非金属材料与新型材料.ppt
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人教版高中化学必修二5.3.2《新型无机非金属材料》PPT课件
碳纳 米管
石墨片层卷成 的直径纳米级
比表面积大，具 有高的强度和优
生产复合材料、电池
的管状物
良的电学性质 和传感器等
一个碳原子直 电阻率低、热导 应用于光电器件、超
石墨烯 径 厚 度 的 单 层 率 高 、 具 有 很 高 级电容器、电池和复
石墨
的强度
合材料等方面
我国科学家合成的 3 nm 长的管状碳纳米管，长度居世界之首。 这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只 有钢的 1/4)、熔点高，化学稳定性好的特点，因此被称为“超 级纤维”。下列对碳纤维的说法中不正确的是( C ) A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳元素 C．它的结构与石墨相似 D．碳纤维复合材料耐高温
原子结构 周期表中
示意图
位置
第三周期、 第ⅣA族
注意: 1自然界中不存在游离态的硅 2由于硅处于金属元素和非金属元素过渡的位置 所以硅是良好的半导体材料
化学性质 硅的化学性质不活泼 常温下，与氢氟酸、氟气、强碱反应。 加热情况下，也与一些非金属(Cl2 O2)反应。
1、与氟气反应：
Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
3、与强碱溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 ↑ 4、与氯气反应：
Si+2Cl2=△=SiCl4 5、与氧气反应
Si+O2高=温=SiO2
(3)硅的制备
工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅
高温
SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅)
非金属材料-课件
二、 陶瓷
陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成无机化合物 为原料, 用粉末冶金法消费的无机非金属资料。
它同金属资料、高分子资料一同被称为三大
固体资料。 2024/7/16
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8
1.陶瓷的特性
陶瓷的硬度很高, 抗压强度高, 耐高温、耐磨 损、抗氧化和耐蚀性都很好。
但质脆韧性很差, 受冲击载荷时易碎裂, 急热 急冷条件下性能也较差。
2.陶瓷的分类及用途
陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷； 按用途不同分为日用陶瓷和工业陶瓷。工业陶 瓷又分为工程构造陶瓷和功能陶瓷。
普通陶瓷又称传统陶瓷、硅酸盐陶瓷, 其原料 是粘土、长石、石英等天然硅酸盐矿物。
2024/7/16
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9
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工 陶瓷、多孔陶瓷等。
2
塑料的缺陷是: 强度、刚度底，耐热性差，易熄灭 和易老化，导热性差，热膨胀系数大。为了抑制 这些缺陷，正在不断研发新型的、耐热的和高强 度的塑料。
〔2〕塑料的分类及用途
根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，塑料 可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。
1〕热塑性塑料
热塑性塑料加热时变软，冷却后变硬，再加 热又可变软，可反复成形，根本性能不变，其制 品运用的温度低于120℃。
1.塑料
塑料是以合成树脂为主要成分，参与填充剂、 加强剂、稳定剂、着色剂、光滑剂等制成的。
〔1〕塑料的特性
与金属相比，塑料的优点是: 质轻、比强度高， 化学稳定性好，减摩、耐磨性好，电绝缘性优良， 消声和吸震性好，成形加工性好，方法简单，消 费率高。
2024/7/16
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【高中化学】新型无机非金属材料PPT课件
(2)氮化硅陶瓷
氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧 性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、 隔热、电绝缘等一系列优良性能。 Si3N4基陶瓷球轴承 氮化硅陶瓷部件
制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量， 节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。 沙漠车
(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、
氧化锆陶瓷
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。 9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。 16、在不违背原则的情况下，对别人要宽容，能帮就帮，千万不要把人逼绝了，给人留条后路，懂得从内心欣赏别人，虽然这很多时候很难 。 17、做不了决定的时候，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾! 18、不要太高估自己在集体中的力量，因为当你选择离开时，就会发现即使没有你，太阳照常升起。 19、时间不仅让你看透别人，也让你认清自己。很多时候，就是在跌跌拌拌中，我们学会了生活。 20、与其等着别人来爱你，不如自己努力爱自己，对自己好点，因为一辈子不长，对身边的人好点，因为下辈子不一定能够遇见。
