第8講：第一章：安裝工程材料(六)(2015年新版)

版權(quán)所有翻印必究咨詢熱線：400-678-3456環(huán)球網(wǎng)校學員專用資料第8頁/共8頁2.高分子材料的基本性能及特點（1）質(zhì)輕。密度平均為1.45g/cm3，約為鋼的l/5，鋁的1/2；（2）比強度高。接近或超過鋼材，是一種優(yōu)良的輕質(zhì)高強材料；（3）有良好的韌性。高分子材料在斷裂前能吸收較大的能量；（4）減摩、耐磨性好。有些高分子材料在無潤滑和少潤滑的條件下，它們的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的；（5）電絕緣性好。電絕緣性可與陶瓷、橡膠媲美；（6）耐蝕性。化學穩(wěn)定性好，對一般的酸、堿、鹽及油脂有較好的耐腐蝕性；（7）導(dǎo)熱系數(shù)小。如泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.02～0.046W/（m·K），約為金屬的1/1500，是理想的絕熱材料；（8）易老化。高分子材料在光、空氣、熱及環(huán)境介質(zhì)的作用下，分子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生逆變，機械性能變差，壽命縮短；（9）易燃。塑料不僅可燃，而且燃燒時發(fā)煙，產(chǎn)生有毒氣體；（10）耐熱性。高分子材料的耐熱性是指溫度升高時其性能明顯降低的抵抗能力。主要包括機械性能和化學性能兩方面，而一般多指前者，所以耐熱性實際常用高分子材料開始軟化或變形的溫度來表示。（11）剛度小。如塑料彈性模量只有鋼材的1/10～1/20，且在長期荷載作用下易產(chǎn)生蠕變。但在塑料中加入纖維增強材料，其強度可大大提高，甚至可超過鋼材。4.工程中常用高分子材料（1）塑料1）塑料的組成。常用的塑料制品都是以合成樹脂為基本材料，再按一定比例加入填料、增塑劑、著色劑和穩(wěn)定劑等材料，經(jīng)混煉、塑化，并在一定壓力和溫度下制成的。①樹脂。樹脂在塑料中主要起膠結(jié)作用，通過膠結(jié)作用把填充料等膠結(jié)成堅實整體。因此，塑料的性質(zhì)主要取決于樹脂的性質(zhì)。②填料。填料又稱填充劑，填料常占塑料組成的40%～70%。其作用是提高塑料的強度和剛度，減少塑料在常溫下的蠕變（又稱冷流）現(xiàn)象及提高熱穩(wěn)定性，對降低塑料制品的成本、增加產(chǎn)量有顯著的作用，并可提高塑料制品的耐磨性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及阻燃性，改善加工性能。③增塑劑。增塑劑的作用是提高塑料加工時的可塑性及流動性；改善塑料制品的柔韌性。常用的增塑劑為酯類和酮類等。④著色劑。著色劑的種類按其在著色介質(zhì)中或水中的溶解性分為染料和顏料兩大類。顏料分為有機和無機兩種，與染料相比，其突出的特點是不溶于被著色介質(zhì)或水中。在塑料制品中，常用的是無機顏料。無機顏料不僅對塑料具有著色性，同時又兼有填料和穩(wěn)定劑的作用。如炭黑既是顏料，又有光穩(wěn)定作用。⑤穩(wěn)定劑。2）工程中常用塑料制品。①熱塑性塑料。a低密度聚乙烯（LDPE）。又稱為高壓聚乙烯。它是高純度乙烯在高壓（130～250MPa）、高溫（160～330℃）和引發(fā)劑存在下經(jīng)聚合而制得的。低密度聚乙烯具有質(zhì)輕、吸濕性小、電絕緣性好、延伸性和透明性強、耐寒性好和化學穩(wěn)定性強等特點，但其強度低、耐老化性能較差。一般用作耐蝕材料、小荷載零件（齒輪、軸承）及電纜包皮等。低密度聚乙烯是可燃物，其粉塵在空氣中可燃燒、爆炸，故在儲存和運輸中應(yīng)嚴防火種和高溫。b高密度聚乙烯（HDPE）。又稱為低壓聚乙烯。它是乙烯在催化劑存在下聚合制得。高密度聚乙烯具有良好的耐熱性和耐寒性，力學性能優(yōu)于低密度聚乙烯，介電性能優(yōu)良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化學穩(wěn)定性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低，但耐老化性能較差，表面硬度高，尺寸穩(wěn)定性好。高密度聚乙烯主要用于制作單口瓶、運輸箱、儲罐、電纜護套、壓力管道等。c聚丙烯（PP）。聚丙烯是由丙烯聚合而得的結(jié)晶型熱塑性塑料。