10章高分子、陶瓷及复合材料
常用非金属材料
常用非金属材料非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料，主要有各类高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等）和各种复合材料等。
本章主要介绍高分子材料、陶瓷和复合材料。
工程材料仍然以金属材料为主，这大概在相当长的时间内不会改变。
但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展，在材料的生产和使用方面均有重大的进展，正在越来越多地应用于各类工程中。
非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立使用的材料，有时甚至是一种不可取代的材料。
第一节高分子材料高分子材料又称为高聚物，通常，高聚物根据机械性能和使用状态可分为橡胶、塑料、合成纤维、胶粘剂和涂料等五类。
各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。
而象聚氨酯一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。
一、塑料按照应用范围，塑料分为三种。
1．通用塑料通用塑料主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等六大品种。
这一类塑料的特点是产量大、用途广、价格低，它们占塑料总产量的3/4以上，大多数用于日常生活用品。
其中，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯这四大品种用途最广泛。
（1）聚乙烯（PE）生产聚乙烯的原料均来自于石油或天然气，它是塑料工业产量最大的品种。
聚乙烯的相对密度小（0.91～0.97），耐低温，电绝缘性能好，耐蚀性好。
高压聚乙烯质地柔软，适于制造薄膜；低压聚乙烯质地坚硬，可作一些结构零件。
聚乙烯的缺点是强度、刚度、表面硬度都低，蠕变大，热膨胀系数大，耐热性低，且容易老化。
（2）聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯是最早工业生产的塑料产品之一，产量仅次于聚乙烯，广泛用于工业、农业和日用制品。
聚氯乙烯耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、加工容易；但它耐热性差冲击强度较低，还有一定的毒性。
材料微观组织的概念及分类
材料微观组织的概念及分类材料微观组织是指材料在微观尺度下的内部结构和组织形态，是由晶体、晶界、晶粒、晶格缺陷、孪晶、析出相、晶体取向等组成的。
微观组织的特征与性能之间有着密切的关系，对材料的性能和行为具有重要的影响。
微观组织的分类主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
金属材料的微观组织特征主要包括晶格结构、晶粒形态、晶界和孪晶。
在金属的微观组织中，晶界是一个非常重要的概念，它是相邻晶粒之间的交界面，对金属材料的力学性能和腐蚀性能有很大的影响。
金属材料的晶粒形态可以有等轴晶粒、柱状晶粒和板状晶粒等不同形态，这些形态的不同会对金属材料的性能产生影响。
此外，金属材料中的孪晶是由于材料在变形或加工过程中产生了错觉而形成的，对材料的塑性变形行为有着重要的影响。
金属材料的微观组织特征对金属材料的热加工、冷加工、固溶处理、时效处理等过程中的材料性能有着重要的影响。
陶瓷材料的微观组织特征主要包括晶粒尺寸、晶粒分布、晶粒取向和晶界结构。
陶瓷材料中的晶粒尺寸和分布对材料的力学性能、耐磨性能和耐热性能具有重要的影响。
此外，陶瓷材料中的晶粒取向可以对材料的力学性能和导热性能产生重要的影响。
陶瓷材料中的晶界结构也是一个重要的概念，对陶瓷材料的力学性能和导热性能有着重要的影响。
陶瓷材料的微观组织特征对陶瓷材料的成型、烧结、抛光等过程中的材料性能有着重要的影响。
高分子材料的微观组织特征主要包括聚合物链的构型、分子结晶、晶粒尺寸和晶界结构。
高分子材料中聚合物链的构型对材料的强度、韧性和耐磨性能有着重要的影响。
高分子材料中的分子结晶对材料的耐热性能和耐溶剂性能有着重要的影响。
高分子材料中的晶界结构对材料的热加工、冷加工和固溶处理等过程中的材料性能有着重要的影响。
