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常用非金屬材料
非金屬材料是指除金屬以外的其他一切材料，非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,，原料來源豐富,，品種多樣,，適合于因地制宜，就地取材,，是一種有著廣闊發(fā)展的工程材料,。非金屬材料分為無機(jī)非金屬材料、有機(jī)非金屬材料及復(fù)合材料,。無機(jī)非金屬材料主要有陶瓷,、搪瓷、巖石,、玻璃等,，有機(jī)非金屬材料主要有橡膠、塑料,、涂料等,，復(fù)合材料主要有玻璃鋼、不透性石墨等,。
一,、橡膠
橡膠在很寬的溫度范圍內(nèi)具有*的彈性有高的拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，并且具有不透水,、不透氣,、耐酸堿和電絕緣等性能。良好的性能,，使其得到了廣泛的應(yīng)用,。
(一)橡膠的組成
橡膠是以生膠為主要成分，添加各種配合劑和增強(qiáng)材料制成的,。
生膠是指無配合劑,、未經(jīng)硫化的天然或合成橡膠。生膠具有很高的彈性,，但強(qiáng)度低,，易產(chǎn)生變形；穩(wěn)定性差,，如會(huì)發(fā)黏,、變硬、溶于某些溶劑等,。
配合劑用來改善橡膠的各種性能,。常用配合劑有硫化劑、硫化促進(jìn)劑,、活化劑,、填充劑、增塑劑,、防老化劑,、著色劑等,。硫化劑用來使生膠的結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu)，從而使生膠變成具有一定強(qiáng)度,、韌性,、高彈性的硫化膠。硫化促進(jìn)劑作用是縮短硫化時(shí)間,，降低硫化溫度,，改善橡膠性能?；罨瘎┯脕硖岣叽龠M(jìn)劑的作用,。填充劑用來提高橡膠的強(qiáng)度、改善工藝性能和降低成本,。增塑劑用來增加橡膠的塑性和柔韌性,。防老化劑用來防止或延緩橡膠老化，主要有胺類和酚類等防老化劑,。
增強(qiáng)材料主要有纖維織品,、鋼絲加工制成的簾布、絲繩,、針織品等類型,，以增加橡膠制品的強(qiáng)度。
(二)常用橡膠材料
橡膠根據(jù)原材料的來源可分為天然橡膠和合成橡膠,。
1.天然橡膠
天然橡膠由橡膠樹上流出的乳膠提煉而成,。天然橡膠具有較好的綜合性能，彈性高,。有良好的耐磨性,、耐寒性和工藝性能，電絕緣性好,，價(jià)格低廉,。但耐熱性差，不耐臭氧,，易老化,，不耐油。
天然橡膠廣泛用于制造輪胎,、輸送帶,、減振制品、膠管,、膠鞋及其他通用制品,。
2.合成橡膠
(1)丁苯橡膠 丁苯橡膠是應(yīng)用廣、產(chǎn)量大的一種合成橡膠。它由丁二烯和苯乙烯共聚而成,，其性能主要受苯乙烯的含量影響,，隨著苯乙烯含量的增加,，橡膠的耐磨性,、硬度增大而彈性下降。丁苯橡膠比天然橡膠質(zhì)地均勻,，耐磨性,、耐熱性和耐老化性好。主要用于制造輪胎,、膠板,、膠布、膠鞋及其他通用制品,，不適用于制造高速輪胎,。
(2)丁基橡膠 丁基橡膠由異丁烯和少量異戊二烯低溫共聚而成。其氣密性*,，耐老化性,、耐熱性和電絕緣性較高，耐水性好,，耐酸堿,、有很好的抗多次重復(fù)彎曲的性能。但強(qiáng)度低,，易燃 不耐油,。對(duì)烴類溶劑的抵抗力差。主要用于制造內(nèi)胎,、外胎以及化工襯里,、絕緣材料、防震動(dòng)與防撞擊材料等,。
(3)氯丁橡膠 氯丁橡膠由氯丁二烯以乳液聚合法而成,。其物理、力學(xué)性能良好,，耐油,、耐溶劑性和耐老化性、耐燃性良好,，電絕緣性差,。主要用于制造電纜護(hù)套、膠管帶,、膠黏劑及一般橡膠制品,。
二、塑料
塑料密度小,，耐腐蝕,，有著良好的電絕緣性,、耐磨和減摩性、消聲和隔熱性,、加工性等,。但強(qiáng)度、硬度低,，耐熱性差,，受熱易變形、易老化,、易蠕變等,。
(一)塑料的組成
塑料是以樹脂為主要成分，添加能改善性能的填充劑,、增塑劑,、穩(wěn)定劑、固化劑,、潤(rùn)滑劑,、發(fā)泡劑、著色劑,、阻燃劑,、防老化刑等制成的。
