机械制造第九章优秀课件.ppt

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1、机械制造第九章第1页，本讲稿共53页 二、高分子材料的组成及结构二、高分子材料的组成及结构 1 1、组成元素、组成元素 主要由主要由C C、H H、O O、N N等轻元素组成，这等轻元素组成，这就决定了高分子材料的比重较小约为就决定了高分子材料的比重较小约为 0.9-2.0 0.9-2.0 相当于钢相当于钢铁比重的铁比重的1/4-1/71/4-1/7。2 2、高分子材料的获得、高分子材料的获得 高分子材料是由高分子化高分子材料是由高分子化合物组成。高分子化合物是由某些低分子化合物经聚合反合物组成。高分子化合物是由某些低分子化合物经聚合反应而获得的。应而获得的。高分子材料高分子材料:是以高分子化

2、合物为主要组分的材料。是以高分子化合物为主要组分的材料。化合物分子量小于化合物分子量小于500500时称为时称为低分子化合物低分子化合物,分子量大于分子量大于500500的化合物称为的化合物称为高分子化合物高分子化合物（高聚物）。（高聚物）。一般高分子化合物的分子量通常在一般高分子化合物的分子量通常在10103-3-10106 6。第2页，本讲稿共53页 加聚反应加聚反应 简单低分子简单低分子 聚合反应聚合反应 高分子聚合物高分子聚合物 缩聚反应缩聚反应例如例如 nCH2=CH2加热、压力、催化剂加热、压力、催化剂 CH2 CH2 n 单体单体：凡是可以聚合成大分子链的低分子化合物都称为单：凡

3、是可以聚合成大分子链的低分子化合物都称为单体。体。高分子聚合物是由无数个单体组成。高分子聚合物是由无数个单体组成。加聚反应加聚反应：不饱和键的单体，在一定条件下（加热、加压：不饱和键的单体，在一定条件下（加热、加压或催化剂）双键被打开，各单体聚合起来连成一条大分子连，或催化剂）双键被打开，各单体聚合起来连成一条大分子连，这种反应叫加聚反应。这种反应叫加聚反应。乙烯乙烯 聚乙烯聚乙烯 第3页，本讲稿共53页 聚合度（聚合度（n）：链节的重复次数称为聚合度。随聚合：链节的重复次数称为聚合度。随聚合度增加，其分子量增加，粘度、强度和硬度增加。度增加，其分子量增加，粘度、强度和硬度增加。高聚物形成大分

4、子连，由重复的链节构成。高聚物形成大分子连，由重复的链节构成。链节链节：大分子链中重复的结构单元称为链节。聚合前：大分子链中重复的结构单元称为链节。聚合前是单体，聚合后单体的双键打开成为链节。是单体，聚合后单体的双键打开成为链节。缩聚反应缩聚反应：单体相互反应结合成高分子化合物，同时生成：单体相互反应结合成高分子化合物，同时生成其他低分子物质（水、氨等）的反应叫缩聚反应。其他低分子物质（水、氨等）的反应叫缩聚反应。3、高聚物结构、高聚物结构 nC6H5OH+nHCHO C6H3OHCH2 n+nH2O苯酚苯酚 甲醛甲醛 酚醛酚醛 水水第4页，本讲稿共53页 高分子链的形状高分子链的形状：高分子

5、化合物的结构形状有，线型、支链型、：高分子化合物的结构形状有，线型、支链型、交联型。交联型。链节及链节内原子间都以共价键结合，则长链之间由分链节及链节内原子间都以共价键结合，则长链之间由分子间力结合。子间力结合。第5页，本讲稿共53页 分子链的排列状态：分子链的排列状态：一部分规则排列，另一部分不规一部分规则排列，另一部分不规则排列。则排列。分子链成规则排列的部分称为晶区。分子链成规则排列的部分称为晶区。聚合物中晶区所占的聚合物中晶区所占的百分数称为百分数称为结晶度结晶度，一般结晶型高聚物的结晶度为，一般结晶型高聚物的结晶度为30%-80%。高聚物的结晶高聚物的结晶度越高强度、刚度、度越高强度

6、、刚度、熔点越高，耐热性、熔点越高，耐热性、化学稳定性越好；化学稳定性越好；但弹性、冲击韧性但弹性、冲击韧性将下降。将下降。第6页，本讲稿共53页Tx 为脆化温度；为脆化温度；Tg为玻璃化温度；为玻璃化温度；Tf为粘流温度；为粘流温度；Td为分解为分解温度。温度。根据高聚物大根据高聚物大分子链结构和热运动分子链结构和热运动特点，线型无定形高特点，线型无定形高聚物在不同温度下表聚物在不同温度下表现出三种物理状态：现出三种物理状态：玻璃态、高弹态、玻璃态、高弹态、粘流态。粘流态。三、高聚物的物理状态和性能三、高聚物的物理状态和性能第7页，本讲稿共53页 1、玻璃态、玻璃态 当温度当温度Tg时高聚物

7、表现为非晶态固体，象玻璃一样，时高聚物表现为非晶态固体，象玻璃一样，故称玻璃态。故称玻璃态。由于温度低，高分子运动能量也低只能是链段和链节的微由于温度低，高分子运动能量也低只能是链段和链节的微小热振动以及链中链长和链角的弹性变形，弹性变形量一般小热振动以及链中链长和链角的弹性变形，弹性变形量一般Tg时，高聚物在外力作用下可产生较大的可逆时，高聚物在外力作用下可产生较大的可逆形变称为高弹形变，形变称为高弹形变，故呈高弹态，也呈橡胶态。故呈高弹态，也呈橡胶态。形变量可达形变量可达100%-1000%。变形的产生和恢复要比普弹。变形的产生和恢复要比普弹形变慢得多，高弹形变是由于大分子链段热运动的结果