高分子材料的微观组织特征对高分子材料的成型、挤压、拉伸等过程中的材料性能有着重要的影响。
复合材料的微观组织特征主要包括基体和增强相的分布、界面结构和晶粒尺寸。
复合材料的基体和增强相的分布对材料的强度、韧性和硬度有着重要的影响。
高分子 陶瓷 复合材料
一、高分子材料的定义高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。
高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。
如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
二、高分子材料的结构特征高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。
因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。
高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。
链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺环境中的构象，也称二级结构。
聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
三、高分子材料按来源分类高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。
合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。
四、生活中的高分子材料生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
第七章-高分子材料、陶瓷材料和复合材料
§ 7.1 高分子材料
高聚物的聚集态结构决定了它的性能。由于晶态结构中，分子链规 则而紧密排列，分子间作用力大，链运动困难，所以高聚物的强度、 刚度、密度、熔点等都随着结晶度的增加而提高，而一些依赖链活动 的性能指标，如弹性、韧性、伸长率等则随着结晶度增加而降低。
四、高聚物的物理状态
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§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成，可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型)。
线型分子链各链节以共价键连接成线型长链，像一根长线，通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。
3.粘流态 当温度升高到粘流化温度Tf时，大分子链可以自由运动，高聚物成 为流动的钻液，这种状态叫粘流态。
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§ 7.1 高分子材料
粘流态是高聚物成型加工的工艺状态。由单体聚合生成的高聚物原料一般 为粉末状、颗粒状或块状，将高聚物原料加热至粘流态后，通过喷丝、吹塑、 挤压、模铸等方法，加工成各种形状的零件、型材或纤维等。粘流态也是有 机胶粘剂的工作状态。 五、常用的高聚物
③增塑剂增塑剂用来增加树脂的可塑性、柔软性、流动性，降低 脆性，改善加工工艺性能。
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§ 7.1 高分子材料
增塑剂与树脂的混溶性要好，同时，要具有无毒无害、无臭无色、不 易燃烧、不易挥发、成本低等特点。常用的增塑剂有磷酸醋类化合物、 甲酸醋类化合物、氯化石蜡等。
④稳定剂稳定剂可增强塑料对光、热、氧等的抗老化能力，延长 塑料制品的使用寿命。常用的稳定剂有硬脂酸盐、炭黑、铅的化合物、 环氧化合物等。
材料试卷
第一章金属的晶体结构1、何谓金属？金属具有哪些特性？2、何谓晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向和晶格常数？3、试计算BCC和FCC晶胞的致密度。
4、绘出立方晶胞中的（1 1 1）、（112）晶面及[1 1 0]、[1 1 2]和[2 1 1]晶向。