聚丙烯具有質(zhì)輕、不吸水，介電性、化學穩(wěn)定性和耐熱性良好（可在100℃以上使用。若無外力作用，溫度達到150℃時不會發(fā)生變形），力學性能優(yōu)良，但是耐光性能差，易老化，低溫韌性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受熱的電氣絕緣零件、防腐包裝材料以及耐腐蝕的（濃鹽酸和濃硫酸除外）化工設(shè)備，如法蘭、齒輪、風扇葉輪、泵葉輪、接頭、各種化工容器、管道、閥門配件、泵殼等。使用溫度為-30～100℃。d聚氯乙烯（PVC）。聚氯乙烯剛度和強度比聚乙烯高，常見制品有硬、軟兩種。加入增塑劑的為軟聚氯乙烯，未加的為硬聚氯乙烯。后者密度小，抗拉強度較好，有良好的耐水性、耐油性和耐化學藥品侵蝕的性能。因此，硬聚氯乙烯塑料常被用來制作化工、紡織等工業(yè)的廢氣排污排毒塔，以及常用于氣體、液體輸送管。另外，硬聚氯乙烯塑料板在常溫下容易加工，又有良好的熱成型性能，工業(yè)用途很廣。軟聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工業(yè)包裝等，但不能用來包裝食品，因增塑劑或穩(wěn)定劑有毒，能溶于油脂中，污染食品。e聚四氟乙烯（PTFE，F(xiàn)-4）。聚四氟乙烯俗稱塑料王，它是由四氟乙烯用懸浮法或分散法聚合而成，具有非常優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在-180～260℃的范圍內(nèi)長期使用。幾乎耐所有的化學藥品，在侵蝕性極強的王水中煮沸也不起變化，摩擦系數(shù)極低，僅為0.04。聚四氟乙烯不吸水、電性能優(yōu)異，是目前介電常數(shù)和介電損耗最小的固體絕緣材料。缺點是強度低、冷流性強。主要用于制作減摩密封零件、化工耐蝕零件、熱交換器、管、棒、板制品和各種零件，以及高頻或潮濕條件下的絕緣材料；分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、細棒、異型材、電線和電纜包覆層。f聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯具有較大的剛度。聚苯乙烯密度小，常溫下較透明，幾乎不吸水，具有優(yōu)良的耐蝕性，電阻高，是很好的隔熱、防震、防潮和高頻絕緣材料。缺點是耐沖擊性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性?？捎靡灾圃祀娮庸I(yè)中的儀表零件、設(shè)備外殼；化工中的儲槽、管道、彎頭等。gABS。普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韌、剛”的混合特性，綜合機械性能良好。。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度；丁二烯可提高彈性和韌性；苯乙烯則可改善電性能和成型能力。h聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗稱亞克力或有機玻璃，其透明度比無機玻璃還高，透光率達92%；密度只有后者的一半，為1.18g/cm3。機械性能比普通玻璃高得多（與溫度有關(guān)），拉伸強度為50~80MN/m2。抗稀酸、稀堿、潤滑油和碳氫燃料的作用，在自然條件下老化發(fā)展緩慢。在80℃開始軟化，在105~150℃間塑性良好，可以進行成型加工。缺點是表面硬度不高，易擦傷。由于導(dǎo)熱性差和熱膨脹系數(shù)大，易在表面或內(nèi)部引起微裂紋，因而比較脆。此外，易溶于有機溶液中。②熱固性塑料a酚醛樹脂（PF）b環(huán)氧樹脂（EP）c呋喃樹脂d不飽和聚酯樹脂了解以上各種塑料的主要特性。（2）橡膠1）天然橡膠（NR）2）丁基橡膠（IIR）3）氯丁橡膠（CR）4）氟硅橡膠（MFQ）了解以上各種橡膠的主要特性。（3）合成纖維合成纖維具有強度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特點，廣泛用于制作衣料。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸及國防建設(shè)上也發(fā)揮了很大作用。例題1.在高分子材料的特性中，比較突出的性能為（）。A．比強度低B．導(dǎo)熱系數(shù)大C．