金属学及热处理 教学课件 作者 杨秀英 第9章.ppt

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1、第9章　非金属材料§9.1高分子材料§9.2陶瓷材料9.1高分子材料1、什么是高分子材料？高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。9.1.1高分子材料的基本知识1.高分子化合物的组成高分子材料都是通过单体聚合而成，不同单体，化学组成不同，性质自然也就不一样，如聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的，聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成。2.高分子材料的合成方法由低分子化合物合成为高分子化合物的反应称为聚合反应。常见的聚合反应有加聚反应和缩聚

2、反应两种。加聚反应是由一种或多种单体相互加成而形成聚合物的反应。这种反应没有低分子副产物生成。缩聚反应是由一种或多种单体相互作用而形成高聚物，同时析出新的低分子副产物的反应，其单体是含有两种或两种以上活泼官能团的低分子化合物。3.高分子材料的分类（1）高分子材料按来源分类高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。（2）高分子材料按特性分类高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。（3）高分子材料按用途分类高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。4.高分子材料的成型加工聚合物的成型加工是将聚合物

3、转变成实用材料或制品的一种工程技术。一般情况下，高分子材料加工的过程主要包括原材料的准备阶段、使原材料产生变形阶段、材料或制品的固化阶段及后加工和处理等四个阶段。5.高分子材料的结构高分子结构比常见得低分子化合物复杂得多。高聚物按其研究单元不同分为两大类结构，一是分子内结构，称作高分子链结构；二是分子间结构，称作聚集态结构。9.1.2高分子材料的性能特点1.高分子材料的力学性能特点（1）比强度高高聚物的抗拉强度都远远低于金属，但由于其密度低，故其比强度并不低于金属。玻璃钢的强度比合金结构钢的高，而其重量却轻得多。（2）高耐磨性和低硬度高聚物硬度远低于金属，但耐磨性优于金属。（3

4、）高弹性和地弹性模量高聚物弹性变形量大而弹性变形抗力小，这是高聚物特有的性能。2.高分子材料的物理和化学性能特点（1）高绝缘性（2）低耐热性（3）低导热性（4）高膨胀性（5）高化学稳定性3.高分子材料的老化及防止措施高分子材料在长期贮藏和使用过程中，由于受机械力、光、热、酸碱、氧气、水蒸气及微生物等外界因素的作用，使得聚合物内部结构发生变化，从而导致聚合物的性能随时间延长逐渐恶化，直到丧失使用价值，这个过程称为老化。如何防治老化？通过改善高聚物的结构，提高其稳定性，推迟老化过程；做表面防护处理，使材料与空气、水分、光及其他能引起老化的介质隔绝，避免老化；添加抗老化剂，使高聚物大

5、分子链上的活泼基团钝化，变成比较稳定的基团，以抑制链式反应的进行，进而防止老化。9.1.3常用的高分子材料及应用1.工程塑料在高分子合成材料中，合成树脂应用最为广泛。用它制成的塑料，约占三大合成材料年产量的三分二以上。（1）塑料的组成塑料的主要成分是合成树脂，或者加入少量的色料、润滑剂等辅助物质。复杂成分的塑料还有添加剂。按树脂的热性能分为热塑性塑料与热固性塑料两大类：1）热塑性塑料这类塑料为线型结构分子链，加热时会软化、熔融，冷却时会凝固、变硬。2）热固性塑料这类塑料大多是以缩聚树脂为基础，加入固化剂等添加剂而成。受热固化成型。（2）塑料的分类（3）常用工程塑料塑料相对于金属

6、来说，具有密度小，比强度高、化学稳定性好、电绝缘性好、耐磨和自润滑性好，还有透光性和绝热性等优点；也有强度低、耐热性差、容易蠕变和老化等缺点。9.1.4合成橡胶1.合成橡胶橡胶的特点橡胶也是一种高分子材料，与塑料的主要区别是它在常温下处于一种高弹性状态：在较小的外力作用下能产生很大的变形，当外力取消后又能立即恢复原状。2.合成橡胶的组成橡胶制品是以生胶为基础加入适量的配合剂组成的。（1）生胶未加配合剂的天然或合成的橡胶统称生胶。（2）配合剂为了提高和改善橡胶制品的各种性能而加入的物质称为配合剂。3.合成橡胶的命名目前，世界上较为通用的命名法是按国际标准化组织制定的，此法是取相应

7、单体的英文名称或关键词的第一个大写字母，其后缀以“橡胶”英文名第一个字母R来命名。1）按成品状态分可分为液体橡胶（如端羟基聚丁二烯）、固体橡胶、乳胶和粉末橡胶等。2）按橡胶制品形成过程分　　可分为热塑性橡胶（如可反复加工成型的三嵌段热塑性丁苯橡胶）、硫化型橡胶（需经硫化才能制得成品，大多数合成橡胶属此类）。4.合成橡胶的分类3）按生胶充填的其他非橡胶成分分可分为充油母胶、充炭黑母胶和充木质素母胶。4）实际应用中又按使用特性分分为通用型橡胶和特种橡胶两大类。通用型橡胶指可以部分或全部代替