产品造型材料与工艺

非金属材料

一、非金属材料特性

·金属材料：高强度，高硬度，一定塑性韧性。

--缺点：难以达到满足一些特殊性能的要求【耐高温性、耐腐蚀性】

·非金属材料：

--独特性能：1、成形方法多样化

2、低温成形工艺简便

3、成形工艺与材料的制备工艺有机结合

--原料来源丰富，制造加工容易，节约能源。

(一)、高分子材料

·塑料属高分子材料，高分子材料又称高分子化合物或高分子聚合物（高聚物），是以高分子化合物为主要成分的有机材料。

·高分子材料种类：

--天然高分子材料

·蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡胶、淀粉、蛋白质等

--人工合成高分子材料

·塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂、涂料等

--工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。

·高分子化合物：是指分子质量和大的化合物（5000以上乃至几百万）

·低分子化合物：相对分子质量在500以下（这个数量之间的根据其性能来确定）

·一般性能：高分子化合物一般有较好的弹性、塑性和强度，低分子化合物这些性能较低。

所以，高分子化合物是相对分子质量大到使其机械性能具有工程意义的化合物。

概念扩充

·单体

--高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得，组成高分子化合物的低分子化合物称作单体。

·链节

--大分子链由许多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称作链节。

·高分子材料:

·乙烯CH2=CH2（单体）

·聚乙烯（大分子链）...CH2--CH2--CH2--CH2...或--[-CH2--CH2-]n--

·聚合反应：加（成）聚合反应

·一种或几种单体相互加成而链结成的聚合物反应。（应用80%以上）

-例：聚乙烯的反应方程式

加聚

n CH2===CH2········→ -[-CH2--CH2-]n-

·缩（合）聚（合）反应

·一种或几种单体互相混合而连结成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子（如：水、氨、醇、卤化氢等）的反应。反应生成分与单体不同，反应复杂。少用。

·大分子链的化学组成、形态和聚合态

·化学组成

--组成大分子链的化学元素主要是碳、氢、氧，另外还有氮、氯、氟、硼、硫等元素，其中碳是形成大分子链的主要元素。

--大分子链的原子以共价键结合，其组成元素不同，原子间共价键力就不同，高分子材料的性能也不同。

·形态

--分子链的形态对聚合物性能有显著影响。

--大分子链课呈现不同的几何形状，主要有线型、支化型、和体型（或网型）三类。线型分子链可完全结成晶体

支化型分子链由于存在支链，分子链之间不易形成规则排列，难于完全结晶成为晶体，

同时支链可以形成三维缠结，是塑性变形难以进行，影响高分子材料的

性能。如：低密度聚乙烯分子带有许多支链，熔点为105°C，结晶度

为60%--70%；高密度聚乙烯分子链几乎全部实线型，熔点135°C，结

晶度达95%。

体型（网状或交联型）分子链网状分子链形成，是聚合物分子间不一相互流动，因而提高了聚合物的

强度、耐热性及化化学稳定性。

·高分子材料的聚合态：

--晶态

--部分结晶态

--非晶态（玻璃态）

·高分子材料的性能

·机械性能：高聚物的物理、力学状态

-线型非晶态高聚物的三种力学状态：

-线型非晶态高聚物在不同温度下表现出三种物理状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。

1、塑料

-概念：以天然树脂或合成树脂（也称高分子化合物，因外观似天然树脂如琥珀、松香、虫胶等而得名）为原料，在一定温度和压力的条件下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色料或润化剂等。

·塑料的特点

·优点：①比重小，比强度大；

②耐腐蚀，耐磨，绝缘减磨，消声，减震；

③易成型，易复合等优良的综合性能。

·缺点：易老化，耐热性差，刚性差，尺寸稳定性差。

塑料生产（树脂或半制品生产）

塑料工业

塑料制品的生产（塑料成型工业or加工工业）

塑料制品的简单生产流程

原料树脂塑料塑料制品

塑料生产

·塑料制品生产系统的组成成型、机械加工、修饰三个过程。

·2、塑料的组成

·（1）合成树脂（高聚物）

-是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、聚乙烯等，是塑料的主要组成，也起粘结剂的作用。合成树脂在塑料中含量约占40%~100%，对塑料的性能起决定性作用。

·（2）添加剂

为改善性能而加入的其他组分，主要有以下几种：

·①填料或增强材料

--填料在塑料中主要起增强作用。有时也可改善或提高塑料的某些特殊性能，以扩大其应用范围。填料的用量可达20%~50%，是塑料改性最重要的组成。

--例如：

·加入石墨、石棉纤维或玻璃纤维等，可以改善塑料的机械性能；

·加入石棉粉可以提高塑料的耐热性；

·加入云母粉可以提高塑料的电绝缘性；

·加入二硫化钼等可以提高塑料的自润滑性；

·加入铝粉可以提高对光的反射能力。

·②固化剂

--它的作用在于通过交联使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品。

--例如：

·在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺；

·在环氧树脂中加入乙二氨、顺丁烯二酸酐等。

·③增塑剂

·用以提高树脂可塑性和柔软形的添加剂。常用的为液态或低熔点的固体有机化合物。·例如：聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯，可变为橡胶一样的软塑料。

·稳定剂

--为了防止受热、光等的作用是塑料过早老化，加入少量能稳定化作用的物质。