《非金属材料简介》课件
《非金属材料简介》PPT 课件
探索非金属材料的奇妙世界！将介绍非金属材料的分类、特点、应用以及制 备方法，并探讨其未来发展趋势、环境和健康影响，以及可持续发展问题。
什么是非金属材料
非金属材料是指不具备金属性质的材料，通常以共价键和离子键结合，少数以金属键结合。它们在各个 行业中发挥着重要作用。
非金属材料的分类
硅酸盐材料
被广泛用于吸湿、除湿、催化 和增强材料等。如硅胶、水泥、 玻璃等。
有机非金属材料的特点
1 轻质且易加工
有机非金属材料通常具有较低的密度和良好的可塑性，便于加工和制造各种形状的产品。
2 良好的绝缘和耐腐蚀性
有机非金属材料在电子、化工和环保领域中具有卓越的绝缘和耐腐蚀性。
3 优异的机械性能
有机非金属材料具有较好的强度、韧性和耐磨性，适用于各种机械设备的制造。
被广泛应用于船舶、建筑、风 力发电等领域。如玻璃纤维船 体、建筑结构件等。
石墨烯复合材料
被用于电池、传感器、电子器 件等领域。如石墨烯电池、石 墨烯传感器等。
2 多样化的性能调控
通过改变复合材料中各组分的比例和结构，可以调控材料的力学、热学和电学性能，满 足不同需求。
3 减轻重量和节能
复合非金属材料可以代替传统金属材料，减轻重量，提高机械效能，实现节能减排。
复合非金属材料的应用
碳纤维复合材料
玻璃纤维复合材料
被广泛应用于航空航天、汽车、 体育器材等领域。如碳纤维车 身、碳纤维飞机部件等。
有机非金属材料的应用
1
聚合物塑料
广泛应用于包装、建筑、汽车和电子等领域。如塑料袋、塑料桶、塑胶零件等。
2பைடு நூலகம்
合成纤维
被用于制造服装、家纺和工业材料。如涤纶、尼龙、氨纶等。
探索非金属材料的奇妙世界！将介绍非金属材料的分类、特点、应用以及制 备方法，并探讨其未来发展趋势、环境和健康影响，以及可持续发展问题。
什么是非金属材料
非金属材料是指不具备金属性质的材料，通常以共价键和离子键结合，少数以金属键结合。它们在各个 行业中发挥着重要作用。
非金属材料的分类
硅酸盐材料
被广泛用于吸湿、除湿、催化 和增强材料等。如硅胶、水泥、 玻璃等。
有机非金属材料的特点
1 轻质且易加工
有机非金属材料通常具有较低的密度和良好的可塑性，便于加工和制造各种形状的产品。
2 良好的绝缘和耐腐蚀性
有机非金属材料在电子、化工和环保领域中具有卓越的绝缘和耐腐蚀性。
3 优异的机械性能
有机非金属材料具有较好的强度、韧性和耐磨性，适用于各种机械设备的制造。
被广泛应用于船舶、建筑、风 力发电等领域。如玻璃纤维船 体、建筑结构件等。
石墨烯复合材料
被用于电池、传感器、电子器 件等领域。如石墨烯电池、石 墨烯传感器等。
2 多样化的性能调控
通过改变复合材料中各组分的比例和结构，可以调控材料的力学、热学和电学性能，满 足不同需求。
3 减轻重量和节能
复合非金属材料可以代替传统金属材料，减轻重量，提高机械效能，实现节能减排。
复合非金属材料的应用
碳纤维复合材料
玻璃纤维复合材料
被广泛应用于航空航天、汽车、 体育器材等领域。如碳纤维车 身、碳纤维飞机部件等。
有机非金属材料的应用
1
聚合物塑料
广泛应用于包装、建筑、汽车和电子等领域。如塑料袋、塑料桶、塑胶零件等。
2பைடு நூலகம்
合成纤维
被用于制造服装、家纺和工业材料。如涤纶、尼龙、氨纶等。
无机非金属材料-ppt课件
碳原子
C60
石墨片层
纳米
碳原子
特别提示
碳纳米材料(富勒烯、石墨烯等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳原子排列方式不同)和性质。
(1)硅晶片是生产芯片的基础材料( )(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅( )(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应( )(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸( )(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体( )(6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳( )
解析 水玻璃为硅酸钠溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。
1
2
3
√
3.某博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法不正确的是A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n＝3D.我国在新石器时代已能烧制陶器
第三节 无机非金属材料
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。
核心素养发展目标
解析 普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
1
2
3
√
2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
C60
石墨片层
纳米
碳原子
特别提示
碳纳米材料(富勒烯、石墨烯等)、金刚石、石墨都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构(碳原子排列方式不同)和性质。
(1)硅晶片是生产芯片的基础材料( )(2)生产光导纤维的原料是二氧化硅( )(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应( )(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸( )(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体( )(6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳( )
