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第四章非金属材料成型定义：是以高分子化合物为主要组分的材料。1.高分子化合物的组成组成：由简单的结构单元重复连接。聚乙烯分子链CH4.1高分子材料及其成型一、高分子材料2.高分子化合物的合成方法合成方法加聚反应缩聚反应3.高分子化合物的结构分类：高分子链结构和聚集态结构。4.1高分子材料及其成型（1）高分子链结构1）大分子链的化学组成组成：主要是碳、氢、氧，还有氮、氯、氟、硼、硅等。根据组成元素不同可分为碳链大分子：主链全部为碳原子。杂链大分子：主链除有碳原子外，还有氧等原子。元素链大分子：主链不含碳原子，有硅、氧、硼等元素。4.1高分子材料及其成型2）大分子链的形态分类：按照几何形状，分为线型、支链型和体型结构。线型结构：弹性、塑性好，硬度低，热塑性材料；支链型结构：性能与线型分子结构相近；体型结构：硬度高，脆性大，无弹性和塑性，热固性材料。4.1高分子材料及其成型4.高分子材料的性能力学性能：低强度，比强度较高；低弹性模量，高弹性；高耐磨性。物理化学性能：高绝缘性；高化学稳定性；低耐热性和导热性。缺点：高分子材料老化－－失去弹性、出现龟裂、变硬、变软、变色等；降解困难，对环境不友好。4.1高分子材料及其成型5.高分子化合物的分类及命名按性能和用途分（1）分类（2）命名高分子材料多采用习惯命名。常用的有：原料单体前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯原料单体后加“树脂”，如环氧树脂等。采用商品名称，如尼龙、涤纶等。采用英文字母缩写，如聚乙烯用PE等。塑料橡胶纤维4.1高分子材料及其成型二、塑料1.塑料的组成合成树脂－主要成分，起决定性作用；添加剂－辅助成分，改善塑料某些性能。2.塑料的分类及用途按受热时行为热塑性塑料热固性塑料4.1高分子材料及其成型1）热塑性塑料特点：加热时变软，冷却后变硬，可反复成形。一般结构用塑料：聚乙烯（PE）:结构最简单的塑料。无毒。应用：化工用管道，承载小的齿轮、轴承；瓶、食品包装、保温瓶壳、茶杯、奶瓶等。保鲜膜4.1高分子材料及其成型聚氯乙烯（PVC）:第一种热塑性的全能塑料。性能：强度、硬度高，绝缘性和耐蚀性好，但热稳定性，一般在-15~60℃使用。有毒。应用：适用于如输油管、容器、阀门管件等耐蚀结构件及桌布，化妆品的硬质外包装，电线绝缘护套等农用薄膜4.1高分子材料及其成型聚苯乙烯（PS）：最鲜艳且成形性特好的塑料。特点：极易染成鲜艳颜色、透明度好，电绝缘性好，脆性大，户外长期使用易变黄变脆。应用：各类电器配件、壳体、灯罩、建筑广告装饰板、磁带盒、笔杆、饭盒等。4.1高分子材料及其成型聚丙烯（PP）：最轻且价廉的塑料。性能：力学性能、耐热性（150℃）最高，密度最低，但低温脆性大。无毒无味。应用：电视机、电扇等壳体等；微波炉餐具、椅子、安全帽；PP膜可作香烟等。PPPPPP微波炉餐盒4.1高分子材料及其成型热塑性聚酯（PET）：每天接触的塑料。性能：PET膜拉伸强度很高，但耐热性不高。应用：主要用于各种食品、药品、精密仪器的高档包装、录音带、光盘、磁卡等；各种饮料瓶、矿泉水瓶等。4.1高分子材料及其成型摩擦传动零件用塑料：聚酰胺(PA)：强韧、耐磨耐油。性能：优良的耐磨性、减摩性和自润滑性、耐油性。应用：机械行业中应用广泛，如轴承、齿轮、凸轮等。拉链、打火机壳、头盔、球拍线、输血管等。PA轴承座PA4.1高分子材料及其成型聚四氟乙烯(PTFE)（F－4）：俗称“塑料王”。性能：最优良的耐高、低温性能（-260~250℃），几乎不受任何化学品腐蚀；无味、无毒、不燃，有良好的生物相容性及抗血栓性。应用：不粘锅涂层、管道密封用生料带等。医用材料中人造血管、人工心脏等。不粘锅4.1高分子材料及其成型2）热固性塑料特点：热固性塑料加热软化，冷却后坚硬，能再成形。酚醛塑料（PF）：俗称“电木”。合成塑料的鼻祖。性能：耐磨、绝缘性好、耐热性好，但性脆。有毒。应用：电话机壳、开关、插座、纽扣、刹车片、齿轮等电话壳开关壳4.1高分子材料及其成型三、橡胶定义：是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。