7第七章非金属材料汇总优秀PPT.ppt

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1、第七章第七章 非金属材料非金属材料第七章 非金属材料及其它材料非金属材料及其它材料 概述概述第一节第一节 高分子材料高分子材料 其次节其次节 陶瓷材料陶瓷材料 第三节第三节 复合材料复合材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料 概概 述述 非非金金属属材材料料通通常常是是指指除除金金属属材材料料以以外外的的金金属属材材料料.概概括括起起来来可可分分为为无无机机非非金金属属材材料料和和有有机机非非金属材料两大类金属材料两大类.随随着着科科学学技技术术的的发发展展，各各种种机机械械系系统统不不仅仅要要求求具具有有足足够够的的力力学学性性能能,而而且且还还要要求求具具有有牢牢靠靠性性高高、多多功

2、功能能化化、微微型型化化和和智智能能化化等等特特性性。要要实实现现这这一一目目标标不不仅仅要要接接受受以以强强度度指指标标为为主主的的结结构构材材料料，而而且且还还必必需需接接受受具具有有特特殊殊物物理理、化化学学等等性性能能的的其其它工程材料，如功能材料和纳米材料等。它工程材料，如功能材料和纳米材料等。本本章章将将分分别别介介绍绍一一些些工工程程上上常常用用的的非非金金属属材材料及其应用，以及复合材料和一些其它工程材料。料及其应用，以及复合材料和一些其它工程材料。第一节第一节 高分子材料高分子材料v如前面章节所介绍的，高分子化合物是由低分子化合物组成，是大量低分子的聚合物,因相对分子量很大,

3、故称之为高分子化合物或高聚物.v 高分子化合物中的原子彼此主要是以共价键形式连接的.v 高分子物质分自然和人工合成两大类,自然高分子物质有蚕丝、羊毛、纤维素、自然橡胶以及存在与生物组织中的淀粉、蛋白质.工程上的高分子物质主要指塑料、橡胶和纤维这三大合成材料为主.第一节第一节 高分子材料高分子材料一、高分子化合物的合成一、高分子化合物的合成 高分子化合物的合成就是把低分子化合物高分子化合物的合成就是把低分子化合物(单体单体)聚合起来形成高分子化合物的过程聚合起来形成高分子化合物的过程.合成反应主合成反应主要有两种要有两种加聚反应和缩聚反应加聚反应和缩聚反应.一一)加聚反应加聚反应 在加热、光照或

4、化学引发剂作用下在加热、光照或化学引发剂作用下,由很多相由很多相同或不同的不饱和低分子化合物、环状化合物开同或不同的不饱和低分子化合物、环状化合物开环相互连接形成大分子的反应叫做加聚反应环相互连接形成大分子的反应叫做加聚反应,其其产物叫加聚物产物叫加聚物.在加聚反应过程中在加聚反应过程中,没有低分子产物的析出没有低分子产物的析出,而且而且生产的聚合物与原料具有相同的化学组成生产的聚合物与原料具有相同的化学组成.加聚加聚反应是目前高分子合成工业的基础反应是目前高分子合成工业的基础.常见的加聚常见的加聚反应见表反应见表7-17-1所示所示.第一节第一节 高分子材料高分子材料二二)缩聚反应缩聚反应

5、在加热或催化剂作用下在加热或催化剂作用下,由很多相同或不由很多相同或不同的低分子化合物相互混合同的低分子化合物相互混合,发生化合反应发生化合反应得到高分子化合物得到高分子化合物,同时析出某些低分子的同时析出某些低分子的过程叫做缩聚反应过程叫做缩聚反应,所生产的聚合物叫缩聚所生产的聚合物叫缩聚物物.缩聚物的成分与单体不同缩聚物的成分与单体不同,缩聚反应要比缩聚反应要比加聚反应困难的多加聚反应困难的多.第一节第一节 高分子材料高分子材料二、高分子化合物的分类及命名二、高分子化合物的分类及命名 1 1、高分子化合物的分类、高分子化合物的分类高分子化合物的分类见表高分子化合物的分类见表7-27-2。2

6、 2、高分子化合物的命名、高分子化合物的命名 常常用用高高分分子子材材料料的的名名称称接接受受习习惯惯命命名名法法,即即在在原原料料单单体体前前加加“聚聚”字字,如如聚聚乙乙烯烯聚聚卤卤乙乙烯烯等等,也也有有一一些些是是在在原原料料名名称称后后加加“树树脂脂”二二字字,如如酚酚醛醛树树脂脂,脲脲醛醛树树脂脂等等.有有很很多多高高分分子子材材料料接接受受商商业业名名称称,没没有有统统一一的的命命名名规规则则.有有时时为为了了简简化化,常常用用英英文所写文所写,如聚乙烯用如聚乙烯用PF,PF,聚卤乙烯用聚卤乙烯用PVCPVC等等.第一节第一节 高分子材料高分子材料三、塑料三、塑料 塑塑料料是是以以