解析 水玻璃为硅酸钠溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。
1
2
3
√
3.某博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法不正确的是A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n＝3D.我国在新石器时代已能烧制陶器
第三节 无机非金属材料
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.了解硅酸盐及其结构特点，了解传统硅酸盐产品(陶瓷、玻璃、水泥)的工业生产(原料、设备等)。2.了解硅和二氧化硅的性质，认识碳化硅、氮化硅、纳米材料等新型无机非金属材料。3.知道硅及其化合物在材料家族中的应用，增强关注社会的意识和责任感。
核心素养发展目标
解析 普通玻璃主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料
1
2
3
√
2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
非金属材料ppt课件
硬质聚氯乙烯：制造管道、门窗型材、板材、鞋底、玩 具、文具。 软质聚氯乙烯：薄膜，软管、电缆绝缘层等。
.
➢聚氯乙烯（PVC）产品
.
➢聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯 （EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。普通聚苯乙烯树脂为 无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制 品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好， 易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普 通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应 力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
结构单元多次重复连接组成的。例如聚氯乙烯分子是由 成 千上万个氯乙烯分子相互连接组成的。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH Cl Cl Cl
. 聚氯乙烯
3）天然高分子材料——皮革、棉花、羊毛、木材、天然橡胶 等。
.
非金属材料-高分子材料
4）合成高分子材料——以合成树脂为主要成分的材料，包括 塑料、合成橡胶、合成纤维等。
➢低密度聚乙烯（LDPE）：生产薄膜、包装袋、软管、电 线包裹层等
➢高密度聚乙烯（HDPE）：制造瓶、罐、桶和其它日常用 品等。
.
聚乙烯（PE）制品
.
➢聚丙烯PP
无毒、无味，密度小（0.9）；强度、刚度、硬度、耐 热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。具有良好 的电性能和高频绝缘性；但低温时变脆、不耐磨、易老化。 常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。
9.有蠕变现象 会发生缓慢的塑性变形。
.
塑料
.
9.1.3 塑料
非金属材料 –高分子材料
1.塑料的成分
1）合成树脂 是塑料的主要成分，在塑料中的比例为30%～
.
➢聚氯乙烯（PVC）产品
.
➢聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯 （EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。普通聚苯乙烯树脂为 无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制 品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好， 易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普 通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应 力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
结构单元多次重复连接组成的。例如聚氯乙烯分子是由 成 千上万个氯乙烯分子相互连接组成的。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH Cl Cl Cl
. 聚氯乙烯
3）天然高分子材料——皮革、棉花、羊毛、木材、天然橡胶 等。
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非金属材料-高分子材料
4）合成高分子材料——以合成树脂为主要成分的材料，包括 塑料、合成橡胶、合成纤维等。
➢低密度聚乙烯（LDPE）：生产薄膜、包装袋、软管、电 线包裹层等
➢高密度聚乙烯（HDPE）：制造瓶、罐、桶和其它日常用 品等。
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聚乙烯（PE）制品
.
➢聚丙烯PP
无毒、无味，密度小（0.9）；强度、刚度、硬度、耐 热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。具有良好 的电性能和高频绝缘性；但低温时变脆、不耐磨、易老化。 常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。
9.有蠕变现象 会发生缓慢的塑性变形。
.