8、，形变慢得多，高弹形变是由于大分子链段热运动的结果，此时分子链可以在卷曲状态和伸展状态之间。此时分子链可以在卷曲状态和伸展状态之间。当温度低于当温度低于Tx（脆化温度脆化温度）时高分子链的柔性消失，高聚时高分子链的柔性消失，高聚物变脆，失去使用价值。物变脆，失去使用价值。第9页，本讲稿共53页 3、粘流态、粘流态 大分子链开始粘性流动的状态。开始转变粘流态的温度大分子链开始粘性流动的状态。开始转变粘流态的温度称称粘流温度粘流温度，用，用Tf表示。表示。当温度当温度 Tf时，高聚物成为粘态熔体，熔体流动产生时，高聚物成为粘态熔体，熔体流动产生不可逆的永久变形，这时，大分子链的热运动以整链为不可逆

9、的永久变形，这时，大分子链的热运动以整链为运动单元，运动单元，它是高聚物成型加工的工艺状态它是高聚物成型加工的工艺状态（注射、拉挤、模（注射、拉挤、模压、吹塑成型等）。压、吹塑成型等）。第10页，本讲稿共53页 四、高分子材料的性能特点四、高分子材料的性能特点 1 1、高分子材料通常有一定的强度和弹性。其比强度一般高于、高分子材料通常有一定的强度和弹性。其比强度一般高于碳钢，可以作为工程结构材料用于工农业生产。碳钢，可以作为工程结构材料用于工农业生产。2 2、高分子材料以共价键结合，没有自由电子，所以耐蚀性和、高分子材料以共价键结合，没有自由电子，所以耐蚀性和绝缘性较好。绝缘性较好。3 3、由

10、于卷曲的大分子在声、热的作用下不易振动，具有隔、由于卷曲的大分子在声、热的作用下不易振动，具有隔热、隔音和减振的特性。热、隔音和减振的特性。4 4、高分子材料具有良好的可加工性，加温加压下可塑、高分子材料具有良好的可加工性，加温加压下可塑性极为优良，可以通过挤压、注射、冲压、焊接、粘接、和性极为优良，可以通过挤压、注射、冲压、焊接、粘接、和切削加工等方法制成各种制品。切削加工等方法制成各种制品。5 5、高分子材料与金属材料相比强度不高；刚度较低；、高分子材料与金属材料相比强度不高；刚度较低；不耐高温；不耐高温；线膨胀系数大，是钢铁的线膨胀系数大，是钢铁的1010倍；倍；第11页，本讲稿共53页

11、 五、高分子材料的老化及防止五、高分子材料的老化及防止 高分子材料高分子材料容易发生容易发生“老化老化”。在氧气、阳光、受热、在氧气、阳光、受热、机械力和微生物等长期作用下结构组成发生变化，失去机械力和微生物等长期作用下结构组成发生变化，失去弹性，变硬变脆，出现龟裂。弹性，变硬变脆，出现龟裂。这种现象称为老化这种现象称为老化。防止方法防止方法：加入各种防老化剂，表面处理（喷涂或镀上：加入各种防老化剂，表面处理（喷涂或镀上金属）合理的使用和科学的管理。金属）合理的使用和科学的管理。第12页，本讲稿共53页 六、高分子化合物的命名六、高分子化合物的命名 天然高分子化合物多用习惯俗称命名如羊毛、虫胶

12、、骨胶等。天然高分子化合物多用习惯俗称命名如羊毛、虫胶、骨胶等。人工合成的高分子化合物常用以下命名方法：人工合成的高分子化合物常用以下命名方法：1 1、以组成化合物的单体名称命名、以组成化合物的单体名称命名 简单结构简单结构：习惯于在单体名称前面加习惯于在单体名称前面加“聚聚”字，如聚乙烯、字，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲醛等。聚氯乙烯、聚甲醛等。复杂结构：习惯在单体后加树脂二字。如酚醛树脂、环复杂结构：习惯在单体后加树脂二字。如酚醛树脂、环氧树脂等。合成高分子化合物都可称为树脂，如聚乙烯树脂等。氧树脂等。合成高分子化合物都可称为树脂，如聚乙烯树脂等。2 2、以商品名称命名、以商品名称命名 如聚酯

13、的商品名称是涤纶，酚醛树脂称电木，聚甲基如聚酯的商品名称是涤纶，酚醛树脂称电木，聚甲基丙烯酸甲脂称有机玻璃。丙烯酸甲脂称有机玻璃。第13页，本讲稿共53页 一、塑料一、塑料 （一）塑料的组成（一）塑料的组成 塑料是以合成树脂为基础，在加入一些其他添加剂所组塑料是以合成树脂为基础，在加入一些其他添加剂所组成。成。1、合成树脂、合成树脂 是塑料的主要成分，其含量占是塑料的主要成分，其含量占40100，对，对塑料的性能起决定作用。塑料的性能起决定作用。2、添加剂、添加剂 为了改善塑料的性能而加入的其他物质。为了改善塑料的性能而加入的其他物质。添充剂添充剂（填料）：（填料）：主要起增强作用。例如木粉、