減摩、耐磨性好D．不易老化答案：C．減摩、耐磨性好解析：高分子材料的基本性能及特點（1）質(zhì)輕。密度平均為1.45g/cm3，約為鋼的l/5，鋁的1/2；（2）比強度高。接近或超過鋼材，是一種優(yōu)良的輕質(zhì)高強材料；（3）有良好的韌性。高分子材料在斷裂前能吸收較大的能量；（4）減摩、耐磨性好。有些高分子材料在無潤滑和少潤滑的條件下，它們的耐磨、減摩性能是金屬材料無法比擬的；（5）電絕緣性好。電絕緣性可與陶瓷、橡膠媲美；（6）耐蝕性。化學穩(wěn)定性好，對一般的酸、堿、鹽及油脂有較好的耐腐蝕性；（7）導(dǎo)熱系數(shù)小。如泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.02～0.046W/（m·K），約為金屬的1/1500，是理想的絕熱材料；（8）易老化。高分子材料在光、空氣、熱及環(huán)境介質(zhì)的作用下，分子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生逆變，機械性能變差，壽命縮短；（9）易燃。塑料不僅可燃，而且燃燒時發(fā)煙，產(chǎn)生有毒氣體；（10）耐熱性。高分子材料的耐熱性是指溫度升高時其性能明顯降低的抵抗能力。主要包括機械性能和化學性能兩方面，而一般多指前者，所以耐熱性實際常用高分子材料開始軟化或變形的溫度來表示。（11）剛度小。如塑料彈性模量只有鋼材的1/10～1/20，且在長期荷載作用下易產(chǎn)生蠕變。但在塑料中加入纖維增強材料，其強度可大大提高，甚至可超過鋼材。例題2.安裝工程中常用的聚苯乙烯（PS）材料，其使用特征有（）。A．具有較大的剛度B．不耐沸水C．耐油性好D．高頻絕緣性好【答案】ABD【解析】聚苯乙烯密度小，常溫下較透明，幾乎不吸水，具有優(yōu)良的耐蝕性，電阻高，是很好的隔熱、防震、防潮和高頻絕緣材料。缺點是耐沖擊性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。例題3.在熱塑性工程塑料中，具有質(zhì)輕、不吸水，介電性、化學穩(wěn)定性、耐熱性、力學性能優(yōu)良等特點，但是耐光性能差，易老化、低溫韌性和染色性能不好。此種塑料為（）。A．聚丙烯B．聚氯乙烯C．低密度聚乙烯D．高密度聚乙烯答案：A解析：這道題的考點是高分子材料中常用塑料的性能。聚丙烯具有質(zhì)輕、不吸水，介電性、化學穩(wěn)定性和耐熱性良好（可在100℃以上使用。若無外力作用，溫度達到150℃時也不會發(fā)生變形），力學性能優(yōu)良，但是耐光性能差，易老化，低溫韌性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受熱的電氣絕緣零件、汽車零件、防腐包裝材料以及耐腐蝕的（濃鹽酸和濃硫酸除外）化工設(shè)備，如法蘭、齒輪、風扇葉輪、泵葉輪、接頭、把手和汽車方向盤調(diào)節(jié)蓋、各種化工容器、管道、閥門配件、泵殼等。使用溫度為-30~100℃。三、復(fù)合材料（一）復(fù)合材料組成、分類和特點復(fù)合材料中至少包括基體相和增強相兩大類?；w相起粘結(jié)、保護增強相并把外加荷載造成的應(yīng)力傳遞到增強相上去的作用，基體相可以由金屬、樹脂和陶瓷等構(gòu)成，在承載中，基體相承受應(yīng)力作用的比例不大；增強相是主要承載相，并起著提高強度（或韌性）的作用，增強相的形態(tài)各異，有纖維狀、細粒狀和片狀等。與普通材料相比，復(fù)合材料具有許多特性，可改善或克服單一材料的弱點，充分發(fā)揮各材料的優(yōu)勢，并賦予材料新的性能；可按照構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和受力要求，給出預(yù)定的分布合理的配套性能，進行材料最佳性能設(shè)計等。具體表現(xiàn)在：（1）高比強度和高比模量。（2）耐疲勞性高。（3）抗斷裂能力強。（4）減振性能好。（5）高溫性能好，抗蠕變能力強。（6）耐腐蝕性好。（7）較優(yōu)良的減摩性、耐磨性、自潤滑性和耐蝕性。同時由于復(fù)合材料構(gòu)件制造工藝簡單，表現(xiàn)出良好的工藝性能，適合整體成型。在制造復(fù)合材料的同時，也就獲得了制件，從而減少了零部件、緊固件和接頭的數(shù)目，并可節(jié)省原材料和工時。（二）復(fù)合材料基體（1）樹脂基體。樹脂基