塑料
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9.1.3 塑料
非金属材料 –高分子材料
1.塑料的成分
1）合成树脂 是塑料的主要成分，在塑料中的比例为30%～
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料工业对比
____。 • (5)分析反应③，你能得出的结论是________(合理即可)。
7
【解析】 由 E Ag―NO―3→溶液 G 稀――硝→酸 G 可知，E 中含有 Cl
－，即 B 为氯化物，由 F ――△→ H Na―O―H→ 溶液 I 过―量―C→O2 F 可知，
F 是一种酸性比碳酸弱的非金属氧化物对应的水化物，即为硅 酸或原硅酸，则 C 为硅化物，因此 B 为 SiCl4。Si(NH2)4 隔绝空 气高温分解可得 A，可知 A 为由 Si 和 N 组成的化合物，根据硅 和氮元素的价态可知 A 的化学式为 Si3N4，另一种生成物为 NH3，
据此可得 C 分解的化学方程式为 3Si(NH2)4 ＋8NH3↑。
Si3N4
8
【答案】 (1)SiCl4 AgCl (2)原子晶体 4 (3)SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2O (4)3Si(NH2)4隔=绝==空==气==，==高==温Si3N4＋8NH3↑ (5)H2CO3 的酸性比 H2SiO3 强(或 C 的非金属性比硅强等)
一般为醛类和酚类的缩聚产物， 苯环补氢，另一部分的碳上加12氧
•
高分子化合物A和B的部分结构如下：
• (1)合成高分子化合物A的单体是________，生成A的反应是________反应。 • (2)合成高分子化合物B的单体是________，生成B的反应是________反应。
13
• 【解析】 (1)由高分子化合物A的结构片段可看出其重复的结构单元为 ，则A的结构简式为
1
2
3
4
• 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料工业对比
类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
①高强度、硬度，耐高
7
【解析】 由 E Ag―NO―3→溶液 G 稀――硝→酸 G 可知，E 中含有 Cl
－，即 B 为氯化物，由 F ――△→ H Na―O―H→ 溶液 I 过―量―C→O2 F 可知，
F 是一种酸性比碳酸弱的非金属氧化物对应的水化物，即为硅 酸或原硅酸，则 C 为硅化物，因此 B 为 SiCl4。Si(NH2)4 隔绝空 气高温分解可得 A，可知 A 为由 Si 和 N 组成的化合物，根据硅 和氮元素的价态可知 A 的化学式为 Si3N4，另一种生成物为 NH3，
据此可得 C 分解的化学方程式为 3Si(NH2)4 ＋8NH3↑。
Si3N4
8
【答案】 (1)SiCl4 AgCl (2)原子晶体 4 (3)SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2O (4)3Si(NH2)4隔=绝==空==气==，==高==温Si3N4＋8NH3↑ (5)H2CO3 的酸性比 H2SiO3 强(或 C 的非金属性比硅强等)
一般为醛类和酚类的缩聚产物， 苯环补氢，另一部分的碳上加12氧
•
高分子化合物A和B的部分结构如下：
• (1)合成高分子化合物A的单体是________，生成A的反应是________反应。 • (2)合成高分子化合物B的单体是________，生成B的反应是________反应。
13
• 【解析】 (1)由高分子化合物A的结构片段可看出其重复的结构单元为 ，则A的结构简式为
1
2
3
4
• 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料工业对比
类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
①高强度、硬度，耐高
非金属材料及其他新型材料PPT
详细描述
为了降低非金属材料生产成本，研究者们致力于研究新的低成本制备技术和回收再利用方案。例如，利用3D打印 技术可以实现定制化、小批量生产，降低生产成本；同时，对使用过的非金属材料进行回收再利用，也可以有效 降低生产成本。
非金属材料的可持续性问题挑战
总结词
非金属材料在生产、使用和处理过程中 对环境的影响日益受到关注，其可持续 性成为重要挑战。
详细描述