14、石英粉、各主要起增强作用。例如木粉、石英粉、各种金属粉末、棉布、石棉纤维及玻璃纤维等。种金属粉末、棉布、石棉纤维及玻璃纤维等。第二节常用高分子材料第二节常用高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料。这高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料。这里只介绍塑料和橡胶。里只介绍塑料和橡胶。第14页，本讲稿共53页 增塑剂增塑剂：增加树脂塑性和柔韧性的物质。：增加树脂塑性和柔韧性的物质。稳定剂：稳定剂：防止塑料在加热成形过程和使用过程中不易分解，防防止塑料在加热成形过程和使用过程中不易分解，防止老化，延长使用寿命。止老化，延长使用寿命。另外，根据不同要求，可以加入固化剂、发

15、泡剂、阻另外，根据不同要求，可以加入固化剂、发泡剂、阻燃剂，着色剂等。燃剂，着色剂等。第15页，本讲稿共53页 按受热后表现的性质分为：按受热后表现的性质分为：热塑性塑料热塑性塑料：指受热软化、冷却又变硬可以多次反复的：指受热软化、冷却又变硬可以多次反复的塑料。受热时结构基本不发生变化。塑料。受热时结构基本不发生变化。热固性塑料热固性塑料：在一定温度初次加热时会软化或熔融，并：在一定温度初次加热时会软化或熔融，并发生了结构的变化，冷却后塑料会固化成型，重新加热时不发生了结构的变化，冷却后塑料会固化成型，重新加热时不会再软化，软化和固化是不可逆的。会再软化，软化和固化是不可逆的。（二）塑料的分类

16、（二）塑料的分类 根据性能和应用分为：根据性能和应用分为：通用塑料通用塑料：产量大、用途广、价格低的常用塑料。产量大、用途广、价格低的常用塑料。工程塑料工程塑料：具有类似金属的机械性能、可以代替金属材：具有类似金属的机械性能、可以代替金属材料制造机器零件或结构件的塑料。料制造机器零件或结构件的塑料。特种塑料特种塑料：有特殊性能的塑料，如高耐蚀性，导磁塑料导：有特殊性能的塑料，如高耐蚀性，导磁塑料导电塑料、医用塑料等。电塑料、医用塑料等。第16页，本讲稿共53页 1 1、热塑性塑料、热塑性塑料 （1 1）聚酰胺（）聚酰胺（PAPA）商品名商品名尼龙尼龙，是最早发现的能承受载荷的热塑性，是最早发现

17、的能承受载荷的热塑性塑料，也是目前工业中应用最广泛的一种工程塑料。塑料，也是目前工业中应用最广泛的一种工程塑料。性能：性能：良好的综合性能，特别是有较高的良好的综合性能，特别是有较高的韧性，一定的强度，低的摩擦系数和良好的自润韧性，一定的强度，低的摩擦系数和良好的自润滑性。热稳定性较差，有一定的吸水性。滑性。热稳定性较差，有一定的吸水性。用途：用途：制造制造100 100 的轻载齿轮、蜗轮、轴承、的轻载齿轮、蜗轮、轴承、轴套等。轴套等。（三）常用的工程塑料（三）常用的工程塑料第17页，本讲稿共53页 （2 2）聚甲醛（）聚甲醛（POMPOM）甲醛单体聚合制得。熔点甲醛单体聚合制得。熔点1751

18、75度，密度度，密度1.41.4，结晶度为，结晶度为70-80%70-80%。是继聚酰胺之后发展起来的高结晶性的热塑性塑料。是继聚酰胺之后发展起来的高结晶性的热塑性塑料。性能：性能：具有优良的综合性能，疲劳强度在热塑性塑料是最高的。具有优良的综合性能，疲劳强度在热塑性塑料是最高的。有优良的耐磨性和自润滑性，可在有优良的耐磨性和自润滑性，可在-40-40100 100 长期工作，吸长期工作，吸水性小，具有好的耐水、耐油、耐化学腐蚀性和电绝缘性，水性小，具有好的耐水、耐油、耐化学腐蚀性和电绝缘性，但热稳定性差。但热稳定性差。用途：用途：可代替有色金属及其合金在汽车、机床、化工、可代替有色金属及其合

19、金在汽车、机床、化工、农机等部门制造轴承、齿轮、凸轮、管道等各种机械零件。农机等部门制造轴承、齿轮、凸轮、管道等各种机械零件。第18页，本讲稿共53页 （3 3）ABSABS塑料塑料 由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的三由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的三元共聚物元共聚物 ，又称，又称“塑料合金塑料合金”。熔点。熔点217217237237度密度度密度1.061.06。性能：性能：兼有丙烯腈的高硬度、高强度、耐油耐蚀；丁兼有丙烯腈的高硬度、高强度、耐油耐蚀；丁二烯的高弹性、高韧性；苯乙烯的绝缘性，着色性和成型加二烯的高弹性、高韧性；苯乙烯的绝缘性，着色性和成型加工性的优点。质坚

