《常用非金屬材料》

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1、第8章常用非金屬材料8.1高分子材料8.2陶瓷材料8.3復(fù)合材料知識(shí)窗——先進(jìn)陶瓷的精密注射成型自測(cè)習(xí)題8.1高分子材料8.1.1塑料1．塑料的組成塑料是以合成樹(shù)脂為主要成分，加入一些用來(lái)改善使用性能和工藝性能的添加劑而制成的高分子材料。樹(shù)脂的種類(lèi)、性能、數(shù)量決定了塑料的性能，因此，塑料基本上都是以樹(shù)脂的名稱命名的，例如聚氯乙烯塑料的樹(shù)脂就是聚氯乙烯。工業(yè)中用的樹(shù)脂主要是合成樹(shù)脂，如聚乙烯、聚氯乙烯等。添加劑的種類(lèi)較多，常用的主要有以下幾種：(1)填料。填料可使塑料具有所要求的某些物理化學(xué)性能，且能降低成本。用木屑、紙屑、石棉纖維、玻璃纖維等有機(jī)材料作填料，可增加塑料強(qiáng)度，例如酚醛樹(shù)脂中

2、加入木屑即是俗稱的電木。用高嶺土、滑石粉、氧化鋁、石墨、鐵粉、銅粉和鋁粉等無(wú)機(jī)物為填料，可使塑料具有較高的耐熱性、導(dǎo)熱性、耐磨性、耐蝕性等。(2)增塑劑。增塑劑用以增加樹(shù)脂的可塑性、柔軟性、流動(dòng)性，提高塑料的彈性、韌性和塑性，但會(huì)降低其強(qiáng)度和耐熱性。常用的增塑劑有磷酸酯類(lèi)化合物、甲酸酯類(lèi)化合物和氯化石蠟等。(3)穩(wěn)定劑(防老化劑)。穩(wěn)定劑可增加塑料對(duì)光、熱、氧等老化作用的抵抗力，延長(zhǎng)塑料的壽命。常用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽、環(huán)氧化合物等。(4)潤(rùn)滑劑。加入少量潤(rùn)滑劑可改善塑料成型時(shí)的流動(dòng)性和脫模性，使制品表面光滑美觀。常用的潤(rùn)滑劑有硬脂酸等。2.塑料的特性(1)質(zhì)輕、比強(qiáng)度高。塑料的密度為0.

3、9～2.2g/cm3，只有鋼鐵的1/8～1/4。泡沫塑料的密度約為0.01g/cm3。塑料的強(qiáng)度比金屬低，但比強(qiáng)度高。這對(duì)減輕機(jī)械產(chǎn)品的重量具有重要意義。(2)化學(xué)穩(wěn)定性好。塑料能耐大氣、水、堿、有機(jī)溶劑等的腐蝕。例如，聚四氟乙烯在沸騰的“王水”中仍很穩(wěn)定。(3)優(yōu)異的電絕緣性。塑料有良好的電絕緣性，介質(zhì)損耗小，其電絕緣性可與陶瓷、橡膠等絕緣材料相媲美。(4)減摩、耐磨性好。塑料的硬度低于金屬，但多數(shù)塑料的摩擦系數(shù)小，有些塑料(如聚四氟乙烯、尼龍等)具有自潤(rùn)滑性。因此，塑料可用于制作在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的某些零件。(5)消聲和吸振性好。塑料軸承和齒輪工作時(shí)平穩(wěn)無(wú)聲，大大減小了噪音污染。泡沫

4、塑料常被用作隔音材料。(6)成型加工性好。塑料有注射、擠壓、模壓、澆塑等多種成型方法，且工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高。(7)耐熱性差。多數(shù)塑料只能在100℃左右使用，少數(shù)品種可在200℃左右使用；易老化(因光、熱、載荷、水、堿、酸、氧等的長(zhǎng)期作用，使塑料變硬、變脆、開(kāi)裂等現(xiàn)象稱為老化)；導(dǎo)熱性差，約為金屬的1/500；熱膨脹系數(shù)大，約為金屬的3～10倍。3．常用塑料(1)熱塑性塑料。熱塑性塑料加熱時(shí)變軟、熔融，冷卻后變硬、固化，再加熱又可變軟、熔融，可反復(fù)成型，且基本性能不變。熱塑性塑料成型工藝簡(jiǎn)便，可直接經(jīng)注射、擠壓、吹塑成型，生產(chǎn)率高，其制品使用溫度低于120℃。常用的熱塑性塑料有以下幾種：①

5、聚乙烯(PE)：按生產(chǎn)工藝不同，分為高壓聚乙烯、中壓聚乙烯和低壓聚乙烯。高壓聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性高，柔軟性、絕緣性、透明性、耐沖擊性好，宜吹塑成薄膜、軟管、瓶等。低壓聚乙烯質(zhì)地堅(jiān)硬，耐磨性、耐蝕性、絕緣性好，適宜制作化工用管道、槽，電線、電纜包皮，承載小的齒輪、軸承等；又因其無(wú)毒，可制作茶杯、奶瓶、食品袋等。②聚氯乙烯(PVC)：分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。硬質(zhì)聚氯乙烯強(qiáng)度較高，絕緣性和耐蝕性好，耐熱性差，在-15～60℃的溫度范圍使用，用于化工耐蝕的結(jié)構(gòu)材料，如輸油管、容器、離心泵、閥門(mén)管件等，用途很廣。軟質(zhì)聚氯乙烯強(qiáng)度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，伸長(zhǎng)率大，絕緣性較好，在-15～60℃的溫度范圍使用，用于電

6、線、電纜的絕緣包皮，農(nóng)用薄膜，工業(yè)包裝等。因其有毒，不能包裝食品。③聚丙烯(PP)：密度小，是常用塑料中最輕的一種。強(qiáng)度、硬度、剛性、耐熱性均高于低壓聚乙烯，可在120℃以下長(zhǎng)期工作。絕緣性好，且不受濕度影響，無(wú)毒無(wú)味，但低溫脆性大，不耐磨，易老化，用于一般機(jī)械零件(如齒輪)，耐蝕件(如泵葉輪、化工管道、容器)，絕緣件(電視機(jī)、收音機(jī)、電扇、電機(jī)罩等殼體)，生活用具，醫(yī)療器械，食品和藥品包裝等。④聚酰胺(PA)：俗稱尼龍或錦綸。強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐蝕性、吸振性、自潤(rùn)滑性、成型性好，摩擦系數(shù)小，無(wú)毒無(wú)味，可在100℃以下使用。蠕變值大，導(dǎo)熱性差，吸水性高，成型收縮率大。常用的有尼龍6、尼

7、龍66、尼龍610、尼龍1010等。用于制造耐磨、耐蝕的某些承載和傳動(dòng)零件，如軸承、機(jī)床導(dǎo)軌、齒輪、螺母及一些小型零件。也可用于制作高壓耐油密封圈，或噴涂在金屬表面作防腐、耐磨涂層，應(yīng)用較廣。⑤聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)：俗稱有機(jī)玻璃。透光性、著色性、絕緣性、耐蝕性好，在自然條件下老化發(fā)展緩慢，可在-60～100℃的溫度范圍內(nèi)使用。不耐磨，脆性大，易溶于有機(jī)溶劑中，硬度不高，表面易擦傷。用于航空、儀器、儀表、汽車(chē)中的透明件和裝飾件