5、实际晶体中存在哪几种缺陷？这些缺陷对金属的性能有什么影响？第二章纯金属的结晶1、液态金属结晶时，为什么必须过冷？2、液态金属结晶的条件是什么？3、简述纯金属的结晶过程？4、决定晶粒度的因素是什么？5、生产中，细化晶粒的常用方法有哪些？为什么要细化晶粒？6、何谓平面长大、枝晶长大方式？7、简述金属铸锭三个晶粒区形成的原因。
8、铸造缺陷的类型有哪些？第三章合金相的晶体结构1、在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？2、何谓平衡相图，相图能给出任一条件下合金的显微组织吗？3、两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的含镍量W Ni=90%，另一个铸件的W Ni=50%，铸后自然冷却。
问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。
4、何谓成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？5、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是什么形态？如何形成的？6、铋（熔点271.5℃）和锑（熔点630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶，W Bi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为W Sb=87%的固相。
W Bi=80%的合金在400℃时开始凝固出成分为W Sb=64%的固相。
根据上述条件，要求：（1）绘出Bi –Sb相图，并标出各线和各相区的名称；（2）从相图上确定含锑量为W Sb=40%的合金开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。
7、解释以下名词合金、组元、固溶体、金属化合物、相图、相律、枝晶偏析、共晶转变、比重偏析第四章铁碳合金1、铁碳合金的基本相有哪些？各用什么符号表示？2、绘出Fe-Fe3C相图，并叙述各特性点、线的名称及含义。
陶瓷基复合材料 宏观力学
陶瓷基复合材料宏观力学
陶瓷基复合材料指的是将陶瓷作为基体材料，并添加其他材料（如金属、高分子等）制成的复合材料。
宏观力学是研究物体整体运动和相互作用的力学学科，它包括力的作用、物体的运动和相互作用等内容。
对于陶瓷基复合材料而言，宏观力学主要涉及以下几个方面：
1. 强度和刚度：陶瓷基复合材料的强度和刚度是衡量其材料性能的关键指标。
宏观力学可以研究复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗压强度等力学性能，并通过力学模型进行预测和分析。
2. 断裂行为：由于陶瓷基复合材料的脆性本质，其断裂行为对于应用性能至关重要。
宏观力学可以研究复合材料的断裂行为，如断裂韧性、断裂韧度等。
3. 疲劳和损伤：陶瓷基复合材料在使用过程中容易发生疲劳和损伤，宏观力学可以研究复合材料的疲劳寿命和损伤演化规律，为设计和使用提供参考。
4. 多尺度效应：陶瓷基复合材料的力学性能在不同尺度下可能具有显著的差异，宏观力学可以将宏观力学行为与微观结构相联系，研究多尺度效应对复合材料性能的影响。
通过宏观力学的研究，可以更好地了解陶瓷基复合材料的整体力学性能，为材料设计、加工和应用提供基础理论支持。
同时，
宏观力学研究可以为优化复合材料的力学性能提供指导，提高材料的使用寿命和可靠性。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料综述引言：陶瓷基复合材料是近二十年来发展起来的新型材料，由于该类材料具有良好的高温性能。
因此它作为耐高温结构材料在航空航天工业和能源工业等领域的应用具有巨大的潜力。
如航空发动机的推重比为10时，涡轮前进口温度达1650C, 在这样高的温度下，传统的高温合金材料已经无法满足要求【11,因此国内外的材料研究者纷纷把研究的重点转向陶瓷基复合材料。
研究者通过大量的实验发现，陶瓷基复合材料不仅具有良好的高温稳定性和高温抗氧化能力，而且材料在断裂过程中通过裂纹偏转、纤维断裂和纤维拔出等机理吸收能量，既有效的增强了材料的强度和韧性，又保持了基体材料低膨胀、低密度的特点。
摘要：概述了陶瓷基复合材料的基本概念，介绍了陶瓷基复合材料的性能、分类及其应用，以及各类陶瓷基复合材料的优点、缺点。
重点介绍了陶瓷基复合材料的增韧机理、制备工艺（包括粉末冶金法、浆体法、反应烧结法、液态浸渍法、直接氧化法等）。
