非金属材料概况.pptx

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1、橡胶玻璃摩擦材料塑料陶瓷复合材料第1页/共46页现代生活中的高分子材料橡胶第2页/共46页高弹性：在外力作用下具有较大的弹性形变，最高可达1000%，除去外力后变形很快恢复；柔软性好、硬度低；还具有高分子材料的共性：粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小。一、橡胶的特征大分子构象变化带来的熵弹性。第3页/共46页（1）天然橡胶的发现和利用二、橡胶的发展历史二、橡胶的发展历史v 早在11世纪，南美洲人即已开始利用野生天然橡胶。v 1496，哥伦布第二次到美洲，发现橡胶树；v 1736年法国人孔达米纳参加法国科学院赴南美考察队，观察到三叶橡胶树流出的胶乳可固化为具有弹性的物质。v 1823，英国人麦金

2、托什创办第一个橡胶防水布厂 橡胶工业的开始；v 同期，英国人汉考克发现橡胶通过两个转动滚筒的缝隙反复加工，可以降低弹性，提高塑性。这一发现奠定了橡胶加工的基础，他被公认为世界橡胶工业的先驱。v 1839，Goodyear发现硫磺可使橡胶硫化奠定橡胶加工业的基础；v 1888，邓录普发明充气轮胎橡胶工业真正起飞；v 1904，Mote采用碳黑对橡胶进行增强。第4页/共46页二、二、橡胶的发展历史橡胶的发展历史（2）合成橡胶的发现和应用v 1900，确定了天然橡胶的结构合成橡胶成为可能；v 1932，前苏联使丁钠橡胶工业化，之后相继出现了氯丁、丁腈、丁苯橡胶；v 19世纪50年代，Zeigler-

3、Natta催化剂的发现，导致合成橡胶的新飞跃，出现了顺丁、乙丙、异戊橡胶；v 茂金属催化剂给橡胶工业带来新的革命（聚合产物不用脱除残留催化剂，产品颜色透亮，聚合物结构均匀，产物的相对分子质量分布窄，物理机械性能优异）。v 环氧化、接枝、共混、动态硫化等技术的采用，橡胶向着高性能化、功能化特种化方向发展。第5页/共46页q 三、橡胶的组分 橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。生生 胶胶 生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。第6页/共46页 用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。硫化剂:

4、用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构，从而具有一定强度、韧性、高弹性。常用硫化剂有硫磺和含硫化合物，有机过氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。配合剂配合剂第7页/共46页 活化剂：用来提高促进剂的作用。常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。硫化促进剂:缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。常用促进剂有二硫化氨基甲酸盐、黄原酸盐类、噻唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。防老剂：用来防止或延缓橡胶老化。主要有石蜡、胺类和酚类防老剂。第8页/共46页 填充剂：用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降低成本。用于提高性能的填充剂称为补强剂，如炭黑、二氧化硅、氧化锌、氧化镁等；另外还

5、有用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。增塑剂：用来增加橡胶的塑性和柔韧性。常用增塑剂有石油系列、煤油系列和松焦油系列增塑剂。第9页/共46页四、天然橡胶（四、天然橡胶（NR）98%NR来自巴西橡胶树；全世界NR的90%以上产自东南亚地区，主要是马来西亚、印尼、斯里兰卡、泰国；至今NR的消耗量仍约占橡胶总消耗量的40%；第10页/共46页 天然橡胶的制备与分类天然橡胶的制备与分类 固体天然橡胶分为通用天然橡胶、特制天然橡胶和改性天然橡胶。第11页/共46页天然橡胶的性能和应用天然橡胶的性能和应用天然橡胶的性能和应用天然橡胶的性能和应用 NR 的加工性能好，容易进行塑炼、混炼、压延、压出等；

6、NR 具有良好的耐屈绕疲劳性能，滞后损失小，并具有良好的气密性、防水性、电绝缘性和隔热性；缺点：耐油性、耐老化性（臭氧、热氧）差；NR 具有很好的弹性，在通用橡胶里仅次于顺丁橡胶；NR 具有较高的力学强度；第12页/共46页SBR的生胶强度低，必须加炭黑等增强剂，才有实用价值；SBR的耐热性、耐老化性、耐磨性均优于NR；SBR的加工性能不如NR，不容易塑炼，对炭黑的浸润性差；五、通用合成橡胶五、通用合成橡胶丁苯橡胶（styrene butadiene rubber,SBR）：丁二烯和苯乙烯的共聚物，是最早工业化的合成橡胶；2005年，SBR约占合成橡胶总产量的37.4，其中乳聚丁苯橡胶占31.

