[精选]《工程材料及其成型技术》第5章、非金属材料.pptx
《[精选]《工程材料及其成型技术》第5章、非金属材料.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[精选]《工程材料及其成型技术》第5章、非金属材料.pptx(45页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第 五 章 非金属材料yu复合材料1.1.教学要求教学要求 了解塑料、陶瓷、复合材料的组织性能特点及其应用。了解塑料、陶瓷、复合材料的组织性能特点及其应用。2.2.教学时数教学时数 2 2 学时学时 塑料塑料 橡胶橡胶 高分子材料高分子材料 粘结剂粘结剂 合成纤维合成纤维非金属材料非金属材料 陶瓷材料陶瓷材料 金属金属-金属复合材料金属复合材料 复合材料复合材料 非金属非金属-非金属复合材料非金属复合材料 金属金属-非金属复合材料非金属复合材料5.1.高分子材料高分子材料 5.1.1.5.1.1.高聚物的结构高聚物的结构 1.1.基本概念基本概念 1 1 单体单体 组成高分子化合物的低分子化合
2、物,组成高分子化合物的低分子化合物,是是合成高分子的材料。合成高分子的材料。如:低分子乙烯如:低分子乙烯 CH2=CH2 CH2=CH2单体组成聚乙烯单体组成聚乙烯 2 2 链节链节 构成构成高分子链的基本结构单元高分子链的基本结构单元.3 3 聚合度聚合度 即,高分子所含链节的数目即,高分子所含链节的数目n.n.由此,由此,大分子链的分子量大分子链的分子量M=M=链节的分子量链节的分子量m m与聚合度与聚合度n n的乘积。的乘积。即即 M M=mn=mn 2 2、大分子链的几何形态、大分子链的几何形态 1 1 线型结构线型结构 分子链呈细长条状,通常卷曲成不规分子链呈细长条状,通常卷曲成不规
3、则的线团,受拉时可伸展成直线。则的线团,受拉时可伸展成直线。特点特点:分子链间没有化学键,易移动,可溶可熔。分子链间没有化学键,易移动,可溶可熔。高聚物的结构示意图高聚物的结构示意图 2支链型结构支链型结构 在高分子主链上带有一些小支链,整个分在高分子主链上带有一些小支链,整个分子链呈树枝状。子链呈树枝状。3 3体型结构体型结构 大分子链之间通过支链或化学键连接成网状大分子链之间通过支链或化学键连接成网状结构。结构。特点:结构稳定,不溶不熔,塑性低,脆性大。特点:结构稳定,不溶不熔,塑性低,脆性大。高聚物的结构示意图高聚物的结构示意图 1 1单键的内旋转单键的内旋转 分子链的主链在保持分子链的
4、主链在保持键长和键角不变的情况下键长和键角不变的情况下可以任意旋转的现象。可以任意旋转的现象。2 2大分子链的柔顺大分子链的柔顺性性 由于内旋转,大分子由于内旋转,大分子链形态频繁变化链形态频繁变化 引起大引起大分子不同程度卷曲,伸展分子不同程度卷曲,伸展的特性。的特性。大分子内旋转示意图大分子内旋转示意图3.3.大分子链的构象及柔顺性大分子链的构象及柔顺性4 4.高聚物的聚集态结构高聚物的聚集态结构 聚集态结构聚集态结构 大分子链之间大分子链之间的几何排列方式和堆砌状态。的几何排列方式和堆砌状态。性能性能 结晶使分子间作用力增大,因而使高聚物的结晶使分子间作用力增大,因而使高聚物的密度、密度
5、、熔点、耐热性、强度、硬度等性能升高熔点、耐热性、强度、硬度等性能升高,而依赖分子链运动,而依赖分子链运动的有关性能,如的有关性能,如弹性,塑韧性下降弹性,塑韧性下降。高聚物晶区和非晶区示意图高聚物晶区和非晶区示意图 根据排列有序度划分根据排列有序度划分:晶态结构晶态结构聚集态结构聚集态结构 无定形结构无定形结构5.1.2 5.1.2 高分子材料的性能高分子材料的性能 1 1、强度低、比强度高、强度低、比强度高 2 2、粘弹性、粘弹性 高聚物在外力作用下,同时发生高弹性变形和粘性高聚物在外力作用下,同时发生高弹性变形和粘性流动,其变形与时间有关的现象称为流动,其变形与时间有关的现象称为粘弹性粘
6、弹性。1 1蠕变蠕变l 2 2应力松弛应力松弛l 3 3内耗内耗 l 变形速度跟不上应力变化速度,出现应变滞后机械能变形速度跟不上应力变化速度,出现应变滞后机械能转化为热能的现象称为内耗转化为热能的现象称为内耗 l 3 3、耐磨减摩、耐磨减摩 4 4、物理性能、物理性能 绝缘、隔热、导热系数仅为金属的绝缘、隔热、导热系数仅为金属的 吸音、隔音、消震。吸音、隔音、消震。低耐热性,高热膨胀性。低耐热性,高热膨胀性。5 5、化学性能、化学性能 耐腐蚀。耐腐蚀。l 5.1.3.5.1.3.工程塑料工程塑料 1 1、塑料的组成、塑料的组成l 树脂树脂:40-90%40-90%主体、命名的依据主体、命名的
7、依据l 填料填料:改善性能,降低成本,占:改善性能,降低成本,占550%550%,l 如石棉如石棉耐热,耐热,石墨石墨耐摩耐摩l 增塑剂增塑剂:增加树脂塑性和柔韧性。增加树脂塑性和柔韧性。l例、聚氯乙烯增塑剂不同可制成硬管,软人革,泡沫塑例、聚氯乙烯增塑剂不同可制成硬管,软人革,泡沫塑料。料。l 其它其它:固化剂、稳定性、着色剂、阻燃剂、防老化固化剂、稳定性、着色剂、阻燃剂、防老化剂等。剂等。2 2、塑料的分类、塑料的分类:1 1按按热性质热性质可分为可分为 A A 热塑性塑料热塑性塑料:常温下是固体、常温下是固体、受热熔融、可反复重塑受热熔融、可反复重塑l 如聚乙烯、聚丙烯、尼龙如聚乙烯、聚
