9.1有机高分子材料及其应用(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

模块九 非金属材料与复合材料 模块九 非金属材料与复合材料 任务三　复合材料及其应用 任务二　陶瓷材料及其应用 任务一　有机高分子材料及其应用 01 有机高分子材料及其应用 1．有机高分子材料的力学性能特点 （1）比强度高 高聚物的抗拉强度平均为100 MPa，远远低于金属，但由于其密度低，故其比强度并不低于金属。 （2）高弹性和低弹性模量 高聚物特有的性能就是弹性变形量大而弹性变形抗力小。 （3）高耐磨性和低硬度 高聚物硬度远远低于金属，但耐磨性优于金属。 任务一　有机高分子材料及其应用 一、有机高分子材料的性能特点 2．有机高分子材料的物理、化学性能特点 （1）电绝缘性优良 高聚物中原子一般以共价键结合，因而不易电离， 导电能力弱，绝缘性好。 （2）耐热性差 高聚物链段间的分子间力较弱，在同时受热、受力时易发生软化、熔化，使材料的性能变化，所以耐热性差。 （3）热膨胀大 高分子材料的线膨胀系数为金属的3~4 倍，在机械中会因膨胀变形过量而引起开裂、脱落、松动等。 任务一　有机高分子材料及其应用 （4）化学稳定性高 在碱、酸、盐中耐蚀性较强，但某些高聚物在某些特定的溶剂和油中会发生软化、溶胀的现象。 （5）老化现象 高聚物在长期使用或存放过程中，由于外界物理、化学及生物因素的影响（如热、光、辐射、氧和酸碱、微生物的作用等），使得聚合物内部结构发生变化，从而导致聚合物的性能随时间延长逐渐恶化，直至丧失使用功能。 任务一　有机高分子材料及其应用 1．塑料 （1）塑料的组成 塑料一般是以合成树脂（高聚物）为基础，再加入各种添加剂而制成。 1）合成树脂。合成树脂即人工合成线型高聚物，是塑料的主要成分（占40%~100%），对塑料的性能起着决定性作用，故绝大多数塑料以树脂的名称命名。合成树脂受热时呈软化或熔融状态，因而塑料具有良好的成形能力。 2）添加剂。添加剂是为改善塑料的使用性能或成形工艺性能而加入的辅助组分。按其 作用不同，可分为填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、发泡剂、着色剂、阻燃剂、防老化剂等，添加剂的具体使用要根据塑料的种类和性能要求而定。 任务一　有机高分子材料及其应用 二、常用有机高分子材料 （2）塑料的分类 1）按照受热后性能的不同，塑料可分为热塑性塑料与热固性塑料两类。 ①热塑性塑料。加热时会软化、熔融，冷却时会凝固、变硬，此过程可以反复进行。典型的品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺（尼龙）、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯（F-4）、聚苯醚、聚氯醚、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）等。这类塑料机械强度较高，成形工艺性能良好，可反复成形、再生使用，但耐热性与刚度较差。 ②热固性塑料。初加热时软化、熔融，进一步加热、加压或加入固化剂后固化。固化后再加热，则不再软化、熔融。品种有酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等。这类塑料具有较高的耐热性与刚度，但其脆性大，不能反复成形与再生使用。 任务一　有机高分子材料及其应用 2）按照应用范围的不同，塑料可分为通用塑料、工程塑料和其他塑料三类。 ①通用塑料。主要指产量大、用途广、价格低廉的聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料等几大品种，它们占塑料总产量的75% 以上，广泛应用于工业、农业和日常生活各个方面，但其强度较低。 ②工程塑料。主要指用于制作工程结构、机器零件、工业容器和设备的塑料。最主要的有聚甲醛、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、ABS 四种，还有聚氯醚、聚苯醚等。这类塑料具有较高的强度（Rm 为60~100 MPa）、弹性模量、韧性、耐磨性、耐蚀和耐热性，在工业中的应用发展迅速。 ③其他塑料。如耐热塑料，一般塑料的工作温度不超过100 ℃，耐热塑料可在100~200 ℃，甚至更高的温度下工作，如聚四氟乙烯（F-4）、聚三氟乙烯、有机硅树脂、环氧树脂等。 任务一　有机高分子材料及其应用 2．橡胶 （1）橡胶的组成 橡胶是以生胶为基础，加入适量的配合剂和增强材料而制成。 1）生胶。未加配合剂的天然或合成的橡胶统称为生胶。天然橡胶综合性能好，但产量不能满足日益增长的需要，也不能满足某些特殊性能的需求，因此合成橡胶获得了迅速发展。 2）配合剂。为了提高和改善橡胶制品的各种性能而加入的物质称为配合剂。配合剂种类繁多，常用的有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、着色剂、防老化剂等。 任务一　有机高分子材料及其应用 3）增强材料。为提高橡胶的力学性能，如强度、硬度、耐磨性和刚度等，还需加入填料，使用最普遍的是炭黑，以及作为骨架材料的织品、纤维，甚至金属丝或金属编织物。填料的加入还可以减少生胶用量，降低成本。 （2）橡胶的分类 1）按原料不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 2）按用途不同，橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。 任务