7、8，溶聚丁苯橡胶占5.6。1、丁苯橡胶第13页/共46页SBR 主要应用于轮胎工业，也适合于胶管、胶带、胶鞋以及其他橡胶制品。高St的SBR适合制造高硬度质轻的制品，如鞋底、溜冰轮、硒鼓、硬质胶管等。丁苯橡胶的应用丁苯橡胶的应用丁苯橡胶的应用丁苯橡胶的应用第14页/共46页q 优异的弹性和耐低温性能：顺丁橡胶是通用橡胶中弹性和耐寒性最好的。q 优异的耐磨性能：与路面的摩擦系数小，耐磨性能优于BR和SBR，特别适于轮胎、鞋底、鞋后跟的制备。q 与炭黑的浸润能力强；q 吸水性低于NR和SBR，可用于制造绝缘电线。q模腔内流动性好，制造中缺胶现象少。与与NRNR、SBRSBR相比，顺丁橡胶具有如下的

8、优点：相比，顺丁橡胶具有如下的优点：2 2、顺丁橡胶、顺丁橡胶、顺丁橡胶、顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶（butadiene rubber,BR），2005年产量占到合成橡胶产量的23。第15页/共46页顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶q 拉伸强度和撕裂强度低，不耐刺扎和切割；q 抗湿滑性能差，在车高速、路面平滑、湿路面上使用时，轮胎易打滑；q 加工性能和粘合性能较差，易脱辊。顺丁橡胶的缺点也很突出：顺丁橡胶的缺点也很突出：顺丁橡胶一般很少单独使用，都是与其他橡胶并用。顺丁橡胶一般很少单独使用，都是与其他橡胶并用。第16页/共46页 乙丙橡胶具有优异的耐热性、耐老化性，在通用橡胶中是最好的，120可

9、长期使用；乙丙橡胶耐化学腐蚀性能好 具有良好的弹性和低温性能，在通用橡胶中仅次于天然橡胶和顺丁橡胶；耐水性优异，在通用合成橡胶中是最好的；在所有橡胶中，密度最低，具有高填充性；缺点:加工性能差。应用：主要是车窗密封条、散热器软管等以乙烯、丙烯为原料，采用钒或钛的氯化物与烷基铝催化剂共聚而成；3 3、乙丙橡胶、乙丙橡胶第17页/共46页氯丁橡胶是所有合成橡胶中密度最大的（1.231.25）；氯原子的存在极性橡胶；良好的结晶能力良好的力学性能，自增强橡胶；优异的耐燃性能和粘结性能；耐氧化性能仅次于乙丙和丁基橡胶，耐油性仅次于丁腈橡胶；4 4、氯丁橡胶（、氯丁橡胶（、氯丁橡胶（、氯丁橡胶（chlor

10、oprene rubberchloroprene rubber，CRCR）应用领域：阻燃制品、耐油制品、粘合剂等（3）性能用途：第18页/共46页特种用途、用量较少；多属于饱和橡胶（丁腈除外）；多为极性橡胶（硅橡胶除外）。六、六、六、六、特种合成橡特种合成橡特种合成橡特种合成橡胶胶胶胶第19页/共46页丁腈橡胶是目前用量最大的特种合成橡胶；以丁二烯和丙烯腈为原料，采用自由基乳液聚合而成，以低温聚合为主；1 1、丁腈橡胶丁腈橡胶（1 1）丁腈橡胶的制备和品种）丁腈橡胶的制备和品种 由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆化温度为-10-20

