非金属材料(编辑修改稿)

非金属材料(编辑修改稿)内容摘要：

1． 生 胶 生胶是指无配合剂 、 未经硫化的橡胶。 按原料来源有天然 橡胶 和合成 橡胶。 2． 配合剂 用来改善橡胶的某些性能。 常用配合剂有硫化剂 、 硫化促进剂 、 活化剂 、 填充剂 、 增塑剂 、 防老化剂 、 着色剂 等。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 48 二、橡胶（组成 配合剂） （ 1） 硫化剂 用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构 ， 从而使生胶变成具有一定强度 、 韧性 、 高弹性的硫化胶。 常用硫化剂有硫磺和含硫化合物 ， 有机过氧化物 ， 胺类化合物 、 树脂类化合物 、 金属氧化物等。 （ 2） 硫化促进剂 作用是缩短硫化时间 ， 降低硫化温度 ， 改善橡胶性能。 常用 促进剂 有二硫化氨基甲酸盐 、黄原酸盐类 、 噻唑类 、 硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 49 二、橡胶（组成 配合剂） （ 3） 活化剂 用来提高 促进剂的 作用。 常用活化剂有氧化锌 、 氧化镁 、 硬酯酸等。 （ 4） 填充剂 用来提高橡胶的强度 、 改善工艺性能和降低成本。 能提高性能的填充剂称为补强剂如炭黑 、 二氧化硅 、 氧化锌 、 氧化镁等；用于 降低成本的有滑石粉 、 硫酸钡等。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 50 二、橡胶（组成 配合剂） （ 5） 增塑剂 用来增加橡胶的塑性和柔韧性。 常用增塑剂有石油系列 、 煤油系列和松焦油系列增塑剂。 （ 6） 防老剂 用来防止或延缓橡胶老化 ， 主要有石蜡 、 胺类和酚类防老剂。 【增强材料主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝绳、针织品等类型】 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 51 二、橡胶（加工成形） 包括塑炼 、 混炼 、 压延与压出 、 成型 、 硫化。 1． 塑炼 生胶具有很高的弹性 ， 难以加工。 塑炼是生胶在机械或化学作用下 ， 部分橡胶长分子链被切断 ， 分子量降低 ， 塑性增加的过程。 通常在炼胶机中进行。 2． 混炼 将生胶和配合剂混合均匀的过程。 混炼的加料顺序是：塑炼 胶 、 防老剂 、 填充剂 、 增塑剂 、 硫化剂及硫化促进剂 等。 混炼时要注意严格控制温度和时间。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 52 二、橡胶（加工成形） 3． 压延与压出 混炼胶通过压延与压出等工艺 ，可以制成一定形状的橡胶半成品。 4． 成型 把 橡胶半成品通过粘贴 、 压合等方法制成成品形状的过程。 5． 硫化 胶料大分子结构由线型转变为交联体型结构的过程。 硫化后即得制品。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 53 二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用） 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 54 二、橡胶（常用橡胶东代号、性能及应用） 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 55 三、胶粘剂 把 两个固体表面粘合在一起 ， 并且在胶接面处具有足够强度的物质 ； 以各种树脂 、 橡胶 、 淀粉等为基体材料 ，添加各种辅料而制成的。 分类： 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 56 三、胶粘剂（常用） 1． 环氧树脂 胶粘剂 具有很高的粘接力 ， 操作简便 ，不需外力即可粘接；有良好的耐酸 、 碱 、 油及有机溶剂的性能。 但 环氧 胶胶层较脆。 用途： 环氧树脂 胶粘剂对金属 、 玻璃 、 陶瓷 、 塑料 、橡胶 、 混凝土等均具有较好的粘合能力 ， 常用于以上物品之间的粘接和修补 ， 也可用于竹木和皮革 、 织物 、 纤维之间的粘接。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 57 三、胶粘剂（常用） 2． 酚醛 树脂 胶粘剂 具有较强的粘接力 ， 耐高温 ，但韧性低 ， 剥离强度差。 主要 用于 木材 、 胶合板 、 泡沫塑料等 ， 也可用于胶接金属 、 陶瓷。 改性的 酚醛 丁晴胶可在 60～ 150℃ 使用 ， 广泛用于机器 、 汽车 、 飞机结构部件的 胶 接 ， 也可用于胶接金属 、 玻璃 、 陶瓷 、 塑料等材料。 改性的酚醛 缩醛胶具有较好的胶接强度和耐热性 ， 主要用于金属 、 玻璃 、 陶瓷 、 塑料的胶接 ， 也可用于玻璃纤维层压板的胶结。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 58 三、胶粘剂（常用） 3． 聚氨酯树脂胶粘剂 初粘结力大 ， 常温触压即可固化 ， 有利于粘接大面积柔软材料及难以加压的工件。 