1.橡胶的性能特点及应用特点：高弹性。还有储能、耐磨、隔音、绝缘等性能。应用：广泛用于制造密封件、减振件、传动件等。2.橡胶的组成组成：由生胶和橡胶配合剂组成。配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、着色剂等。4.1高分子材料及其成型3.橡胶分类按原料来源分类天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶按应用范围分类4.1高分子材料及其成型（1）天然橡胶（NR）:最早应用的橡胶。特点：强度高；弹性、耐磨性、耐寒性、防水性、绝缘性好等，但耐热、耐油及耐老化性差。应用：各类轮胎、胶带、胶鞋、气球及医疗卫生品等。4.1高分子材料及其成型（2）通用合成橡胶1）丁苯橡胶（SBR）：产量最大的合成橡胶。特点：耐磨性、耐热性、耐老化性好，价格便宜。应用：制造轮胎、胶带、胶管及生活用品。SBR板4.1高分子材料及其成型2）顺丁橡胶（BR）：弹性最好。特点：弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。缺点强度较低。应用：制造轮胎、三角带、橡胶弹簧、鞋底等。顺丁橡胶4.1高分子材料及其成型3)氯丁橡胶（CR）：“万能”橡胶。特点：耐油性、耐磨性、耐热性、耐老化均优于天然橡胶。应用：耐老化的电线电缆绝缘层、耐油耐蚀的胶管、输送带、矿井用橡胶制品等。输送带4.1高分子材料及其成型（3）特种合成橡胶1）丁腈橡胶。特点：优异的耐油性著称，耐磨性也高。应用：用于油桶、输油管、手套等。2）硅橡胶。特点：耐高温和低温。缺点强度和耐磨性差，价格较贵应用：主要用于飞机和宇航中的密封件等。3）氟橡胶。特点：最耐腐蚀，其缺点是价格昂贵、耐寒性差。应用：用于高级密封件及火箭、导弹的密封垫圈等。4.1高分子材料及其成型四、纤维定义：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状。分类天然纤维化学纤维人造纤维：用自然界的纤维加工制成合成纤维：以石油、煤、天然气为原料制成常用合成纤维：涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶和氯纶，通称为六大纶。其中最主要的是涤纶、锦纶和腈纶。4.1高分子材料及其成型1.涤纶，商品名称为涤纶或的确良。优点：高强度、耐磨，易洗快干等优点，不发霉和虫蛀。缺点：吸水性、染色性差，不透气，易脏物，不宜暴晒。应用：工业上广泛用于帆布、渔网、绳索、轮胎帘子线等。涤纶提花领带4.1高分子材料及其成型2.锦纶商品名称为锦纶或尼龙。优点：质轻、强度高、弹性和耐磨性好、良好的耐碱性。缺点：耐酸、耐热较差，容易变形，缺乏刚性。应用：多用于降落伞、宇航飞行服、针织内衣、尼龙袜等。宇航服尼龙袜4.1高分子材料及其成型3.腈纶商品名称为腈纶或奥纶。优点：柔软、轻盈、保暖，有人造羊毛之称，不发霉和虫蛀。缺点：耐磨性差，摩擦后易产生小球，不易脱落，且易脏。应用：帐蓬、幕布、船帆等织物，与羊毛混纺，织成衣料。4.1高分子材料及其成型4.1高分子材料及其成型五、高分子材料的成型工艺1.塑料成型方法注射成型：又称注射模塑或注塑成型，是热塑性塑料制品的主要成型方法。特点：一次成型外形复杂，尺寸精确和带有金属嵌件的制品4.1高分子材料及其成型动画演示4.1高分子材料及其成型卧式注塑机立式注塑机4.1高分子材料及其成型挤出成型：又叫挤塑、挤压。原理：借助螺杆和柱塞挤压作用，使塑化均匀的塑料强行通过模口而挤压出各种型材的成型方法.4.1高分子材料及其成型4.1高分子材料及其成型模压成型：又称压缩成型、压塑成型、压制成型等，主要用于热固性塑料的成型。基本原理：将粉状、粒状或纤维状固态塑料，置于成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压，使其成型、固化。动画演示4.1高分子材料及其成型4.1高分子材料及其成型吹塑成型：把熔融状态的塑料坯料置于模具型腔内，借助于压缩空气吹胀冷却而得到一定形状的中空塑料制品。