最后对陶瓷复合基材料的发展前景及发展方向做了展望。
1、陶瓷基复合材料概述陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷。
普通陶瓷就是我们日常用的陶瓷、建筑陶瓷、化学陶瓷、电瓷及其他工业用瓷。
虽然陶瓷外表美观，耐腐蚀，但是它塑性差，易碎，是其致命缺点。
而另一种陶瓷：特种陶瓷则刚好解决了这个缺点，让陶瓷的发展有了无限的空间。
特种陶瓷包括功能陶瓷和结构陶瓷。
是一种复合材料。
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
2、陶瓷基基复合材料的基体与增强体(2) 增强体：陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。
新型复合材料的种类有哪些
新型复合材料的种类有哪些复合材料是由两种或以上不同性质的材料组合而成，形成了新的材料。
在新材料领域，复合材料具有许多独特的特性，如轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、导电、导热、隔热、阻燃等。
因此，复合材料在许多领域中得到了广泛应用，如航空、汽车、建筑、体育用品、医疗设备等。
下面是常见的新型复合材料种类及其特点。
一、纳米复合材料纳米复合材料是由纳米颗粒和基质材料组成的。
纳米颗粒的尺寸在1-100纳米之间，因其具有高比表面积和量子效应等独特的性质，可以在材料基质中形成新的界面和相互作用。
这些特性使得纳米复合材料具有优异的力学性能、导电性能、热稳定性和化学稳定性等。
例如，纳米碳管复合材料在导电性和力学性能方面具有优异的表现，可用于电子器件和结构材料。
二、高分子基复合材料高分子基复合材料是以高分子材料为基体，添加其他材料而形成的材料。
这种复合材料具有高分子材料的特性，如可塑性、韧性、耐化学性、耐热性等，并且由于添加了其他材料，具有更高的强度、硬度、导电性、导热性等性能。
例如，碳纤维增强聚合物复合材料在航空、航天等领域中得到了广泛应用。
三、金属基复合材料金属基复合材料是由金属基体和其他材料组成的。
这种复合材料通常具有优异的力学性能和导热性能，但也容易发生热膨胀不匹配和腐蚀等问题。
为解决这些问题，近年来出现了许多新型金属基复合材料，如纳米晶金属复合材料、金属基纤维复合材料、金属基碳纤维复合材料等。
四、陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体，添加其他材料而形成的材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性等特性，因此在航空航天、能源、化工、医疗等领域中得到了广泛应用。
例如，碳化硅纤维增强陶瓷复合材料可以用于高温部件和高速机械设备。
五、纤维增强复合材料纤维增强复合材料是由纤维和基质组成的。
纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，基质可以是聚合物、金属、陶瓷等。
纤维增强复合材料具有高强度、高刚度、轻质等特性，因此广泛应用于汽车、航空、体育器材等领域。
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• 常用陶瓷材料 • 1、普通陶瓷 • 普通陶瓷有天然原料配制、成型、烧
结而成的粘土类陶瓷。它质地坚硬、绝缘 性好、工艺性好、耐腐蚀、耐高温、成本 低。 • 2、氧化铝陶瓷 • 氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主要成分 的陶瓷。其所含玻璃相和气相很少，强度 比普通陶瓷高3-6倍，硬度高、抗化学腐蚀 和介电性好、耐高温，但脆性大、抗冲击 性差、环境温度变化不宜剧烈。
• 二、陶瓷的组成相及其结构 • 在陶瓷结构中，以离子键和共价键为主
要结合健，使其具有高熔点、高硬度特点。 • 陶瓷材料的内部结构由晶体相、玻璃 相和气相组成。其性能在很大程度上取决 于各相的组成、数量、几何形状和分布状 况等。 • 1、晶体相 • 晶相是陶瓷材料中最主要的组成相， 它决定了陶瓷的力学、物理、化学性能。
• 1、玻璃态 • 温度低于Tg时高聚物像玻璃一样处于
非晶态的固体,称为玻璃态。Tg称为玻璃化 温度。处于此状态下的高聚物在外力的作 用下，弹性变形小，具有一定的刚度。 • 玻璃态是塑料的工作状态，故塑料的 Tg都高于室温。作为塑料使用的高聚物， 它的Tg应该愈高愈好。