20、、性韧、刚性大。但是它不耐高温，不耐工性的优点。质坚、性韧、刚性大。但是它不耐高温，不耐燃，耐气候性也差。燃，耐气候性也差。用途：用途：制造齿轮、泵叶轮、轴承、方向盘、扶手等，制造齿轮、泵叶轮、轴承、方向盘、扶手等，电器工业中用作电讯器材、电话、收音机、电机外壳等。表电器工业中用作电讯器材、电话、收音机、电机外壳等。表面可以电镀一层金属，代替金属部件。面可以电镀一层金属，代替金属部件。第19页，本讲稿共53页 （4 4）聚四氟乙烯（）聚四氟乙烯（F-4F-4）分子结构中氟原子对称分布分子结构中氟原子对称分布，结晶度为，结晶度为55-75%55-75%，熔点为，熔点为327 327，密度，密度2

21、.12.12.32.3。在氟塑料中应用最广，产量最大，是结。在氟塑料中应用最广，产量最大，是结晶型热塑性塑料，晶型热塑性塑料，性能：性能：具有优良的耐化学蚀性，不受任何化学试剂侵蚀，具有优良的耐化学蚀性，不受任何化学试剂侵蚀，固有固有“塑料王塑料王”之称。它的热稳定性高，耐寒性好，可在之称。它的热稳定性高，耐寒性好，可在-180180250 250 长期使用。摩擦系数极低（长期使用。摩擦系数极低（0.040.04）并有自润滑性，）并有自润滑性，吸水性小，在潮湿条件下仍能保持良好的绝缘性，不易老化。但吸水性小，在潮湿条件下仍能保持良好的绝缘性，不易老化。但强度较低，加工成型性较差，在强度较低，加

22、工成型性较差，在390 390 释放有毒气体，成本高。释放有毒气体，成本高。用途：用途：用作减磨密封零件，如热垫圈、密封圈、自润滑轴承等，用作减磨密封零件，如热垫圈、密封圈、自润滑轴承等，化工用的耐蚀泵，反应器，高频电子仪器的高频电缆等，医疗上制化工用的耐蚀泵，反应器，高频电子仪器的高频电缆等，医疗上制作人工心肺装置，代用血管等。作人工心肺装置，代用血管等。第20页，本讲稿共53页 (5(5）聚甲基丙烯酸甲酯（）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMA）即有机玻璃）即有机玻璃 透光性、染色性优异，是重要的光学材料。以丙透光性、染色性优异，是重要的光学材料。以丙酮、氰化钠、甲醛、碳酸作为原料，先制成甲

23、基丙烯酸酮、氰化钠、甲醛、碳酸作为原料，先制成甲基丙烯酸甲酯，再经聚合反应而成。密度甲酯，再经聚合反应而成。密度1.181.18、是无机玻璃的一半。、是无机玻璃的一半。性能性能：具有优异的光学性能，透光率为：具有优异的光学性能，透光率为92%92%，比普通玻，比普通玻璃（透光率为璃（透光率为88%88%）高。强度高于无机玻璃，抗破碎能力是无）高。强度高于无机玻璃，抗破碎能力是无机玻璃的十倍。硬度低表面容易擦伤起毛，并溶于丙酮等有机机玻璃的十倍。硬度低表面容易擦伤起毛，并溶于丙酮等有机溶剂，导热性差，膨胀系数大使用温度不超过溶剂，导热性差，膨胀系数大使用温度不超过80 80。用途：用途：制造有一

24、定透明度和强度要求的零件如油杯，制造有一定透明度和强度要求的零件如油杯，窥孔玻璃，汽车，飞机的玻璃窗等。窥孔玻璃，汽车，飞机的玻璃窗等。第21页，本讲稿共53页 （6 6）聚氯乙烯（）聚氯乙烯（PVC PVC）由氯乙烯单体经聚合反应制得。熔点由氯乙烯单体经聚合反应制得。熔点130130150150度，密度度，密度1.11.11.31.3。是最早生产的产品之一，是产量大，成本低的通用。是最早生产的产品之一，是产量大，成本低的通用塑料。塑料。性能：性能：化学稳定性高，绝缘性好、阻燃、耐磨、具有化学稳定性高，绝缘性好、阻燃、耐磨、具有消声减振作用。成本低，加工容易，但耐热性差，冲击强度消声减振作用。

25、成本低，加工容易，但耐热性差，冲击强度低，有一定毒性。配料不同可以作成硬质和软质塑料。低，有一定毒性。配料不同可以作成硬质和软质塑料。用途：用途：硬质塑料机械强度高、耐蚀性好，主要用于化工设硬质塑料机械强度高、耐蚀性好，主要用于化工设备和各种耐蚀容器，可以代替不锈钢和铝材。软质塑料主要用备和各种耐蚀容器，可以代替不锈钢和铝材。软质塑料主要用于制造人造革和塑料用于日常生活和农业。于制造人造革和塑料用于日常生活和农业。第22页，本讲稿共53页 （7 7）聚乙烯（）聚乙烯（PEPE）由乙烯单体聚合反应制得。分为高压和低压两种。熔由乙烯单体聚合反应制得。分为高压和低压两种。熔点点130130（低压），

26、密度（低压），密度0.940.940.960.96。因为用途广，塑料中产。因为用途广，塑料中产量最大。量最大。性能：性能：高压聚乙烯密度较低，质地柔软，长期使用高压聚乙烯密度较低，质地柔软，长期使用温度温度8080。低压聚乙烯密度较高，质地刚硬，耐磨性、耐蚀性低压聚乙烯密度较高，质地刚硬，耐磨性、耐蚀性和绝缘性好。长期使用温度和绝缘性好。长期使用温度100100 用途：用途：高压用于薄膜、软管等高压用于薄膜、软管等 低压用于硬管、板材和小载荷的机械零件。低压用于硬管、板材和小载荷的机械零件。第23页，本讲稿共53页 2.2.热固性塑料热固性塑料 （1 1）酚醛塑料（）酚醛塑料（PFPF）由酚类