应用：中空壁薄件和薄膜等。4.1高分子材料及其成型2.橡胶成型方法压延成形：将物料通过一组以上两个相向旋转的辊筒间隙，获得连续片材的方法。原材料：聚氯乙烯、橡胶等。产品：薄膜、片材、人造革和其他涂层制品等薄膜与片材的区分:厚度小于0.3mm为薄膜；厚度大于0.3mm为片材。4.1高分子材料及其成型4.1高分子材料及其成型挤出成形：使橡胶在挤出机机筒及螺杆的相互作用下，受到剪切、混合和挤压作用下熔融成为黏流态，在一定压力和温度下通过机头口模成形出一定尺寸的制品。主要设备：挤出机，用于橡胶成形的挤出机称为橡胶挤出机，其结构与塑料挤出机基本相同。应用：轮胎胎面胶条，内胎、胎筒、纯胶管、胶管内外层胶和电线电缆等半成品动画演示定义：指一切天然及合成的无机非金属固体材料。玻璃制品耐热陶瓷一、陶瓷材料4.2陶瓷材料及其成型2.陶瓷材料的性能力学性能：弹性模量高、高硬度、塑韧性低等。物化学性能：熔点高、导热性差、化学稳定性高，绝缘性好等。1.陶瓷材料的组成晶体相：主要相，决定陶瓷性能。玻璃相：粘结、填充空隙、降低烧结温度等。气相：造成应力集中，强度下降等。多孔陶瓷例外4.2陶瓷材料及其成型3.分类按原料不同分为按化学组成不同分为普通陶瓷特种陶瓷氮化物陶瓷氧化物陶瓷碳化物陶瓷4.2陶瓷材料及其成型3.常用陶瓷及应用（1）普通陶瓷普通日用陶瓷：作日用器皿和瓷器。按用途分为:建筑卫生瓷化学化工瓷电工瓷4.2陶瓷材料及其成型（2）特种陶瓷定义：是以人工化合物为原料制成，如氧化物等。应用：用于化工、冶金、机械、电子等和一些新技术中。陶瓷刀具密封圈4.2陶瓷材料及其成型4.2陶瓷材料及其成型二、陶瓷材料成型陶瓷生产：成型坯料生产烧结可塑法注浆法压制法4.2陶瓷材料及其成型可塑成型法原理：坯料中加入水或细化剂，使其具有良好塑性，通过手工或机械成型。分类：有滚压成型、塑压成型、注射成型，旋压成型等（1）滚压成形阳模滚压（外滚压）：扁平状、宽口器皿、坯体内表面有花纹件；阴模滚压（内滚压）：口径小而深制品4.2陶瓷材料及其成型4.2陶瓷材料及其成型（2）塑压成形特点：致密度高；但石膏模寿命短。应用：适于成形各种异型盘碟类制品；+送压缩空气--抽真空（3）注射成形应用：适于形状复杂、壁薄（0.6mm）、带侧孔制品（如汽轮机陶瓷叶片等）的大批量生产4.2陶瓷材料及其成型注浆法4.2陶瓷材料及其成型原理：将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。分类：一般注浆法、热压注成形法和流延法等（1）一般注浆法空心注浆（单面注浆）：小件、薄壁产品应用：适于制造大型厚胎、薄壁、形状复杂不规则的制品4.2陶瓷材料及其成型空心注浆法示意图4.2陶瓷材料及其成型实心注浆法示意图实心注浆（双面注浆）：大型、壁厚件4.2陶瓷材料及其成型（2）热压铸成型原理：将陶瓷细粉与熔化的蜡料粘合剂加热搅拌成蜡浆，在热压注机中用压缩空气将蜡浆注满金属模空腔，冷凝形成坯体，再脱模取件。定义：是两种或两种以上不同化学成分或组织结构的物质，通过一定的工艺方法人工合成的多相固体材料。1.复合材料的组成及分类（1）组成基体相：起粘结作用。增强相：起承受载荷、提高强度、韧性的作用。一、复合材料4.3复合材料及其成型（2）分类按基体类型按增强相的形态金属基复合材料高分子基复合材料陶瓷基复合材料颗粒增强复合材料纤维增强复合材料层叠复合材料2.性能1.比强度和比模量高。2.抗疲劳性能好。3.减振性能良好。4.高温性能好。5.断裂安全性高。缺点：1.各向异性。2.冲击韧性低。3.易老化。4.成本高。4.3复合材料及其成型3.常用复合材料（1）纤维增强复合材料1）玻璃纤维增强复合材料定义：是指以树酯为基体，以玻璃纤维增强的复合材料，。应用：广泛应用于各种机器护罩、复杂壳体、车辆、船舶。纤维增强复合材料4.3复合材料及其成型（2）碳纤维（石墨纤维）增强复合材料碳纤维：在隔绝的空气中经高温（2000℃）碳化制成。在2500℃以上得到石墨纤维。应用：多用于齿轮、活塞，航天器外层、人造卫星等；也可用于自行车、羽毛球拍、钓鱼杆等。碳纤维