樹脂是相對(duì)分子質(zhì)量不固定的,，在常溫下呈固態(tài),、半固態(tài)或流動(dòng)態(tài)的有機(jī)物質(zhì)，在塑料中起膠黏各組分的作用,，占塑料的40％-100％,，如聚乙烯、尼龍,、聚氯乙烯,、聚酰胺、酚醛樹脂等,，大多數(shù)塑料以所用樹脂命名,。填充劑主要起增強(qiáng)作用，可以使塑料具有所要求的性能,。增塑劑用來增加樹脂的塑性和柔韌性,。穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定刑和光穩(wěn)定劑，可提高樹脂在受熱,、光,、氧作用時(shí)的穩(wěn)定性。潤(rùn)滑劑用來防止塑料黏著在模具或其他設(shè)備上。固化劑能將高分子化合物由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu)的物質(zhì),。發(fā)泡劑是受熱時(shí)會(huì)分解,，放出氣體的有機(jī)化合物，用于制備泡沫塑料等,。
(二)常用塑料
塑料按受熱時(shí)的性質(zhì)可分為熱塑性塑料和熱固性塑料,。熱塑性塑料受熱時(shí)軟化或熔融，冷卻后硬化,，并可反復(fù)多次進(jìn)行,。它包括乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）,、聚苯乙烯、聚丙烯,、聚酰胺,、聚甲醛、聚碳酸酯,、聚苯醚,、聚四氟乙烯等。熱固性塑料在加熱,、加壓并經(jīng)過一定時(shí)間后即固化為不溶,、不熔的堅(jiān)硬制品，*,。常用熱固性塑料有酚醛樹脂,、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂,、呋喃樹脂,、有機(jī)硅樹脂等。
塑料按功能和用途可分為通用塑料,、工程塑料和特種塑料,。通用塑料是指產(chǎn)量大、用途廣,、價(jià)格低的塑料,。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯,、聚苯乙烯,、聚丙烯、酚醛塑料,、氨基塑料等,，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75％以上。工程塑料是指具有較高性能，能替代金屬用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件的塑料,。主要有聚酰胺,、ABS、聚甲醛,、聚碳酸酯,、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯,、環(huán)氧樹脂等,。特種塑料是指具有特殊性能的塑料，如導(dǎo)電塑料,、導(dǎo)磁塑料,、感光塑料等。
三,、陶瓷
傳統(tǒng)的陶瓷材料是黏土,、石英、長(zhǎng)石等硅酸鹽類材料,，而現(xiàn)代陶瓷材料是無機(jī)非金屬材料的統(tǒng)稱,。按原料可分為普通陶瓷(硅酸鹽材料)和特種陶瓷(人工合成材料)。按用途可分為日用陶瓷,、結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷等,。拉性能可分為高強(qiáng)度陶瓷、高溫陶瓷,、耐磨陶瓷,、耐酸陶瓷、壓電陶瓷,、光學(xué)陶瓷,、半導(dǎo)體陶瓷、磁性陶瓷等,。
陶瓷材料具有*的硬度,、優(yōu)良的耐磨性，彈性模量高,、剛度大,，抗拉強(qiáng)度很低但抗壓強(qiáng)度很高，塑性,、韌性低,，脆性大，在室溫下幾乎沒有塑性,，難以進(jìn)行塑性加工,。陶瓷的熔點(diǎn)很高,，大多在2000℃以上，因此具有很高的耐熱性能,；線脹系數(shù)小,，導(dǎo)熱性差。陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性高,，抗氧化性優(yōu)良,，對(duì)酸、堿,、鹽具有良好的耐腐蝕性,。大多數(shù)陶瓷具有高電阻率，少數(shù)陶瓷具有半導(dǎo)體性質(zhì),。許多陶瓷具有特殊的性能,，如光學(xué)性能、電磁性能等,。
四,、復(fù)合材料