27、和醛类有机物反应得到的树脂（电木）。由酚类和醛类有机物反应得到的树脂（电木）。性能性能：有一定的机械强度，刚度大，制品尺寸稳定，：有一定的机械强度，刚度大，制品尺寸稳定，良好的耐热性，耐蚀性，良好的介电性能。良好的耐热性，耐蚀性，良好的介电性能。用途：用途：机械工业中用它制造齿轮、凸轮、皮带轮机械工业中用它制造齿轮、凸轮、皮带轮等。在电器工业中用它制造电器开关、插头、收音机等。在电器工业中用它制造电器开关、插头、收音机外壳等电器绝缘零件。外壳等电器绝缘零件。第24页，本讲稿共53页 （2 2）氨基塑料）氨基塑料 主要有脲甲醛塑料（主要有脲甲醛塑料（UFUF）。由尿素和甲醛缩聚合）。由尿素和甲醛

28、缩聚合成。成。性能性能：与酚醛塑料相似，但强度低，着色性好，：与酚醛塑料相似，但强度低，着色性好，表面光泽如玉，俗称表面光泽如玉，俗称“电玉电玉”，电绝缘性好。，电绝缘性好。用途用途：色彩鲜丽、外观漂亮的装饰品和各种：色彩鲜丽、外观漂亮的装饰品和各种电器绝缘件，日用器皿食具等。电器绝缘件，日用器皿食具等。第25页，本讲稿共53页 （3 3）环氧树脂（）环氧树脂（EPEP）分子中有环氧基结构的线形高分子化合物，由环氧氯丙分子中有环氧基结构的线形高分子化合物，由环氧氯丙烷和双酚烷和双酚A A（二酚基丙烷）缩聚合成（二酚基丙烷）缩聚合成 。加入固化剂，经固化。加入固化剂，经固化后成为热固性结构。后成

29、为热固性结构。性能：性能：机械强度高，有突出的尺寸稳定性和耐久性；机械强度高，有突出的尺寸稳定性和耐久性；能耐各种酸、碱和溶剂的侵蚀，能耐大多数霉菌的浸蚀，能耐各种酸、碱和溶剂的侵蚀，能耐大多数霉菌的浸蚀，在较宽的频率范围和温度范围内有良好的电绝缘性。在较宽的频率范围和温度范围内有良好的电绝缘性。用途：用途：广泛用于机械、电机、化工、航空、船舶、广泛用于机械、电机、化工、航空、船舶、汽车、建材各行业。用于制造塑料模具、精密量具、绝汽车、建材各行业。用于制造塑料模具、精密量具、绝缘器件等结构。也可用于制造压层塑料、浇注塑料等。缘器件等结构。也可用于制造压层塑料、浇注塑料等。另外，对各种物质有极好

30、的粘附力，有另外，对各种物质有极好的粘附力，有“万能胶万能胶”之称，之称，可以制造粘接剂。可以制造粘接剂。第26页，本讲稿共53页 二、橡胶二、橡胶 （一）橡胶的特性（一）橡胶的特性 高弹性高弹性：橡胶是一种具有高弹性的高分子材料：橡胶是一种具有高弹性的高分子材料,弹性可以弹性可以超过超过100%100%直达到直达到1000%1000%。很好的绝缘性和不透气，不透水。很好的绝缘性和不透气，不透水性。常用作弹性材料、密封材料、减振防震材料和传动性。常用作弹性材料、密封材料、减振防震材料和传动材料。材料。（二）橡胶的组成（二）橡胶的组成 1 1、生胶、生胶 按原料来源可分为天然橡胶和合成橡胶按原料

31、来源可分为天然橡胶和合成橡胶(未经未经硫化处理硫化处理)。2.2.橡胶添加剂橡胶添加剂 它是为了改善橡胶制品的各种性能而加它是为了改善橡胶制品的各种性能而加入的物质，主要有：硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、填充剂、入的物质，主要有：硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、填充剂、防老剂。防老剂。第27页，本讲稿共53页 （三）常用橡胶材料（三）常用橡胶材料 分为天然橡胶和合成橡胶。分为天然橡胶和合成橡胶。1 1、天然橡胶天然橡胶 天然橡胶是从橡胶树的胶乳制取的。天然橡胶是从橡胶树的胶乳制取的。性能：性能：天然橡胶有很好的弹性，弹性伸长率可高达天然橡胶有很好的弹性，弹性伸长率可高达1000%1000%，在，在0

32、-100 0-100 其回弹率可达其回弹率可达85%85%以上。经硫化处理后抗以上。经硫化处理后抗拉强度提高，耐磨性、耐蚀性、介电性、耐低温性及加工拉强度提高，耐磨性、耐蚀性、介电性、耐低温性及加工工艺性都很好。工艺性都很好。耐油和耐溶剂及耐臭氧老化性差，不耐高温，使用温耐油和耐溶剂及耐臭氧老化性差，不耐高温，使用温度为度为-70-100-70-100。用途用途：制造轮胎、胶带、胶管及胶鞋等：制造轮胎、胶带、胶管及胶鞋等第28页，本讲稿共53页 2 2、合成橡胶合成橡胶 （1)1)丁苯橡胶（丁苯橡胶（SBRSBR）由丁二烯和苯乙烯共聚而成，约占合成橡胶的由丁二烯和苯乙烯共聚而成，约占合成橡胶的