8、丙烯、尼龙 B B 热固性塑料热固性塑料:固化剂成型,固化剂成型,不熔不溶不熔不溶l 如环氧塑料,酚醛塑料等如环氧塑料,酚醛塑料等。2 2按按功能功能可分为可分为 通用塑料和工程塑料通用塑料和工程塑料 热塑性塑料与热固性塑料热塑性塑料与热固性塑料类别类别典型塑料及代号典型塑料及代号特特 征征热塑性热塑性塑料塑料聚氯乙烯(聚氯乙烯(PVCPVC)聚乙烯(聚乙烯(PEPE)聚丙烯(聚丙烯(PPPP)聚酰胺(聚酰胺(PAPA)缩醛塑料(缩醛塑料(POMPOM)聚碳酸脂(聚碳酸脂(PCPC)线线型型高高分分子子树树脂脂,能能溶溶于于有有机机溶溶剂剂,加加热热可可软软化化,易易于于加加工工成成形形,并能
9、反复塑化成形。并能反复塑化成形。这这类类塑塑料料一一般般机机械械强强度度较较高高,成成形性能良好形性能良好热固性热固性塑料塑料酚醛塑料(酚醛塑料(PFPF)氨氨基基塑塑料料(UFUF)有机硅塑料(有机硅塑料(SISI)环氧树脂(环氧树脂(EPEP)网网型型高高分分子子树树脂脂,固固化化后后重重新新加加热热不不再再软软化化和和熔熔融融、亦亦不不溶溶于于有有机机溶溶剂剂,不不能能反反复复成成形形与与再再生生使使用用。这这类类塑塑料料一一般般具具有有较较高高的的耐耐热性与刚性,但脆性大热性与刚性,但脆性大4.4.塑料的应用塑料的应用-通用塑料通用塑料PVC花花园园管管PVC软门帘软门帘PE波纹管波纹
10、管PVC拉边袋拉边袋PE食品包装食品包装PE药品包装药品包装增强聚丙烯离心泵增强聚丙烯离心泵聚丙烯油墨聚丙烯油墨通用塑料与应用通用塑料与应用聚苯乙烯板聚苯乙烯板尼龙尼龙1212挤管挤管聚丙烯编织袋聚丙烯编织袋工程塑料应用例如工程塑料应用例如制笔业用塑料配件杜邦工程塑料制品杜邦工程塑料制品聚酰胺应用例如聚酰胺应用例如聚酰胺聚酰胺PAPA应用例如应用例如ABSABS应用例如应用例如ABSABS插座、电器外壳插座、电器外壳聚碳酸酯聚碳酸酯PCPC应用例如应用例如汽车仪表板,挡泥板,电开工具,汽车仪表板,挡泥板,电开工具,外壳,电脑外壳,大型薄壁制件外壳,电脑外壳,大型薄壁制件5.3 工业橡胶及其应用
11、工业橡胶及其应用 5.3.1 橡胶分类、组成、性能橡胶分类、组成、性能l橡胶分类橡胶分类 按来源分按来源分 按用途分按用途分l橡胶组成橡胶组成l橡胶性能橡胶性能 天然橡胶聚异戊二烯天然橡胶聚异戊二烯 合成橡胶合成高分子物质合成橡胶合成高分子物质 通用制作轮胎、输送带、胶管、胶板等通用制作轮胎、输送带、胶管、胶板等 特种用于高温、低温、酸、碱、油和辐射介质条件下特种用于高温、低温、酸、碱、油和辐射介质条件下生胶生胶配合剂硫化剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等配合剂硫化剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等高的回弹性高的回弹性 可挠性、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性可挠性、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性隔
12、音、吸震以及与其它物质的粘结性隔音、吸震以及与其它物质的粘结性 常常用用橡橡胶胶的的代代号号汽车上的橡胶制品汽车上的橡胶制品汽车底盘用橡胶件汽车底盘用橡胶件真空助力密封件真空助力密封件转向系统橡胶件转向系统橡胶件 橡胶占汽车用材料总重量橡胶占汽车用材料总重量的的5%5%,每辆汽车需橡胶件,每辆汽车需橡胶件400-500400-500个。汽车上大量使用个。汽车上大量使用的氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸的氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶等高档橡胶和耐热酯橡胶等高档橡胶和耐热.轮胎轮胎车门窗密封条车门窗密封条雨刮器雨刮器连接软管连接软管密封件密封件防振件防振件传动件传动件衬垫类衬垫类液压制动缸中的皮碗液压制动缸
13、中的皮碗风扇皮带风扇皮带常用橡胶天然橡胶常用橡胶天然橡胶 NRNR l1 1、天然橡胶、天然橡胶NRNR 以橡胶烃聚异戊二烯为主。以橡胶烃聚异戊二烯为主。弹性大,定伸强度高,抗撕裂性弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易与其它材料粘和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易与其它材料粘合,综合性能优于多数合成橡胶。合,综合性能优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,抗酸碱缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,抗酸碱的腐蚀能力低,耐热性不高。的腐蚀能力低,耐热性不高。使用温度范围:约使用温度范围:
