1、第十章 非金屬材料多種多樣的高分子材料防 彈 衣高比強度的降落傘繩索第一節 高分子材料的基礎知識高分子的含義高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。常稱聚合物或高聚物分子量很大分子由許多相同的結構單元組成以共價鍵的形式重復連接而成123高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工業用高分子材料主要是人工合成的。高分子化合物的組成由簡單的結構單元重復連接而成。 CH2CH2 n聚乙烯分子鏈高分子材料的分類塑料橡膠纖維涂料按聚合物反應類型加聚物ext 3縮聚物按材料來源分類天然高分子ext 3合成高分子天然樹脂蟲 膠松香琥珀合成樹脂樹脂模型玩具有機玻璃表一 三大高分子材料的比較高分子材料形成過程簡

2、單流程如下： 熱塑性塑料：受熱后軟化，冷卻后又變硬，可重復循環。熱固性塑料：由單體直接形成網狀聚合物或通過交聯線型預聚體而形成，一旦形成交聯聚合物，受熱后不能再回到可塑狀態。制品不溶不熔。熱塑性塑料與熱固性塑料圖 熱塑性a、b和熱固性c聚合物的形態特征 二、高分子材料的結構大分子鏈的形狀按照大分子鏈的幾何形狀，可將高分子化合物分為線型結構、支鏈型結構和體型結構。1線型結構高聚物的彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料。3體型結構高聚物硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料2支鏈型結構近于線型結構玻璃態高彈態粘流態三、高分子材料的力學狀態 玻璃態：低溫下，鏈段不能運動。在外力作用下，只發生大分子

3、原子的微量位移，產生少量彈性變形高聚物呈玻璃態的最高溫度稱玻璃化溫度，用Tg表示。用于這種狀態的材料有塑料和纖維。線型非晶態高聚物的溫度-變形曲線 高彈態：溫度高于Tg，分子活動能力增加，受力時產生很大彈性變形。用于這種狀態高聚物是橡膠。 粘流態：由于溫度高，分子活動能力很大，在外力作用下，大分子鏈可以相對滑動。粘流態是高分聚乙烯制品一、工程塑料 塑料是在玻璃態下使用的高分子材料。在一定溫度、壓力下可塑制成型，在常溫下能保持其形狀不變。1、工程塑料概述 塑料的組成 :塑料是以樹脂為主要成分，加入各種添加劑。塑料制品添加劑是為改善塑料某些性能而加入的物質。填料主要起增強作用；增塑劑用于提高樹脂的

4、可塑性和柔軟性；固化劑用于使熱固性樹脂由線型結構轉變為體型結構；穩定劑用于防止塑料老化，延長其使用壽命潤滑劑用于防止塑料加工時粘在模具上, 使制品光亮；著色劑用于塑料制品著色。其他的還有發泡劑、催化劑、阻燃劑、抗靜電劑等(2) 塑料的性能特點塑料的優點：相對密度小(一般為0.9 2.3)；耐蝕性、電絕緣性、減摩、耐磨性好；有消音吸振性能 。塑料的缺點：剛性差(為鋼鐵材料的1/1001/10)，強度低；耐熱性差、導熱系數小；易老化。2、常用工程塑料 一般結構用塑料包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。ABS塑料 “堅韌、質硬、剛性” ，應用廣泛。

5、 PE波紋管PP方向盤ABS閥門PS管丙稀氰丁二烯苯乙烯 （ABS工程塑料） 材料特性：在低溫下也能保持很好的抗壓強度硬度高、機械強度高抗磨損性好、比重輕相對熱量指數高達80c在高溫下也能保持很好的尺寸穩定性防火、工藝簡單光澤度好、易于上色，相對其他熱塑性塑料來說成本較低 HP惠普打印機生產商：HP惠普設汁商：ZIBA designEXAMPLE沃克斯99迷你釘書機 汽車行業燈罩外殼方向盤導油管ABS的應用把手按鈕器具吸塵器吹風機加濕器ABS的應用冰柜空調器食品箱聚酰胺又稱尼龍或綿綸，強度較高，耐磨、自潤滑性好，廣泛用作機械、化工及電氣零件尼龍管件PC擋風板聚碳酸酯具有優良的機械性能，透明無毒

6、，應用廣泛。聚酰胺密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯俗稱“塑料王”具有極優越的化學穩定性和熱穩定性以及優越的電性能，幾乎不受任何化學藥品的腐蝕. 耐高溫件用塑料有聚砜(PSF)聚砜的熱穩定性高是其最突出的特點。使用溫度達150174。 聚酰亞胺層壓板 聚酰亞胺在260下可長期使用。 熱固性塑料熱固性塑料是在樹脂中加入固化劑壓制成型而形成的體形聚合物。 酚醛塑料是以酚醛樹脂為基，加入填料及其他添加劑而制成。廣泛用于制作各種電訊器材和電木制品（如插座、開關等），耐熱絕緣部件及各種結構件。 電器配件聚丙烯（PP） 典型用途: 家具、包裝、照明設備、食物包裝、桌墊、文件夾、便簽紙盒 典型用途:

7、 展示用品零售標板、室內用品、家具、照明設備、玻璃裝配 有機玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 聚乙烯（PE）聚乙烯從1939年開始工業化生產，是目前產量最大，應用最廣泛的品種。低密度聚乙烯（LDPE）在各種聚乙烯中產量最大，主要用于生產薄膜（制造食品袋、垃圾袋、地膜、大棚膜等）給水用HDPE管聚乙烯生產線聚氯乙烯（PVC）聚氨酯 （PU）典型用途: 自行車座、整形外科座墊子、鞋墊、辦公室用椅、網球拍的手把 EXAMPLE自行車座墊聚碳酸酯（PC）典型用途:安全頭盔、眼鏡、輕巧的光盤盒、廚房用具、電腦殼體、建筑玻璃窗、手機殼體EXAMPLE 蘋果電腦材料特性： 能提供一系列色彩清晰度好、抗撞擊

8、性非常好，即使在高溫下，它的尺寸穩定性也很強，抗高溫性達125度。PS保溫板PS光纖 聚苯乙烯（PS）丙烯酸脂球場纖維滌綸尼龍（錦綸）聚丙烯腈（腈綸、人造羊毛）高分子材料應用極為廣泛！討論： 也請同學們舉一些例子。以保險膜為例） 想象一下現代生活如果沒有高分子材料，如何？保鮮膜性能要求保鮮、保潔、自粘安全、無毒市場上的保鮮膜聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、偏聚氯乙烯及其他材質聚氯乙烯（PVC）保鮮膜存在的問題生物（醫用）高分子醫用高分子人工生體軟組織人工生體硬組織藥用高分子高分子藥物高分子載藥體系醫療器械與診斷材料F-117A Fighter (American) A stealth sh

9、ip A stealth ship 二、合成橡膠 橡膠是以高分子化合物為基礎的具有高彈性的材料。橡膠的性能高彈性儲能耐磨絕緣2、常用合成橡膠合成橡膠按用途和用量分為通用橡膠和特種橡膠密封圈膠管輪胎傳統陶瓷 第三節 陶瓷陶瓷特種陶瓷結構陶瓷功能陶瓷晶體相陶瓷材料的相組成玻璃相氣相陶瓷材料的性能特點力學性能硬度陶瓷的硬度很高，多為1000Hv1500Hv剛度陶瓷的剛度很高。剛度是由彈性模量衡量的，陶瓷材料的彈性模量要高于金屬材料。陶瓷材料的性能特點力學性能強度陶瓷材料一般具有優于金屬材料的高溫強度，高溫抗蠕變能力強，且有很高的抗氧化性。常用于高溫材料。陶瓷材料的性能特點熱學性能熔點陶瓷材料由離子鍵

10、和共價鍵結合，因此具有較高的熔點。熱容熱膨脹陶瓷材料在低溫下熱容小，在高溫下熱容增大。陶瓷材料的熱膨脹系數小，這是由晶體結構和化學鍵決定的。一般為105106/K。陶瓷材料的性能特點電學性能陶瓷材料是良好的絕緣體。可大量制造高頻、高溫下工作的器件。陶瓷材料由于晶界和氣孔的存在，一般是不透明的。光學性能陶瓷材料加工方法配料成形煅燒結構陶瓷材料氧化物結構陶瓷特點：化學穩定性好、抗氧化性強、熔融溫度高、高溫強度高。Al2O3陶瓷ZrO2陶瓷BeO陶瓷MgO陶瓷形形色色的陶藝制品第四節 復合材料前面介紹的合成高分子材料、金屬材料和無機非金屬材料各有其長處和短處，如果將這三類不同的材料通過復合工藝組合成

11、為新的復合材料，它既能保持原來材料的長處，又能彌補短處例如金屬材料易腐蝕合成高分子材料易老化、不耐高溫陶瓷材料易碎裂等缺點，都可以通過復合的方法予以改善和克服。因此復合材料是在三大材料基礎上發展起來的新材料。復合材料定義 由兩種或兩種以上物理、化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料，具有單一材料無法具備的優越的綜合性能。新一代的運動器材如羽毛球拍、網球拍、高爾夫球桿、滑雪杖、滑雪板、撐桿、弓箭等都采用碳纖維增強塑料來做復合材料的性能特點1、比強度和比模量高2、耐疲勞性好3、減磨耐磨和自潤滑性能好4、減震性好5、高溫性能好6、斷裂安全性高復合材料分類若按增強體的形狀分類，復合材料可分為：顆粒增強復合材料夾層增強復合材料纖維增強復合材料纖維增強樹脂基復合材料玻璃鋼 它是由玻璃纖維與聚酯類樹脂復合而成的材料。將玻璃熔化并以極快的速度拉成細絲，這種玻璃纖維異常柔軟，可以紡織。纖維增強金屬基復合材料樹脂基復合材料的耐熱性低，一般不超過300，且不導電，導熱性也較差，這就限制了它們在某些條件下的使用。而金屬基復合材料恰好在這些方面具有優勢，成為各國競相發展的新材料。纖維增強陶瓷基復合材料隨著對高溫高強材料的要求愈來愈高，人們