7、树树脂脂为为主主要要成成分分的的有有机机高高分分子子固固体体材材料料.它它在在确确定定的的温温度度和和压压力力下下具具有有可可塑塑性性,能能塑塑制制成成确确定定形形态态的的制制品品,且且在在常常温温下能保持形态不变下能保持形态不变,因而得名为因而得名为“塑料塑料”.”.一一)塑料的组成塑料的组成 1.1.合成树脂合成树脂 2.2.填料或增加材料填料或增加材料 3.3.固化剂固化剂4.4.增塑剂增塑剂 5.5.稳定剂稳定剂 6.6.阻燃剂阻燃剂第一节第一节 高分子材料高分子材料二)塑料的分类 塑料的种类繁多,常用的分类方法有两种:1.按塑料受热后的性质进行分类 1)热塑性塑料 2)热固性塑料 2

8、.按塑料的功能分类 1)通用塑料 2)工程塑料 3)特种塑料第一节第一节 高分子材料高分子材料三)塑料的特性 1.质量轻、比强度高 2.良好的耐蚀性能 3.优异的电气绝缘性能4.突出的减摩、耐磨和自润滑性能5.优良的消音吸振性 6.易成型加工7.其它特殊性能四)常用工程塑料及应用1.有机玻璃热塑性塑料2.ABS热塑性塑料3.尼龙(锦纶)热塑性塑料第一节第一节 高分子材料高分子材料4.聚甲醛(POM)热塑性塑料5.聚碳酸酯(双酚A型PC)热塑性塑料6.聚砜(双酚A型PSF)热塑性塑料7.氟塑料热塑性塑料8.卤化聚醚热塑性塑料9.聚酰亚胺热塑性塑料10.常用热固性塑料包括酚醛塑料(PF)、环氧塑料

9、、有机硅塑料、DAP及DAIP、聚二苯醚、钙塑材料等.第一节第一节 高分子材料高分子材料四、橡胶四、橡胶 橡橡胶胶和和塑塑料料一一样样,也也是是一一种种有有机机高高分分子子材材料料.它它与与塑塑料料的的区区分分在在于于在在很很宽宽的的温温度度范范围围内内处处于于高高弹弹性性状状态态,因因而而其其独独特特的的性性能能就就是是具具有有高高弹弹性性,对对它它施施加加不不大大的的外外力力就就可可产产生生很很大大的的变变形形,外外力力一一去掉又能很快的复原原状去掉又能很快的复原原状.大大部部分分橡橡胶胶是是二二烯烯类类化化合合物物的的高高聚聚物物,平平均均相相对对分分子子质质量量在在二二十十万万以以上上

10、.未未加加协协作作剂剂、未未经经硫硫化的橡胶称为生胶化的橡胶称为生胶.橡橡胶胶依依据据来来源源可可分分为为自自然然橡橡胶胶和和合合成成橡橡胶胶两两大大类类.合合成成橡橡胶胶依依据据其其运运用用性性又又分分为为合合成成橡橡胶胶和和特特种种合合成成橡橡胶胶.其其分分类类和和表表示示符符号号如如图图7171所所示示.常常用用橡橡胶品种的性能特点及应用见表胶品种的性能特点及应用见表7373所示所示第一节第一节 高分子材料高分子材料五、合成纤维五、合成纤维 合合成成纤纤维维是是指指以以石石油油、自自然然气气、煤煤及及农农副副产产品品等等作作为为原原料料,经经过过化化学学合合成成方方法法而而得得到到的的化

11、化学学纤纤维维.依依据据用用途途不不同同分分为为一一般般合合成成纤纤维维和和特特种合成纤维两大类种合成纤维两大类.常常见见的的一一般般合合成成纤纤维维以以锦锦纶纶、涤涤纶纶、晴晴纶纶、维维纶纶、卤卤纶纶和和丙丙纶纶六六大大纶纶为为主主,占占到到合合成成纤纤维维总总产产量的量的90%90%以上以上.其特性和用途见表其特性和用途见表7-4.7-4.特特种种纤纤维维的的品品种种较较多多,而而且且还还在在不不断断发发展之中展之中.第一节第一节 高分子材料高分子材料六、粘接剂六、粘接剂 作作为为一一门门独独立立的的边边缘缘科科学学技技术术,粘粘接接技技术术在在航航空空工工业业、汽汽车车工工业业等等方方面

12、面显显示示出出了了巨巨大大的的潜潜力力,而而粘粘接接剂剂也也已已经经成成为为各各行行各各业业不不行行缺缺少少的的重重要要原原材材料之一料之一.粘粘接接剂剂一一般般由由几几种种材材料料组组成成.通通常常依依据据固固化化形形式式可分为三类可分为三类:溶剂型、反应型、热熔型溶剂型、反应型、热熔型 粘粘接接剂剂品品种种及及其其繁繁多多,成成分分特特殊殊困困难难,大大致致的的种种类类如表如表7-27-2所示所示.其次节其次节 陶瓷材料陶瓷材料一.陶瓷的概念 陶瓷是指用各种粉状原料做成确定形态后,在高温窑炉中烧制而成的一种无机非金属固体材料.传统意义上的陶瓷仅指陶器和瓷器;目前陶瓷一词是对无机非金属材料的