14、约60608080。特别适用于制造扭振消除器、发动机。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶金属悬挂元件、膜片、模压制品。减震器、机器支座、橡胶金属悬挂元件、膜片、模压制品。橡橡胶胶弹弹簧簧丁苯橡胶丁苯橡胶SBRSBRl2 2、丁苯橡胶、丁苯橡胶SBRSBR 丁二烯和苯乙烯的共聚体。丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶,是目性能接近天然橡胶,是目前产量最大的通用合成橡胶,前产量最大的通用合成橡胶,优点:耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天优点:耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。然橡胶均匀。缺点:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,
15、缺点:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围:约使用温度范围:约5050100100。主要用以代替天然橡胶主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。l3 3、顺丁橡胶、顺丁橡胶BRBR 由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶优点:弹性与耐磨性优良,耐老化优点:弹性与耐磨性优良,耐老化性好,耐低温性优异,在动态性好,耐低温性优异,在动态负荷下发热量小,易于金属粘负荷下发热量小,易于金属粘合。合。缺点:强度较低,抗撕裂性差,加缺点:强度较低
16、,抗撕裂性差,加工性能与自粘性差。工性能与自粘性差。使用温度范围:约使用温度范围:约6060100100。一般多和天然橡胶或丁苯橡胶一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用,主要制作轮胎胎面、运并用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。输带和特殊耐寒制品。由异戊二烯单体聚合而成的顺式结构橡胶。由异戊二烯单体聚合而成的顺式结构橡胶。化学组成、化学组成、立体结构、性能与天然橡胶相似,故有合成天然橡胶立体结构、性能与天然橡胶相似,故有合成天然橡胶之称。之称。l具有天然橡胶的大局部优点,耐老化优于天然橡胶,具有天然橡胶的大局部优点,耐老化优于天然橡胶,弹性和强力比天然橡胶稍低,加工性能差,成本较高。弹性和强
17、力比天然橡胶稍低,加工性能差,成本较高。l使用温度范围:约使用温度范围:约5050100 100 可代替天然橡胶制可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。汽汽车车橡橡胶胶制制件件4 4、异戊橡胶、异戊橡胶 IRIR5 5、丁晴橡胶丁晴橡胶NBRNBR l丁二烯和丙烯晴的共聚体。丁二烯和丙烯晴的共聚体。l优点:耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好,仅次于聚硫优点:耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好,仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶,而优于其他通用橡胶。耐热橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶,而优于其他通用橡胶。耐热性好,气密性、耐磨及耐水性等均较好,粘结力强
18、。性好,气密性、耐磨及耐水性等均较好,粘结力强。l缺点:耐寒及耐臭氧性较差,强力及弹性较低,耐酸性缺点:耐寒及耐臭氧性较差,强力及弹性较低,耐酸性差,电绝缘性不好,耐极性溶剂性能也较差。差,电绝缘性不好,耐极性溶剂性能也较差。l使用温度范围:约使用温度范围:约3030100100。主要用于制造各种主要用于制造各种耐油制品,如胶管、密封制品等。耐油制品,如胶管、密封制品等。橡橡胶胶垫垫圈圈6 6、硅橡胶硅橡胶Q Ql主链含有硅、氧原子的特种橡胶,硅元素起主要作用。主链含有硅、氧原子的特种橡胶,硅元素起主要作用。l优点:耐上下温最低优点:耐上下温最低100100,目前最好的抗寒耐高温橡胶;电绝缘,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精选 工程材料及其成型技术 工程 材料 及其 成型 技术 非金属材料
限制150内