11、。用途：耐油制品，耐油胶管、胶辊、密封圈、贮槽衬里等。第20页/共46页 缺点：不耐酸碱、遇到酸碱发生解聚；生胶的强度很低（0.3MPa）。硅橡胶广泛应用于宇航工业、电子、电气工业的防震、防潮灌封材料，汽车工业的密封件和医疗卫生制品等。由硅氧烷与其他有机硅单体共聚而成；硅橡胶具有优异的耐高、低温性能，在所有橡胶中，硅橡胶具有最宽广的工作温度范围（-100350）；优异的耐老化（热氧、臭氧、气候）性能，极好的疏水性及电绝缘性，并具有低表面能和表面张力；2 2、硅橡胶、硅橡胶第21页/共46页具有优异的热稳定性，耐化学品性和耐腐蚀性是所有橡胶中最好的；具有优异的耐油以及芳烃类溶剂的能力；但其弹性较

12、小，低温性能较差（26型：-20210），不易加工；对低分子脂类、醚类、酮类、胺类等亲核性化学品的抗耐性较差。3 3、氟橡胶、氟橡胶、氟橡胶、氟橡胶氟橡胶的主要用途：航空航天、导弹、火箭等领域的密封制品。第22页/共46页第二节 玻璃一、玻璃的性能1、密度 普通玻璃密度为2.5g/cm3左右，石英玻璃的密度最小，为2.3g/cm3，铅玻璃的密度最大，为8g/cm3。2、力学性能 抗拉强度低，抗压强度高，硬度高，韧性差。3、耐热性4、化学稳定性 耐蚀性5、绝缘性6、光学性质第23页/共46页分类二、常用玻璃种类1、平板玻璃（镜片玻璃）日常生活中常用 2、磨砂玻璃 透光不透明，浴室、卫生间门窗3、

13、浮法玻璃 表面平整，无波纹，多用于橱窗的制作及高级建筑的门窗第24页/共46页4、钢化玻璃钢化玻璃是普通玻璃经过高温淬火处理的特种玻璃。强度高，多用于高层建筑的门窗、汽车、火车门窗及汽车的挡风玻璃。5、夹丝玻璃防碎玻璃，在中间夹了 一层金属网。第25页/共46页6、夹层玻璃安全玻璃，将两片以上的平板类玻璃用塑料衬片粘合而成，具有高强度，受破坏时，产生辐射状或同心圆形裂纹，碎片不脱落，不产生折光现象。多用于汽车的前窗玻璃。7、信号玻璃透明度高，可以有选择性的透光。多用于信号灯。第26页/共46页三、车用玻璃汽车玻璃必须是安全性较高的夹层玻璃、局部钢化玻璃或钢化玻璃。新型 玻璃：天线玻璃、除霜玻璃

14、返回第27页/共46页第三节 摩擦材料一、汽车用摩擦材料的性能对于汽车用摩擦材料，主要有以下方面的性能要求：1、摩擦系数2、耐磨性3、物理、化学性能4、噪声第28页/共46页二、汽车摩擦材料的组成汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料组成。1、骨架材料多以石棉纤维为主2、粘结剂3、填充材料返回第29页/共46页第四节 塑料塑料的特点塑料的特点 比重小，比强度大；比重小，比强度大；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震；易成型，易复合等优良的综合性能。易成型，易复合等优良的综合性能。易老化易老化耐热性差耐热性差刚性差刚性差尺寸稳定性差尺寸稳定性差第30页

15、/共46页概述概述概述概述通用塑料约占塑料总产量的80%。通用塑料工程塑料热塑性塑料热固性塑料通用热塑性塑料：可溶可熔，可反复加工成型。综合性能较好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。如PE、PP、PS、PVC等通用热固性塑料：不溶不熔，不可反复加工成型。刚性、耐热性以及尺寸稳定性较好。但成型工艺复杂、加工较难。如酚醛、环氧、不饱和聚酯以及氨基树脂等第31页/共46页现代生活中的高分子材料塑料第32页/共46页现代生活中的高分子材料工程塑料第33页/共46页塑料制品的简单生产流程塑料制品生产系统组成成型、机械加工、修饰三个过程组成。成型、机械加工、修饰

