1、4.1塑料第4章非金属材料与复合材料4.1.1塑料的组成塑料是以合成树脂（合成高分子化合物）为主要成分，加入为改善某些性能的多种添加剂而制成的高分子材料1．合成树脂树脂是组成塑料的基本组成物，它决定塑料的基本性能，树脂在塑料中又起到粘结剂的作用，故又称黏料塑料中添加剂的作用主要是改善某些性能，以扩大其应用范围。常用的添加剂有如下几种。2．添加剂（1）填充剂:主要作用是使塑料具有新的性能，如加入铝粉可提高塑料对光反射的能力，并能防止老化（2）增塑剂:其作用是进一步提高树脂的可塑性和柔软性（3）稳定剂（又称防老化剂）:防止塑料在成形加工和使用过程中受光、热、氧气等外界因素的影响而使塑料过早老化，以

2、延长塑料制品的使用寿命（4）润滑剂:防止塑料在成形过程中粘模，便于脱模，同时使塑料制品表面光洁美观（5）固化剂:在热固性塑料中加入固化剂能使高聚物固结硬化，制成坚硬和稳定的塑料制品（6）着色剂:用于装饰的塑料制品常加入着色剂，可加入有机或无机染料等着色剂4.1.2塑料的性能塑料具有良好的耐蚀性能塑料密度小1．化学性能2．物理性能塑料的电绝缘性好塑料的热性能不及金属，受热易老化、分解塑料是良好的绝热材料塑料线膨胀系数大金属在较高温度时，才会出现明显的蠕变现象，但塑料在室温承受载荷后就会出现蠕变3．力学性能塑料的强度、刚度和韧性一般都比较差塑料硬度虽低于金属4.1.3常用工程塑料按应用范围可将塑料

3、分为通用塑料和工程塑料根据树脂受热时的行为，又可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类。表4-1常用工程塑料的特点及应用类别名称（代号）特点应用举例热塑性塑料聚酰胺（尼龙、PA）坚韧、耐磨、耐疲劳、耐油、耐水、抗霉菌，无毒，吸水性大一般机械零件中的减摩及传动件，如轴承、齿轮、凸轮、导板、轮胎帘布等聚碳酸酯（PC）优良综合性能，好的冲击韧性，尺寸稳定性好，无色透明，吸水性小，耐热性好，抗蠕变性及电绝缘性也较好。但不耐碱、酮、胺、芳香烃齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、防弹玻璃，电容器等共聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）较好的综合性能，耐冲击、尺寸稳定性好，容易电镀和易于成型加工，耐热和耐腐蚀性也较好，重量

4、轻，不透明减摩耐磨及传动件，齿轮、叶轮、机械设备外壳，化工设备的容器、管道聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃PMMA）透明度高，密度小，强度高，韧性好，耐紫外线和防大气老化，但硬度低，耐热性差，易溶于极性有机溶剂制造具有一定透明度和强度的零件，如光学镜片、飞机坐舱盖、窗玻璃、汽车风挡设备、标牌、透明管道聚四氟乙烯（F-4）极优越的耐化学腐蚀性，有“塑料王”之称。突出的耐高、低温性能。摩擦系数极小，有自润滑性。吸水性极小。强度低，加热后粘度大化工管道、泵、内衬、电气设备隔离防护屏，腐蚀介质过虑器等热固性塑料酚醛（PF）强度高、刚性大、不易变形，较高耐热性、耐磨性、耐腐蚀性及良好绝缘性，价格低廉。较脆，耐

5、光性差，有毒不能作食具，常称“电木”电气绝缘件、齿轮、轴承、耐酸泵、刹车片、滑轮、仪表外壳等氨基优良的电绝缘性，耐电弧性好，硬度高，耐磨，耐油脂及溶剂，难燃，着色性好，对光稳定一般机械零件，绝缘件、装饰件环氧（EP）比强度高，耐热性、耐腐蚀、绝缘性能好，易于加工成型，价格昂贵塑料模具、精密量具、电气和电子元件等4.2橡胶橡胶也是一种高分子材料，是高聚物中具有高弹性的一种物质天然橡胶是橡胶树流出的胶乳，经采集和适当加工后制成的弹性固状物，其主要化学成分是聚异戊二烯；合成橡胶是指具有类似橡胶性质的用人工合成的各种高分子化合物。根据原料来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两类。通用橡胶一般价格低廉

6、且用量较大，主要用于制作轮胎、输送带、胶管、胶板等，主要品种有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶等根据用途不同，橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶特种橡胶价格较高，主要作高温、低温、酸、碱、油和辐射条件下工作的橡胶制品，主要有丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等。4.3陶瓷一般可分为普通陶瓷（普通工业陶瓷、化工陶瓷）和特种陶瓷（氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷等）两大类。陶瓷是无机非金属材料。普通陶瓷是用粘土、石英、长石等天然原料，经粉碎，成型和烧结而成特种陶瓷是以人工制造的纯度较高的金属氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐等化合物为原料，经配制、烧结而成陶瓷的特点是：硬度

7、极高，抗压强度高，耐高温，抗氧化，耐磨损和耐腐蚀性都很好。但陶瓷的脆性大，不能经受冲击载荷，剪切强度低，抗急冷急热性差。4.4复合材料4.4.1复合材料的分类复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经人工组合而成的多相材料。1．按基体类型分类可分为金属基体与非金属基体两大类2．按增强剂的性质和形状分类可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料、层叠复合材料。可分为功能复合材料和结构复合材料。3．按材