陶瓷材料广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域，如陶瓷刀具、陶瓷轴承、 陶瓷绝缘子等。其制备工艺主要包括原料制备、成型、烧成等步骤。
玻璃材料
总结词
玻璃材料是一种无机非金属材料，具有光学性能优异、化学 稳定性好等特点。
详细描述
玻璃材料广泛应用于建筑、电子、光学等领域，如窗户玻璃 、眼镜片、显示屏等。其制备工艺主要包括原料混合、熔化 、成型和退火等步骤。
污水处理膜
非金属材料如聚乙烯（PE） 和聚丙烯（PP）用于制造 污水处理膜，实现废水的 过滤和净化。
土壤修复材料
非金属矿物如沸石和膨润 土用于土壤修复，改善土 壤质量，降低污染风险。
非金属材料在其他领域的应用
生物医学材料
建筑领域
非金属材料如钛和钛合金用于制造人 工关节、牙种植体等生物医学植入物， 提高医疗效果。
详细描述
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、 建筑等领域，如碳纤维复合材料飞机、 玻璃纤维复合材料汽车外壳等。其制 备工艺主要包括层压法、缠绕法、喷 射法等。
03
新型非金属材料介绍
石墨烯
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的热导率和电导率，被广泛 应用于电子器件、传感器、电池和复合材料等领域。
气凝胶
Байду номын сангаас01
为了降低非金属材料生产成本，研究者们致力于研究新的低成本制备技术和回收再利用方案。例如，利用3D打印 技术可以实现定制化、小批量生产，降低生产成本；同时，对使用过的非金属材料进行回收再利用，也可以有效 降低生产成本。
非金属材料的可持续性问题挑战
总结词
非金属材料在生产、使用和处理过程中 对环境的影响日益受到关注，其可持续 性成为重要挑战。
详细描述
陶瓷材料广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域，如陶瓷刀具、陶瓷轴承、 陶瓷绝缘子等。其制备工艺主要包括原料制备、成型、烧成等步骤。
玻璃材料
总结词
玻璃材料是一种无机非金属材料，具有光学性能优异、化学 稳定性好等特点。
详细描述
玻璃材料广泛应用于建筑、电子、光学等领域，如窗户玻璃 、眼镜片、显示屏等。其制备工艺主要包括原料混合、熔化 、成型和退火等步骤。
污水处理膜
非金属材料如聚乙烯（PE） 和聚丙烯（PP）用于制造 污水处理膜，实现废水的 过滤和净化。
土壤修复材料
非金属矿物如沸石和膨润 土用于土壤修复，改善土 壤质量，降低污染风险。
非金属材料在其他领域的应用
生物医学材料
建筑领域
非金属材料如钛和钛合金用于制造人 工关节、牙种植体等生物医学植入物， 提高医疗效果。
详细描述
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、 建筑等领域，如碳纤维复合材料飞机、 玻璃纤维复合材料汽车外壳等。其制 备工艺主要包括层压法、缠绕法、喷 射法等。
03
新型非金属材料介绍
石墨烯
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的热导率和电导率，被广泛 应用于电子器件、传感器、电池和复合材料等领域。
气凝胶
Байду номын сангаас01
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4.1.2 有机高分子材料的组成及性能特点
1、有机高分子材料的组成： 基料:高聚物（树脂、生橡胶），决定性能
辅料:(添加剂) 填充剂、增塑剂、软化剂、 固化剂、稳定剂、防老化剂、 润滑剂、发泡剂、着色剂等
改善性能，补充性能
zjianchuang@
2、有机高分子材料的性能特点：
zjianchuang@
4.1.5 胶粘剂
胶粘剂是一种将同种或不同种材料粘合 在一起，并在胶接面有足够强度的物质， 它能起胶接、固定、密封、浸渗、补漏和 修复的作用。
zjianchuang@
1、胶粘剂的组成：
（1）粘料：树脂、橡胶、淀粉、蛋白质等高分子 材料；无机胶粘剂有硅酸盐类，磷酸盐类、陶瓷类 （2）固化剂：胺、酸酐、咪唑。 （3）该性剂：增塑剂、增韧剂、增粘剂、填料、 稀释剂、稳定剂、分散剂、偶联剂、触变剂，阻燃 剂、抗老化剂、发泡剂、消泡剂、着色剂、防腐蚀 剂等，有利于胶粘剂的配制、储存、加工工艺及性 能等方面的改进
第4章 非金属材料与新型材料
赵健闯
zjianchuang@
4.1 高分子材料
高分子化合物
有机高分子化合物
无机高分子化合物
有机高分子有天然的和合成的两种.工程 中使用的主要是人工合成的高分子聚合物,简 称高聚物.