16、三个过程组成。原料原料树脂树脂塑料生产塑料生产塑料制品塑料制品塑料塑料塑料制品生产塑料制品生产返回第34页/共46页第五节第五节 陶瓷材料陶瓷材料 工业上应用的典型的传统陶瓷材料主要是指硅酸工业上应用的典型的传统陶瓷材料主要是指硅酸盐类材料。随着现代科技的发展，出现了许多性盐类材料。随着现代科技的发展，出现了许多性能优良的新型陶瓷。能优良的新型陶瓷。l陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。第35页/共46页1、陶瓷材料的性能特点、陶瓷材料的性能特点 陶瓷材料具有高熔点、高陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高化学稳定性，耐硬度、高化学稳定性，耐高温、耐氧化、耐腐蚀等高温、耐氧化、耐腐蚀等特

17、性。特性。功能陶瓷还具有电、光、功能陶瓷还具有电、光、磁等特殊性能。磁等特殊性能。韧韧性性陶陶瓷瓷硬硬度度压压痕痕脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹脆性陶瓷硬度压痕周围的裂纹第36页/共46页2、陶瓷材料的工艺特点、陶瓷材料的工艺特点陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。Al2O3粉末的烧结组织ZrO2陶瓷中的气孔第37页/共46页二、陶瓷材料的分类二、陶瓷材料的分类 可将陶瓷材料分为可将陶瓷材料分为普通陶瓷普通陶瓷和和特种陶瓷特种陶瓷。普通陶瓷是用粘土、长石，和石英是用粘土、长石，和

18、石英(SiO2)为原料，为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。经成型、烧结而成的陶瓷。特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。第38页/共46页普通陶瓷加工成型性好，普通陶瓷加工成型性好，成本低，产量大。成本低，产量大。除日用陶瓷、瓷器外，大除日用陶瓷、瓷器外，大量用于电器、化工、建筑、量用于电器、化工、建筑、纺织等工业部门。纺织等工业部门。景德镇瓷器绝缘子第39页/共46页二、新型结构陶瓷二、新型结构陶瓷 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷以以Al2O3为为主主要要成成分分,含含有有少少量量SiO2的的陶陶瓷瓷，又又称高铝陶瓷。称高铝陶瓷。Al2O3化工、耐磨陶瓷配件Al2O3密封、气动陶瓷配件

19、单相单相AlAl2 2OO3 3陶瓷组织陶瓷组织第40页/共46页氧氧化化铝铝陶陶瓷瓷耐耐高高温温性性能能好好，可可使使用用到到1950,。具具有有良良好好的的电电绝绝缘缘性性能能及及耐耐磨磨性性。微微晶晶刚刚玉玉的的硬硬度极高度极高(仅次于金刚石仅次于金刚石).95瓷纺织件99瓷纺织件氧化铝耐高温喷嘴第41页/共46页 氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷）陶瓷 氮化硅的强度、比强度、比模量高；硬度仅次于金刚石、碳化硼等；摩擦系数仅为0.10.2；热膨胀系数小；抗热震性大大高于其他陶瓷材料；化学稳定性高。Si3N4轴承第42页/共46页 碳化硅碳化硅 陶瓷陶瓷碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好

20、的耐磨碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次于氧化铍陶瓷。仅次于氧化铍陶瓷。SiC密封件第43页/共46页 碳化硅陶瓷用于制造火碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承，泵的密轮机叶片及轴承，泵的密封圈、拉丝成型模具等。封圈、拉丝成型模具等。SiC陶瓷件SiC陶瓷件SiC轴承第44页/共46页氧化锆制品氧化锆制品氧化锆油泵氧化柱塞氧化锆拉线轮氧化锆球阀部分稳定氧化锆喷涂层增韧氧化锆导轮芯轴返回第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页