在 250℃ 以下 仍能保持较高的剥离强度 ， 而且其抗剪强度随着温度下降而显著提高。 聚氨酯树脂胶毒性大 ， 固化时间长 ， 耐热性不高 ， 易与水反应。 可对 金属 、 玻璃 、陶瓷 、 橡胶 、 木材 、 皮革和极性塑料有很强的粘结力 ，特别是超低温工件的粘接。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 59 三、胶粘剂（常用） 4． α 氰基丙烯酸酯胶粘剂 具有透明性好 、粘度低 、 粘结速度极快等特点 ， 使用很方便。 但它不耐水 ， 性脆 ， 耐温性和耐久性较差 ， 有一定气味。 广泛用于： 金属 、 陶瓷 、 玻璃及大多数塑料和橡胶制品的粘接及日常修理。 市场上销售的“ 501” 胶和 “ 502” 胶就属于这类胶粘剂。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 60 三、胶粘剂（常用） 5． 氯丁橡胶胶粘剂 具有良好的弹性和柔韧性 ， 初粘力强 ， 但强度较低 ， 耐热性不高 ， 贮存稳定性较差 ，耐寒性不佳 ， 溶剂有毒。 氯丁橡胶胶粘剂使用方便 ， 价格低廉 ， 广泛用于 橡胶与橡胶 、 金属 、 纤维 、 木材 、 塑料之间的粘接。 6． 聚醋酸乙烯乳液胶粘剂 即乳白胶。 无毒 、 粘度小 、 价格低 、 不燃。 但耐水性和耐热性较差。 主要用于胶接木材 、 纤维 、 纸张 、 皮革 、 混凝土 、 瓷砖等。 167。 2 高分子材料 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 61 基本概念 传统陶瓷 材料是粘土 、 石英 、 长石等硅酸盐类材料。 现代陶瓷 材料是无机非金属材料的统称。 其原料已不再是单纯的天然矿物材料 ， 而是扩大到人工化合物 （ Al2O SiO ZrO2等 ）。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 62 一、陶瓷的分类（化学成分） 氧化物陶瓷 Al2O SiO ZrO MgO、 CaO、 BeO、 Cr2O CeO ThO2； 碳化物陶瓷 SiC、 B4C、 WC、 TiC； 氮化物陶瓷 Si3N AlN、 TiN、 BN； 新型碳化物陶瓷 C3N4； 硼化物陶瓷 TiB ZrB2； 复合瓷、金属陶瓷和纤维增强陶瓷 3Al2O32SiO2(莫来石 )、MgAl2O3(尖晶石 )、 CaSiO ZrSiO BaTiOPbZrTiO BaZrO CaTiO3等。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 63 一、陶瓷的分类 (原料 用途 性能 ) 原料： 普通陶瓷 （ 硅酸盐材料 ） 特种陶瓷 （ 人工合成材料 ） 用途： 日用陶瓷 、 结构陶瓷 、 功能陶瓷 性能： 高强度陶瓷 、 高温陶瓷 、 耐磨陶瓷 、 耐 酸 陶瓷 、 压 电陶 瓷 、 光学 陶瓷 、 半 导体 陶瓷 、 磁性陶瓷 、 生物陶瓷等。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 64 一、陶瓷的结构（晶相） 陶瓷一般由 晶相 、 玻璃相和气相 组成。 其显微结构是由原料 、 组成和制造工艺所决定的。 晶相 是陶瓷材料的主要组成相 ， 是化合物或固溶体。 晶相主要有硅酸盐 、 氧化物 、 非氧化物三种。 硅酸盐的基本结构是硅氧四面体 （ SiO4） ， 构成不同结构的硅酸盐 ，大多数氧化物的结构是氧离子密堆的立方和六方结构 ，金属离子位于其八面体或四面体间隙中。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 65 二、陶瓷的结构（玻璃相） 玻璃相 是一种低熔点的非晶态固相。 它的作用是粘接非晶态晶相 ， 填充晶相间的空隙 ， 提高致密度 ， 降低烧结温度 ， 抑制晶粒长大等。 玻璃相的组成随着坯料组成 、 分散度 、 烧结时间以及炉（ 窑 ） 内气氛的不同而变化。 玻璃相会降低陶瓷的强度 、 耐热耐火性和绝缘性。 故陶瓷中玻璃相的体积分数一般为 20%～ 40%。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 66 二、陶瓷的结构（气相） 气相 （ 气孔 ） 是指陶瓷孔隙中的气体。 陶瓷的性能受气孔的含量 、 形状 、 分布等的影响 ， 气孔会降低陶瓷的强度 ， 增大介电损耗 ， 降低绝缘性 ，降低致密度 ， 提高绝热性和抗振性。 对功能陶瓷的光 、 电 、 磁等性能也会产生影响。 普通陶瓷的气孔率为体积的 5%～ 10%， 特种陶瓷和为功能陶瓷 5%以下。 167。 3 陶 瓷 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 67 二、陶瓷的结构 167。 3 陶 瓷 陶瓷显微组织示意图 第十章 非金属材料 机电工程学院 赵占西 2020年 6月 30日星期二 68 三、陶瓷材料的性能（ 力学性能 ） 高硬度 ， 一般为 1000～ 5000HV， 而淬火钢为500～ 800HV， 因而具有优良的耐磨性；陶瓷的弹性模量高 ， 刚度大 ， 是各种材料中最高的。 由于晶界的存在 ， 陶瓷的实际强度比理论值要低的多；陶瓷的抗拉强度很低 ， 抗弯强度稍高 ， 抗压强度很高 ， 一般比。