13、总称,泛指以离子键结合的物质.二.陶瓷的特性和分类 1.陶瓷的特性 硬度高、抗压强度大、耐高温、不怕氧化和腐蚀、隔热和绝缘性能好等,确定是质脆,经不起敲打碰撞,难修复、成型精度差、转配连接性能不良等.其次节其次节 陶瓷材料陶瓷材料2.陶瓷的分类 陶瓷材料的分类方法尚无统一方案,依据近代陶瓷的含义,陶瓷材料被分为四类.如图7-3所示.三.工业陶瓷材料 1.一般工业陶瓷 2.耐酸陶瓷 3 高温陶瓷 4.透亮瓷 5.电解陶瓷 6.金属陶瓷第三节第三节 复合材料复合材料一.概述 复合材料一般是指为了达到某些特殊性能要求而将两种或两种以上物理、化学性质不同的物质,经人工组合而得到的多相固体材料.它可以改

14、善或克服组成材料的弱点,充分发挥它们的优点.复合材料开拓了一条创建材料的新途径,已经在很多工业和技术部门中引起了极大的重视.第三节第三节 复合材料复合材料二.复合材料的组成和分类 复合材料由基体相和增加相两大类相组成.复合材料的种类繁多,常见的分类方法有以下三种:1)依据基体类型分,可分为金属基复合材料、树脂基复合材料、无机非金属基复合材料2)以增加纤维类型分,分为碳纤维增加复合材料、玻璃纤维复合材料、复合纤维复合材料、混杂纤维复合材料3)以增加物外形分,可分为连续纤维增加复合材料、纤维织物或片状材料增加复合材料、短纤维增加复合材料、粒状填料复合材料.第三节第三节 复合材料复合材料二.复合材料

15、的性能 复合材料的性能的性能不仅取决于基体和增加体的类型和性质,还取决于增加体的形态、大小及在基体中的含量和分布、排列方式,除此之外,还与基体和增加体之间的结合性能有关.复合材料一般具有如下性能:1.高比强度和高比刚度 2.耐乏累性高 3.抗断裂实力强 4.减震实力强 5.高温性能好,抗蠕变实力强 6.其它性能第三节第三节 复合材料复合材料四.常用复合材料及应用 1.玻璃钢 2.碳纤维复合材料 3.硼纤维复合材料 4.金属纤维复合材料 5.晶须复合材料第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v一、功能材料v所谓功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和生物性能及其转化的功能，用以实

16、现对信息和能量的感受、计测、显示限制和转化为主要目的的非结构性高新材料。有时也把只有特殊力学性能的材料包括在功能材料之内。第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v功能材料的分类方法很多，目前尚无公认的统一方法，通常的分类见表7-11。v功能材料的特点：v 1.多功能化 v 2.材料与元件一体化v 3.制造和应用的高技术性，性能和质量的高精密性和高稳定性v4.材料形态多样性第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v下面简洁介绍几种常见的功能材料。v（一）电功能材料v 1、导电材料 v导电材料主要包括：常用导电金属材料、厚膜与薄膜导体布线材料、导电高分子材料、超导电材料等。v 2、电阻材料 v3、电

17、接点材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v（二）磁功能材料 v1、软磁材料 v2、硬磁材料（永磁材料）v3、信息磁材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v（三）热功能材料 v 1、膨胀材料 v 2、形态记忆材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v（四）其他功能材料v 1、光敏材料v 2、贮氢材料 v 3、光纤材料 v 4、隐形材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料 二、纳米材料一）概述 纳米是一种度量单位，1纳米（nm）等于10-9米，即百万分之一毫米、十亿分之一米。1nm相当于头发丝直径的10万分之一。1纳米大约是3-4个原子排列在一起的宽度。广义地说，所谓纳米材料

18、，是指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其纳米颗粒的大小不应超过100纳米，而通常状况下不应超过10纳米。目前，国际上将处于1-100nm纳米尺度范围内的超微颗粒及其致密的聚集体，以及由纳米微晶所构成的材料，统称为纳米材料，包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。第四节第四节 其它工程材料其它工程材料 二）纳米材料的分类目前，依据材料的形态，纳米材料可分为：纳米颗粒型材料、纳米固体材料、颗粒膜材料和纳米磁性液体材料等四种.纳米颗粒型材料.纳米固体材料.颗粒膜材料.纳米磁性液体材料 第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v三）纳米科学与技术的应用v由于纳米固体材料具有独特的性能，因此在各个领域具有特殊广泛的应用。科学家预言，纳米时代的到来不会很久，它在将来的应用将远远超过计算机工业，并成为将来信息时代的核心。第四节第四节 其它工程材料其它工程材料v1.在化工与精细化工领域的应用 v2.在生物工程上的应用 v3.在陶瓷领域的应用 v4.在微电子学上的应用v5.在医学上的应用