33、80%80%。性能：性能：耐磨性、耐热性和抗老化性都很好，其耐磨性耐磨性、耐热性和抗老化性都很好，其耐磨性超过了天然橡胶超过了天然橡胶 。根据苯乙烯的百分含量主要有丁苯。根据苯乙烯的百分含量主要有丁苯-10-10、丁苯丁苯-30-30、丁苯、丁苯-50-50等，苯乙烯的含量越多橡胶的硬度、等，苯乙烯的含量越多橡胶的硬度、耐磨性、耐蚀性越高，但弹性和耐寒性越低。丁苯橡胶耐磨性、耐蚀性越高，但弹性和耐寒性越低。丁苯橡胶强度较低，成型性较差。通常可以任何比例与天然橡胶强度较低，成型性较差。通常可以任何比例与天然橡胶混合使用。混合使用。用途：用途：制造轮胎、胶管及胶鞋等制造轮胎、胶管及胶鞋等第29页，

34、本讲稿共53页 (2(2）顺丁橡胶（）顺丁橡胶（BRBR）是由丁二烯聚合而成是由丁二烯聚合而成.性能：性能：弹性是目前各种橡胶中最好的品种。耐磨性比天弹性是目前各种橡胶中最好的品种。耐磨性比天然橡胶高然橡胶高30%30%左右。耐寒性也好。但是加工性不好、抗撕裂左右。耐寒性也好。但是加工性不好、抗撕裂性差。性差。用途：用途：主要用于制作轮胎、三角带、耐热胶管、减震器主要用于制作轮胎、三角带、耐热胶管、减震器刹车皮碗等。刹车皮碗等。（3 3）丁腈橡胶（）丁腈橡胶（NBRNBR）是丁二烯和丙烯腈的共聚物，是丁二烯和丙烯腈的共聚物，是特种橡胶中产量最大的品种。是特种橡胶中产量最大的品种。性能：性能：耐

35、油性好、高的耐磨性、耐热性、耐水性、气密性、耐油性好、高的耐磨性、耐热性、耐水性、气密性、和抗老化性。但电绝缘性、耐寒性、耐酸性差。和抗老化性。但电绝缘性、耐寒性、耐酸性差。用途：用途：各种耐油制品，如耐油胶管、贮油槽、油封等。各种耐油制品，如耐油胶管、贮油槽、油封等。第30页，本讲稿共53页 （4 4）氯丁橡胶（）氯丁橡胶（CRCR）由氯丁二烯单体聚合而成，即可作通用橡胶又由氯丁二烯单体聚合而成，即可作通用橡胶又可作为特殊橡胶使用。可作为特殊橡胶使用。性能：性能：断裂强度高、延伸率大、弹性好、耐油、耐断裂强度高、延伸率大、弹性好、耐油、耐酸、耐热、不燃烧、不透气，有酸、耐热、不燃烧、不透气，

36、有“万能橡胶万能橡胶”之称，但耐之称，但耐寒性差、密度大、成本高。寒性差、密度大、成本高。用途：用途：制作高速运转的三角皮带、地下矿井的运输带、制作高速运转的三角皮带、地下矿井的运输带、在在400 400 以下使用的耐热运输带。石油化工中输送腐蚀以下使用的耐热运输带。石油化工中输送腐蚀物质和输油的胶管及各种垫圈。作金属、皮革、木材、纺物质和输油的胶管及各种垫圈。作金属、皮革、木材、纺织品的胶粘剂，及海底电缆的绝缘层。织品的胶粘剂，及海底电缆的绝缘层。第31页，本讲稿共53页 （5 5）硅橡胶）硅橡胶 由二甲基硅氧烷与有机硅单体共聚而成，属于特种由二甲基硅氧烷与有机硅单体共聚而成，属于特种橡胶。

37、橡胶。性能：性能：稳定性高，耐高低温和低温，可在稳定性高，耐高低温和低温，可在-100 -100 350 350 范围内保持良好弹性。有良好的绝范围内保持良好弹性。有良好的绝缘性和抗老化性。无毒、无味有较好的气透性。但其缘性和抗老化性。无毒、无味有较好的气透性。但其强度较低和耐磨性较低，不耐酸、碱，价格贵。强度较低和耐磨性较低，不耐酸、碱，价格贵。用途：用途：制造各种耐高、低温的橡胶制品，如耐热制造各种耐高、低温的橡胶制品，如耐热密封垫圈，耐高温电线的绝缘层等。密封垫圈，耐高温电线的绝缘层等。第32页，本讲稿共53页 （6 6）氟橡胶）氟橡胶 主链上和侧链上即有碳原子也有氟原子的聚合物。主链上

38、和侧链上即有碳原子也有氟原子的聚合物。性能：性能：由于含有键能很高的碳氟键，因此氟橡胶由于含有键能很高的碳氟键，因此氟橡胶具有很高的化学稳定性，在酸、碱、强氧化剂中的耐具有很高的化学稳定性，在酸、碱、强氧化剂中的耐蚀能力居各类橡胶之首。强度硬度较高，耐蚀能力居各类橡胶之首。强度硬度较高，耐 高温，耐高温，耐油、耐老化性能也很好。但耐寒性、加工性较差，价油、耐老化性能也很好。但耐寒性、加工性较差，价格较贵。格较贵。用途：用途：是军工和尖端技术中的高级密封件、高是军工和尖端技术中的高级密封件、高真空密封件和化工设备中的里衬等不可少的重要橡真空密封件和化工设备中的里衬等不可少的重要橡胶材料。胶材料。