• 2、高弹态 • 温度处于玻璃化温度Tg和粘流化温度
• 子聚合物的反应叫做加聚反应。 • 有一种单体经加聚而成的高聚物叫均
聚物。如：苯乙烯加聚成聚苯乙烯。 • 有两种或几种单体同时加聚所生成的 高聚物则为共聚物。如：ABS。 • 2、缩合聚合 • 由两种或两种以上官能团的单体相互 缩合而成高聚物的反应叫缩聚反应。 • 同一种单体分子间进行的缩聚反应应 为均缩聚反应，产物叫均缩聚物。
Tf之间时，高聚物处于高弹态。此时受外力 作用，原来卷曲链沿受力方向伸展，结果 产生很大的变形。这种变形需经过一定时 间才能完全回复。 • 高弹态是橡胶的工作状态，故橡胶的 工作温度Tg都低于室温，作为橡胶使用的 高聚物材料，它的Tg应该愈低愈好。
• 3、粘流态 • 温度升高到粘流化温度Tf时，高聚物
•
•
按物理形态分：纤维增强复合材料；粒 子纤维增强复合材料；层叠增强复合材料。 • 按基本类型分：非金属基体复合材料； 金属基体复合材料。 • 二、复合材料的性能 • 1、比强度和比模量大 • 比强度、比模量是指材料的强度和模 量与相对密度之比。 • 比强度余大，零件自重余小。比模量余 大，零件的刚性余好。复合材料的比强度 和比模量比金属材料高的多。
• 三、陶瓷材料性能及应用 • 陶瓷材料性能主要表现为，硬度和抗
压强度高、耐磨损、耐高温、抗氧化、耐 腐蚀、等优点。但塑性和韧性差，不能承 受冲击载荷，易碎裂。 • 普通陶瓷在日常生活应用最为广泛。 • 特种陶瓷在工业中有特殊意义。 • 例如：铁电陶瓷--电容器； • 氧化锡—半导体； • 氧化硅、碳化硅—电机；指从熔融液态冷却时不进行
结晶的非晶态固体。它的作用是将分散的 晶相粘结起来，提高材料的致密度，降低 陶瓷的烧结温度，加快烧结过程，阻止晶 相转变。 • 3、气相 • 气相是陶瓷组织内部残留下来的气孔， 通常残留气孔量为5-10%。 • 陶瓷的性能与气孔的含量、形状、分 布有着密切的关系。它降低材料的强度、 热导率、抗电击穿能力等。
•
例如氧化物结构与硅酸盐结构是陶瓷 晶体相的两个主要类型。 • (1) 氧化物结构 • 氧化物结构是氧离子排列成简单立方、 面心、六方形式，以离子键结合的晶体。 • (2) 硅酸盐结构 • 硅酸盐是陶瓷的主要原料，它是由硅 氧四面体为基本结构单元所组成。其特点 使其具有结构紧密；四面体可以作为结构 单元存在，同时也可形成单链、双链、层 链，结合力强。
• 2、抗疲劳性能好 • 在疲劳载荷的作用下，复合材料中纤维
同基体间界面能够有效的阻止疲劳裂纹的 扩展，其疲劳强度较高。 • 3、减震性能好 • 复合材料中纤维同基体界面间的吸振能 力强，阻尼特性好，可使振动很快衰减。 • 4、高温性能好 • 大多数增强纤维都有较高的熔点和较高 的高温强度。用其与金属组成的复合材料 其高温强度和弹性模量均有所提高。
热运动中，在运动过程中，大分子链的空 间形象称为构象。 • (2) 影响大分子链柔性的因素 不同元素 组成的大分子链内旋转特性不同；大分子 链上气压原子团或支链的影响。 • 4、大分子链的聚集状态 • 高聚物聚集状态结构特征与性能，对 于合理选用高聚物材料非常重要。
• 高聚物大分子链的聚集状态有3种结构： • 无定型结构； • 折叠链结晶结构； • 伸直链结晶结构。 • 四、高聚物的物理状态 • 高聚物在不同温度下， • 呈现三种物理状态。即玻璃 • 态、高弹态或粘流态。各态 • 具有不同性能，在实际使用 • 中具有特殊意义。
• 聚合度是指平均值，称为相对分子质量和
平均聚合度。 • 大分子链内原子的作用力是共价键键 合力，分子间作用力是范德瓦尔力。相对 分子质量余大，分子间的作用力余大，高 聚物材料的强度余高。 • 二、高聚物的合成 • 由单体聚合为高聚物的基本方法有加 成聚合、缩合聚合两种。 • 1、加成聚合 • 单体经反复多次地相互加成生成高分
• 4、氮化硼陶瓷 • 氮化硼陶瓷通常是由BN粉未冷压或热
压烧结成的一种陶瓷。晶体结构属六方晶 型，与石墨相似。强度比石墨高，有良好 的耐热性，是典型电绝缘材料和优良的热 导体。还具有化学性能稳定和机械加工性。 • 适合冶炼用制造坩埚、器皿、管道、 半导体容器、各种散热绝缘件、玻璃制品 模具等。 • 六方氮化硼经高温、高压可转化为立 方氮化硼，硬度仅次于金刚石。
• •
