工程材料与热加工技术第8章常用非金属材料.ppt

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1、第8章常用非金属材料8.1高分子材料8.2陶瓷材料8.3复合材料知识窗——先进陶瓷的精密注射成型自测习题8.1高分子材料8.1.1塑料1．塑料的组成塑料是以合成树脂为主要成分，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高分子材料。树脂的种类、性能、数量决定了塑料的性能，因此，塑料基本上都是以树脂的名称命名的，例如聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯。工业中用的树脂主要是合成树脂，如聚乙烯、聚氯乙烯等。添加剂的种类较多，常用的主要有以下几种：(1)填料。填料可使塑料具有所要求的某些物理化学性能，且能降低成本。用木屑、纸屑、石棉纤维

2、、玻璃纤维等有机材料作填料，可增加塑料强度，例如酚醛树脂中加入木屑即是俗称的电木。用高岭土、滑石粉、氧化铝、石墨、铁粉、铜粉和铝粉等无机物为填料，可使塑料具有较高的耐热性、导热性、耐磨性、耐蚀性等。(2)增塑剂。增塑剂用以增加树脂的可塑性、柔软性、流动性，提高塑料的弹性、韧性和塑性，但会降低其强度和耐热性。常用的增塑剂有磷酸酯类化合物、甲酸酯类化合物和氯化石蜡等。(3)稳定剂(防老化剂)。稳定剂可增加塑料对光、热、氧等老化作用的抵抗力，延长塑料的寿命。常用的稳定剂有硬脂酸盐、环氧化合物等。(4)润滑剂。加入少量润滑剂可改善塑料成型

3、时的流动性和脱模性，使制品表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸等。2.塑料的特性(1)质轻、比强度高。塑料的密度为0.9～2.2g/cm3，只有钢铁的1/8～1/4。泡沫塑料的密度约为0.01g/cm3。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重量具有重要意义。(2)化学稳定性好。塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“王水”中仍很稳定。(3)优异的电绝缘性。塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等绝缘材料相媲美。(4)减摩、耐磨性好。塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小

4、，有些塑料(如聚四氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件。(5)消声和吸振性好。塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常被用作隔音材料。(6)成型加工性好。塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成型方法，且工艺简单，生产率高。(7)耐热性差。多数塑料只能在100℃左右使用，少数品种可在200℃左右使用；易老化(因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象称为老化)；导热性差，约为金属的1/500；热膨胀系数大，约为金属的3～10倍。3．常用塑料(1

5、)热塑性塑料。热塑性塑料加热时变软、熔融，冷却后变硬、固化，再加热又可变软、熔融，可反复成型，且基本性能不变。热塑性塑料成型工艺简便，可直接经注射、挤压、吹塑成型，生产率高，其制品使用温度低于120℃。常用的热塑性塑料有以下几种：①聚乙烯(PE)：按生产工艺不同，分为高压聚乙烯、中压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯化学稳定性高，柔软性、绝缘性、透明性、耐冲击性好，宜吹塑成薄膜、软管、瓶等。低压聚乙烯质地坚硬，耐磨性、耐蚀性、绝缘性好，适宜制作化工用管道、槽，电线、电缆包皮，承载小的齿轮、轴承等；又因其无毒，可制作茶杯、奶瓶、食品袋等

6、。②聚氯乙烯(PVC)：分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度较高，绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在-15～60℃的温度范围使用，用于化工耐蚀的结构材料，如输油管、容器、离心泵、阀门管件等，用途很广。软质聚氯乙烯强度低于硬质聚氯乙烯，伸长率大，绝缘性较好，在-15～60℃的温度范围使用，用于电线、电缆的绝缘包皮，农用薄膜，工业包装等。因其有毒，不能包装食品。③聚丙烯(PP)：密度小，是常用塑料中最轻的一种。强度、硬度、刚性、耐热性均高于低压聚乙烯，可在120℃以下长期工作。绝缘性好，且不受湿度影响，无毒无味，但低温脆性大，不耐磨，易老

7、化，用于一般机械零件(如齿轮)，耐蚀件(如泵叶轮、化工管道、容器)，绝缘件(电视机、收音机、电扇、电机罩等壳体)，生活用具，医疗器械，食品和药品包装等。④聚酰胺(PA)：俗称尼龙或锦纶。强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、吸振性、自润滑性、成型性好，摩擦系数小，无毒无味，可在100℃以下使用。蠕变值大，导热性差，吸水性高，成型收缩率大。常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等。用于制造耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件，如轴承、机床导轨、齿轮、螺母及一些小型零件。也可用于制作高压耐油密封圈，或喷涂在金属表面作防腐、耐磨涂层，应用较

8、广。⑤聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)：俗称有机玻璃。透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在自然条件下老化发展缓慢，可在-60～100℃的温度范围内使用。不耐磨，脆性大，易溶于有机溶剂中，硬度不高，表面易擦伤。用于航空、仪器、仪表、汽车中的透明件和装饰件