39、第33页，本讲稿共53页 一、陶瓷的成分和结构一、陶瓷的成分和结构 1 1、主要成分、主要成分：SiOSiO2 2 Al Al2 2O O3 3 ZrOZrO2 2 Fe Fe2 2O O3 3 TiO TiO2 2 CaO CaO MgO NaMgO Na2 2O PbO O PbO 等。还有人工合成的等。还有人工合成的SiSi3 3N N4 4 SiC BN SiC BN等。等。原料来自天然硅酸盐矿如黏土、石英、长石、或人原料来自天然硅酸盐矿如黏土、石英、长石、或人工合成的粒状原料，包括氧化物、碳化物、氮化物等为原工合成的粒状原料，包括氧化物、碳化物、氮化物等为原料，料，经粉碎经粉碎-配制

40、配制-制坯制坯-成型成型-烧结而制成烧结而制成，它是多相的固体，它是多相的固体材料。材料。第三节陶瓷材料第三节陶瓷材料 陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性好，在现代陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性好，在现代工业中广泛应用。尤其是优异的高温性能，是其他才料不可工业中广泛应用。尤其是优异的高温性能，是其他才料不可比拟的。超耐热合金最高使用温度为比拟的。超耐热合金最高使用温度为11001100，而陶瓷材料可，而陶瓷材料可以达到以达到16001600。第34页，本讲稿共53页 2 2、相结构、相结构 陶瓷的显微组织由晶相、玻璃相和气相组成陶瓷的显微组织由晶相、玻璃相和气相组成 （1 1）晶相

41、）晶相 晶相是陶瓷的主要组成相，由离子键和晶相是陶瓷的主要组成相，由离子键和共价键结合。共价键结合。晶相通常具有氧化物结构和硅酸盐结构晶相通常具有氧化物结构和硅酸盐结构。氧化物结构氧化物结构：尺寸较大的氧负离子构成密排六：尺寸较大的氧负离子构成密排六方或面心立方，尺寸较小的金属正离子填充在其空方或面心立方，尺寸较小的金属正离子填充在其空隙内。隙内。硅酸盐结构硅酸盐结构：四个氧原子构成四面体，硅原子在其：四个氧原子构成四面体，硅原子在其中心。中心。第35页，本讲稿共53页 （3 3）气相）气相 是陶瓷中的气孔，它使陶瓷密度是陶瓷中的气孔，它使陶瓷密度减小，强度降低，电击穿能力下降，绝缘性能降减小

42、，强度降低，电击穿能力下降，绝缘性能降低。故应尽量降低气孔率，普通陶瓷气孔率为低。故应尽量降低气孔率，普通陶瓷气孔率为5%-5%-10%10%，特种陶瓷气孔率在，特种陶瓷气孔率在5%5%以下。但是轻质和保温以下。但是轻质和保温陶瓷要求密度小和绝热性好时应增加气孔率，有时可陶瓷要求密度小和绝热性好时应增加气孔率，有时可高达高达60%60%。（2 2）玻璃相）玻璃相 是一种非晶态相，是一种非晶态相，主要玻璃相是主要玻璃相是SiOSiO2 2。其作用。其作用是粘结分散的晶相，抑制晶相的晶粒长大，是粘结分散的晶相，抑制晶相的晶粒长大，降降低烧结温度和填充气孔空隙等，但玻璃相的熔点低烧结温度和填充气孔空

43、隙等，但玻璃相的熔点低热稳定性差，故工业陶瓷中玻璃相控制在低热稳定性差，故工业陶瓷中玻璃相控制在20%-20%-40%40%。第36页，本讲稿共53页 二、陶瓷的性能二、陶瓷的性能 硬而脆：硬而脆：一般具有很高的弹性模量和硬度。实际抗拉一般具有很高的弹性模量和硬度。实际抗拉强度都较低，抗压强度大于抗拉强度，冲击韧性值很低，强度都较低，抗压强度大于抗拉强度，冲击韧性值很低，是脆性材料。是脆性材料。耐高温：耐高温：陶瓷材料熔点高，在高温下不氧化、抗蠕变能陶瓷材料熔点高，在高温下不氧化、抗蠕变能力强，适于作高温材料。导热率很低，热胀系数较小，抗热震力强，适于作高温材料。导热率很低，热胀系数较小，抗热

44、震能力低。能力低。耐腐蚀：耐腐蚀：结构稳定，不易老化，抗酸碱盐的浸蚀，结构稳定，不易老化，抗酸碱盐的浸蚀，化学稳定性较高。化学稳定性较高。绝缘性好：绝缘性好：一般有良好的电绝缘性，少数陶瓷有半一般有良好的电绝缘性，少数陶瓷有半导体性能。导体性能。第37页，本讲稿共53页 2、特种陶瓷、特种陶瓷 是采用人工合成的原料烧结成的现代陶瓷，具有特殊优良是采用人工合成的原料烧结成的现代陶瓷，具有特殊优良的性能，如耐高温陶瓷、高强度陶瓷、高耐磨陶瓷、耐蚀陶瓷、的性能，如耐高温陶瓷、高强度陶瓷、高耐磨陶瓷、耐蚀陶瓷、压电陶瓷、介电陶瓷、光学陶瓷、磁性陶瓷、生物陶瓷、半导压电陶瓷、介电陶瓷、光学陶瓷、磁性陶瓷

