机械工程材料教学课件作者封金祥第１１章.pptVIP

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2019-10-13 发布于广东
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机械工程材料教学课件作者封金祥第１１章.ppt

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第１１章　非金属材料１１.１　高分子材料的基本概念１１.２　高分子材料的分类返回１１.１　高分子材料的基本概念高分子材料分为天然和人工合成两大类。天然高分子材料有羊毛、蚕丝、淀粉和橡胶等。工程上使用的高分子材料主要是人工合成的，如塑料、合成纤维和合成橡胶等。高分子材料是指以高分子化合物为主要组成成分的材料，高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物。一般相对分子质量小于５００的称为低分子化合物；相对分子质量大于５０００的称为高分子化合物。表１１－１列出了常见物质的相对分子质量。通常低分子化合物没有强度和弹性；而高分子化合物则具有一定的强度、弹性和塑性。下一页返回１１.１　高分子材料的基本概念高分子化合物的化学组成一般并不复杂，都是由一种或几种比较简单的低分子化合物重复连接而成的。这类能组成高分子化合物的低分子化合物称为单体，将单体转变成高分子化合物的过程称为聚合。因此，高分子化合物也称高聚物。高分子化合物的合成方法有很多，但按最基本的化学反应分类，可以分为加聚反应和缩聚反应两大类。１.加聚反应加聚反应是由一种或多种单体经过光照、加热或化学药品（称为引发剂）的作用后相互结合而连成大分子链的过程。上一页下一页返回１１.１　高分子材料的基本概念加聚反应进行得较快，反应过程中不停留，没有中间物产生。加聚反应是目前高分子合成工业的基础，约８０％的高分子材料是由加聚反应得到的。目前产量较大的高分子化合物的品种，如聚乙烯、合成橡胶等都是加聚反应的产品。２.缩聚反应缩聚反应是具有官能团的单体相互反应结合成较大的大分子链的过程。缩聚反应是分步进行的，可以在反应过程中的某个阶段停留而得到中间产物，同时生成某些低分子物质（如水、氨）等。中间缩聚反应有较大的实用价值，如涤纶、尼龙、酚醛树脂和环氧树脂等重要工程材料的高分子化合物都是缩聚反应合成的。上一页返回１１.２　高分子材料的分类１１.２.１　塑料塑料是一类范围很大、应用很广的高分子合成材料。它可以采用多种成形加工方法，使其在一定温度和压力作用下具有可塑流动性，从而塑制成形。１.塑料的组成塑料的主要成分是有机合成树脂，还有加入的各种添加剂，如增强材料、填料、固化剂、增塑剂、稳定剂、着色剂和阻燃剂等。１）合成树脂合成树脂是指由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的高分子化合物，如酚醛树脂和聚乙烯等。下一页返回１１.２　高分子材料的分类合成树脂是塑料的主要组成物，是塑料的基体材料，它决定了塑料的基本性能，并起着黏结剂的作用。在一定的温度和压力条件下，合成树脂可软化并成形。在工程塑料中，合成树脂的含量占４０％～１００％。２）添加剂添加剂是指为改善或弥补塑料的物理、化学、力学或工艺性能而特别加入的其他成分的助剂，常用的有以下几种。（１）填料或增强材料。填料在塑料中主要起增强作用，如加入石墨、石棉纤维或玻璃纤维等可以改善材料的力学性能。上一页下一页返回１１.２　高分子材料的分类填料有时也可改善或提高塑料的某些特殊性能，如加入石棉粉可提高塑料的耐热性，加入云母粉可提高塑料对光的反射能力等。通常填充量可达２０％～５０％。（２）固化剂。固化剂的作用是使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品。（３）增塑剂。增塑剂是用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂，从而使塑料变得柔软而富有弹性。（４）稳定剂。上一页下一页返回１１.２　高分子材料的分类加入稳定剂是为了防止塑料受热、光照等的作用而过早老化。此外，还有其他种类的添加剂加入塑料中，以优化塑料的各种特定性能，如润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂和发泡剂等。２.塑料的分类１）按塑料的热性能分类（１）热塑性塑料。热塑性塑料加热时软化，可塑造成形，冷却后变硬，这种变化是一种物理变化，可以重复多次，化学结构基本不变。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚酰胺（尼龙）等。上一页下一页返回１１.２　高分子材料的分类热塑性塑料的特点是加工成形简单、力学性能较好，但耐热性及刚性差。（２）热固性塑料。热固性塑料加热时软化，塑造成形冷却后，既不溶于溶剂，也不再受热软化，只能塑造一次。常用的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料和环氧塑料等。热固性塑料的特点是耐热性能好，受压不易变形，但力学性能较差。２）按塑料的应用范围分类（１）通用塑料。通用塑料是指生产量大、用途广泛、价格低廉的塑料制品。上一页下一页返回１１.２　高分子材料的分类这类塑料的产量占塑料总产量的７５％以上，构成了塑料业的主体。一般在工农业生产及日常生活中使用较多。（２）工程塑料。工程塑料是指力学性能好、耐热、耐寒、耐蚀和电绝缘性良好的塑料，它们可以取代金属材料制造机械