由兩種或兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)結(jié)合起來而得到的一種多相固體材料稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料不僅具有各組成材料的優(yōu)點(diǎn),，而且還具有單一材料無法具備的*的綜合性能。故而復(fù)合材料發(fā)展迅速,，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,。
(一)復(fù)合材料的分類和性能
復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的，通常分成兩個(gè)基本組成相,；一是連續(xù)相,，稱為基體相，主要起粘接和固定作用,；另一相是分散相,，稱為增強(qiáng)相，主要起承受載荷作用,。復(fù)合材料按基體材料可分為樹脂基復(fù)合材料,、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等,；按增強(qiáng)材料的類型和形態(tài)可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、疊層復(fù)合材料,、骨架復(fù)合材料,、涂層復(fù)合材料等。
復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度,、比模量(彈性模量與密度之比)和疲勞強(qiáng)度性能好,，斷裂安全性高,，抗沖擊性差，橫向強(qiáng)度較低,。
(二)常用復(fù)合材料
1.樹脂基復(fù)合材料
樹脂基復(fù)合材料是將樹脂浸到纖維和纖維織物上固化而制成,。在成型模具上涂樹脂、鋪織物,，然后固化而成,。
(1)玻璃纖維增強(qiáng)塑料 又稱為玻璃鋼，基體相為樹脂,，分散相為玻璃纖維,。根據(jù)樹脂的性質(zhì)可分為熱固性玻璃鋼和熱塑性玻璃鋼。熱固性玻璃鋼密度小,、強(qiáng)度高,、耐蝕性好、絕緣好,、絕熱性好,、吸水性低、防磁,、彈性模量低,、剛度差、耐熱性低,。熱塑性玻璃鋼強(qiáng)度比熱固性玻璃低,，但韌性、低溫性能良好,，線脹系數(shù)低,。玻璃鋼主要用于制造儀表盤、耐酸堿油的容器,、管道,，冷卻塔等。
（2）碳纖維增強(qiáng)塑料 基體相為樹脂,，分散相為碳纖維,。碳纖維增強(qiáng)塑料密度小，比強(qiáng)度,、比模量高,，抗疲勞性、減摩耐磨性,、耐蝕性,、耐熱性優(yōu)良，垂直纖維方向的強(qiáng)度,、剛度低,。在化工行業(yè)主要用于容器,、管道。
（3）石棉纖維增強(qiáng)塑料 基體材料主要有酚醛,、尼龍,、聚丙烯樹脂等，分散相為石棉纖維,?；瘜W(xué)穩(wěn)定好和電絕緣性良好，主要用于汽車制動(dòng)件,、閥門,、導(dǎo)管、密封件,、化工耐蝕件,、隔熱件、電絕緣件,、耐熱件等,。
2.金屬基復(fù)合材料
金屬基復(fù)合材料是將金屬與增強(qiáng)材料利用一定的工藝均勻混合在一起而制成，基體相為金屬,。常用的基體金屬有鋁,、鈦、鎂等,；常用的纖維增強(qiáng)材料有硼纖維,、碳纖維、氧化鋁纖維,、碳化硅纖維等，顆粒增強(qiáng)材料 有碳化硅,、氧化鋁,、碳化鈦等。
金屬基復(fù)合材料具有高的強(qiáng)度,、彈性模量,、耐磨性、沖擊韌性,，好的耐熱性,、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性,，不易燃,，不吸潮，尺寸穩(wěn)定,，不老化等優(yōu)點(diǎn),，大大擴(kuò)展了金屬材料的應(yīng)用范圍,。但密度較大，成本較高,，有的材料工藝復(fù)雜,。
3.陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基復(fù)合材料是將陶瓷與增強(qiáng)材料利用一定的工藝均勻混合在一起而制成，基體相為陶瓷,，常用的增強(qiáng)材料有氧化鋁,、碳化硅、金屬等,。
陶瓷具有耐高溫,、耐磨、耐蝕,、高抗壓強(qiáng)度和彈性模量等優(yōu)點(diǎn),，但脆性大、抗彎強(qiáng)度低,。但陶瓷基復(fù)合材料的韌性,、抗彎強(qiáng)度都大大提高。