45、、生物陶瓷、半导体陶瓷等。体陶瓷等。按化学成分组成分：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属按化学成分组成分：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属陶瓷。陶瓷。三、常用的陶瓷材料三、常用的陶瓷材料 1 1、普通陶瓷、普通陶瓷 是用天然原料烧结而成的传统陶瓷。种类多产量大质是用天然原料烧结而成的传统陶瓷。种类多产量大质地坚硬，耐地坚硬，耐1200 1200 高温，具有良好的耐蚀性、电绝缘性和加工高温，具有良好的耐蚀性、电绝缘性和加工成型性，成本低，但强度较低。成型性，成本低，但强度较低。用途：日用陶瓷、电器、化工、建筑等工业部门。用途：日用陶瓷、电器、化工、建筑等工业部门。第38页，本讲稿共53页 （1 1）氧

46、化铝陶瓷（氧化铝陶瓷（AlAl2 2O O3 3）性能性能：其强度高于普通陶瓷：其强度高于普通陶瓷2-32-3倍，甚至倍，甚至5-65-6倍，抗拉强度可达倍，抗拉强度可达250Mpa250Mpa，硬度很高，可达，硬度很高，可达HRC90HRC90，能在，能在16001600高温下长期工作。耐磨性很高、耐蚀高温下长期工作。耐磨性很高、耐蚀性强、良好的电绝缘性。但脆性大、抗热震能力差。性强、良好的电绝缘性。但脆性大、抗热震能力差。用途：用途：制造高速切削刀具、内燃机的火花塞、制造高速切削刀具、内燃机的火花塞、耐磨耐蚀的农用水泵、石油化工用的密封环、高温耐磨耐蚀的农用水泵、石油化工用的密封环、高温热

47、电偶套管，各种耐磨零件，如金属拉丝模，也是热电偶套管，各种耐磨零件，如金属拉丝模，也是制造电炉和各种高温炉的良好材料。制造电炉和各种高温炉的良好材料。第39页，本讲稿共53页 （2 2）氮化硅陶瓷（氮化硅陶瓷（SiSi3 3N N4 4）性能：性能：SiSi3 3N N4 4是共价键化合物，原子间结合很牢是共价键化合物，原子间结合很牢固，故化学稳定性好，硬度高，其显微硬度高达固，故化学稳定性好，硬度高，其显微硬度高达HV32000HV32000。加工性能好，成品精度高、烧结变形。加工性能好，成品精度高、烧结变形小，较高的强度，比重小摩擦系数只有小，较高的强度，比重小摩擦系数只有0.1-0.20

48、.1-0.2，抗蚀性能好，其抗热震能力是陶瓷中最强的。，抗蚀性能好，其抗热震能力是陶瓷中最强的。用途：用途：广泛的用于农业、化工、机械和国防尖广泛的用于农业、化工、机械和国防尖端技术，主要用于制造耐高温、耐蚀、耐磨而形状复端技术，主要用于制造耐高温、耐蚀、耐磨而形状复杂的零件如高速切削工具、高温轴承和耐磨轴承，热杂的零件如高速切削工具、高温轴承和耐磨轴承，热电偶套管等。电偶套管等。第40页，本讲稿共53页 （3 3）碳化硅陶瓷（碳化硅陶瓷（SiCSiC）性能：性能：SiCSiC也是共价键结合晶体，键能高，很稳也是共价键结合晶体，键能高，很稳定。高温强度好，导热性能好，抗热震能力强耐磨性定。高温

49、强度好，导热性能好，抗热震能力强耐磨性高，耐放射性元素的照射。高，耐放射性元素的照射。用途：用途：可用于火箭尾喷管和喷嘴，浇注金属的浇可用于火箭尾喷管和喷嘴，浇注金属的浇道口，制造热交换器，核燃料的包装密封材料等。道口，制造热交换器，核燃料的包装密封材料等。第41页，本讲稿共53页 （4 4）氮化硼陶瓷（氮化硼陶瓷（BNBN）性能：性能：BN BN 也是共价键晶体，六方结构，具有良好的耐热也是共价键晶体，六方结构，具有良好的耐热性，高温绝缘性，在性，高温绝缘性，在20002000 仍是绝缘体。导热性好，其导热仍是绝缘体。导热性好，其导热性与不锈钢相当，是良好的散热材料。膨胀系数小，比金属和性与

50、不锈钢相当，是良好的散热材料。膨胀系数小，比金属和其它陶瓷低得多。硬度较其它陶瓷低，可进行切削加工，并有其它陶瓷低得多。硬度较其它陶瓷低，可进行切削加工，并有自润滑性，自润滑性，用途：用途：制造熔炼半导体的坩埚，半导体散热绝缘零制造熔炼半导体的坩埚，半导体散热绝缘零件，高温绝缘材料，高温轴承，玻璃成型模具等，件，高温绝缘材料，高温轴承，玻璃成型模具等，立方立方BNBN 可用于磨料和金属切削刀具。可用于磨料和金属切削刀具。BN BN 用碱金属或碱土金属为触媒，在用碱金属或碱土金属为触媒，在1500-20001500-2000，6000-6000-9000MPa9000MPa的压力下转变为立方的压