如：氨基乙酸缩聚反应生成聚酰胺。 两种或两种以上单体分子间进行的缩聚 反应称为共缩聚反应，产物称为共缩聚物。 如：乙二酸和乙二胺多聚合成尼龙66. • 三、高聚物的结构特点 • 1、大分子链的组成及作用力 • (1)大分子链的组成 • 高聚物均由非金属或半金属元素组成， 其中常见的有C、H、O、N等轻元素，因此 高聚物材料的密度小。
•
元素的组成不同，对材料的影星很大。 例如聚乙烯［CH2-CH2］n中的H被F取代，材 料称为塑料王。 • 通过改变分子链的化学组成，可研制多 种性能不同的高聚物。 • (2)大分子链的作用力 • 大分子链内原子的作用力为共价键键合 力。分子间的作用力为范力。大分子链的链 节很多，因此大分子链的范力就是单体分子 间范力的简单加和。所以高聚物分子间范力 要超过共价键键合力。故相对分子质量越大。 分子将的力越大，材料强度越高。
成为流动的粘液,这种状态叫粘流态。 • 粘流态是高聚物成型加工的工艺状态。 由单体聚合物生成的高聚物原料一般为粉 未状、颗粒状、块状，将高聚物原料 加热至粘流态后，通过喷丝、吹塑、注射、 挤压、模铸等方法，可加工成各种形状的 零件、型材、纤维等。 • 粘流态也是有机胶粘剂的工作状态。
• 五、高聚物的分类和命名 • 1、高聚物的分类 • 按合成反应分类：加聚聚合物、缩聚聚
•
单体是人工合成高分子材料的原料。 例如 乙烯就是聚依稀的单体，其反应式 为 ｎ(CH2=CH2)→［CH2-CH2］n • 大分子链还可以是两种或两种以上单 体共同聚合而成。如：丁苯橡胶是由丁二 烯和苯乙烯聚合而成。 • 2、链节 • 大分子链中的重复结构单元叫链节。 如：聚依稀中的重复结构是［CH2-CH2］， 也即是聚依稀分子链的链节。
• 3、塑料的性能 • (1) 物理性能 • 密度小；热导率较小、但易摩擦发热；
耐热性较差；绝缘性较好。 • (2) 化学性能 • 化学稳定性较好；耐腐蚀性好。 • (3) 力学性能 • 强度、刚度和柔性都较差；有蠕变和 应力松弛现象；有良好的减摩性能。 • 4、常用的工程塑料 表10-3
• §10—2 陶瓷材料 • 一、概述 • 陶瓷是一种无机非金属材料，分为普
• 3、聚合度 • 大分子链中链节的重复次数称为聚合
度。聚依稀反应式中ｎ即为聚合度。聚合 度余高，分子链余长，分子链的链节数余 多。 • 4、相对分子质量 • 高聚物相对分子质量应该是链节相对 分子质量与聚合度n的乘积。但经人工合成 后的高分子化合物，每个分子链的长短各 不相同，所以高分子化合物通常是由许多 链节相同而聚合物不同的化合物所组成的 混合物。因此所测得的相对分子质量和
合物； • 按高聚物的热性能及成型工艺特点分类： • 热固性和热塑性； • 按用途分类：塑料、橡胶、合成纤维、 胶粘剂、涂料等。 • 2、高聚物的命名 • 专用名称命名：纤维素、蛋白质、淀粉 等；
• 按商品命名：有机玻璃、尼龙等； • 六、塑料 • 塑料重量轻，比强度高，具有良好的耐
腐蚀性、电绝缘性、减震性、减摩性及良 好的成型性。塑料成本低，价格便宜，被 广泛用来制作工程结构件。 • 塑料的强度、硬度较低，耐热性差、 易老化、变形。应用范围受到限制。 • 1、塑料的组成 • 大多数塑料是以各种合成树脂为基础， 加入添加剂而制成。
• (1)、合成树脂 • 树脂是决定塑料性能和使用范围的主
要组成物。由低分子化合物通过加聚反应 或缩聚反应合成的高聚物。 • (2)、添加剂 • 主要包括填充剂、增塑剂、稳定剂、 润滑剂、固化剂和着色剂等。 • 2、塑料的分类 • 按使用范围可分为：通用塑料、工程 塑料。 • 按树脂的热性能可分为：热固性塑料、 热塑性塑料。
• §10—3 复合材料
• 一、概述 • 1、复合材料概念 • 由两种或两种以上化学成分不同或组
织结构不同的物质，经人工合成获得的多 相材料称为复合材料。 • 复合材料一般具有高韧性、低强度、 低模量的基体和高强度、高模量的增强部 分组成。 • 2、复合材料的分类 • 按用途分：结构复合材料；功能复合材料。
• 第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料 • 本章主要讲非金属材料。其中主要包括 高分子材料、陶瓷、复合材料等。 • 非金属材料具有许多特殊的性能，如高 分子的质量轻、易成型、耐磨、隔热、隔音 以及绝缘性。陶瓷的高硬度、耐高温、耐腐 蚀等。 • 而且非金属材料来源广泛，成型工艺简 单，价格便宜，所以余来余多的应用于工程 结构中。
• (1)、热塑性塑料 • 热塑性塑料通常为线型结构，能溶于