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2、缩聚反应：一种或多种单体相互作用而形成 高聚物，同时析出新的低分子副产物的反应。其单 体是含有两种或两种以上活泼官能团的低分子化合 物。按照参加反应的单体不同，缩聚反应分为均缩 聚和共缩聚两种。酚醛树脂（电木），聚酰胺（尼 龙），环氧树脂等都是缩聚反应产物。
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1）与金属材料相比，性能特点： A、比强度高：强度/密度 B、高弹性和低弹性模量 C、高耐磨性和低硬度
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2）物理性能特点：
A、电绝缘性优良：共价键，不易电离来自导电能 力低B、耐热性差：分子间力弱，受热、受力易软化、 熔化
C、导热性低：线膨胀系数是金属的3-4倍，机 械中会因膨胀变形过量，引起开 裂，脱落，松动等
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3）化学性能特点：
化学稳定性高，在碱、酸、盐中耐蚀性 强，如聚四氟乙烯在沸腾的王水中仍很稳定， 但某些高聚物在某些特定的溶剂和油中会发 生软化、熔胀等现象。
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4）有机高分子化合物的老化：
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4.1.3 工程塑料
1、塑料的组成： 基料:合成树脂，对塑料性能起决定性作用 辅料:(添加剂) 填充剂、增塑剂、 固化剂、
稳定剂（防老化剂）。此外还 有阻燃剂、发泡剂、着色剂、抗 静电剂等 改善性能，补充性能
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2、橡胶的组成：
（1）生胶：未加配合剂的天然或合成的橡胶 （2）配合剂：为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。
硫化剂：相当于固化剂，为硫磺和硫化物 填料：提高力学性能，降低成本，主要是 碳黑，纤维，金属丝，织品或金属编织物等 硫化促进剂，增塑剂，防老化剂等。
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4.1.4 合成橡胶
1、橡胶的特性和应用： A 室温下处于高弹态 B 弹性模量低，只有1-10MPa C 弹性变形量很大：100-1000% D 具有优良的伸缩性和积储能量的能力 E 良好的耐磨性，隔音性，阻尼性和绝缘性 F 可做密封件，减震、防震件，传动件，运 输胶带绝缘材料。
4.1.1 高聚物的人工合成
低分子化合物通过加聚反应和缩聚反应形成. 1、加聚反应：一种或多种单体相互加成形成聚 合物的反应。无低分子副产物生成。单体为一种的 叫均加聚，如乙烯加聚成聚乙烯。单体为一种或两 种以上的称为共加聚。如ABS工程塑料就是有丙烯 腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共聚合成。
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2）按应用范围分为通用塑料，工程 塑料和其他塑料（如耐热塑料）：
A、通用塑料：产量大，用途广，价格低。聚乙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料 B、工程塑料：主要用于制作工程结构，机器零件， 工业容器和设备。有聚酰胺（尼龙）、ABS、聚甲 醛、聚碳酸酯 C、其他塑料：如耐热塑料，工作温度>100℃，有 聚四氟乙烯（F-4）、聚三氟乙烯、环氧树脂、有 机硅树脂
高聚物在长期的使用和存放过程中，由于外 界物理、化学及生物因素的影响（如热、光、辐 射、氧和臭氧、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，这 个过程成为老化。
橡胶：龟裂、变软、变粘 塑料：脱色、失去光泽、开裂 防止方法：表面防护，抗老化剂
2、塑料的分类：
1）按树脂的热性能分为热塑性塑料和热固性塑料： （1） 为热塑性塑料 ：加热时软化、熔融、冷却时
凝固，变硬，可反复进行。如聚乙烯、聚氯 乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺（尼龙）、 ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、有机玻璃等。
（2） 热固性塑料：密网型分子链结构。酚醛塑料、 氨基塑料、环氧树脂、有机硅树脂、不饱和 聚酯树脂。不可再生使用。
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3、常用橡胶 ：
按来源分为：天然橡胶NR和合成橡胶 按用途分为：通用橡胶和特种橡胶
天然橡胶属于通用橡胶，广泛用于制造轮胎、胶带、 胶管等。常量最大的是丁苯橡胶SBR，60-70%，发展最 快的是顺丁橡胶BR。
特种橡胶主要用于要求耐热、耐寒、耐 蚀的特殊环境，价格较贵。