工程材料及應用-高分子材料和陶瓷材料

工程材料及應用-高分子材料和陶瓷材料2分子量介于500-5000之間，具有高分子化合物的性能，也稱為高分子化合物。低分子化合物分子質(zhì)量小于500，原子數(shù)幾個(最多幾百個),分子長度0.1-102nm，彈性和強度小。高分子化合物有無機和有機兩大類，有機分人工和天然。3單體與大分子鏈單體高分子由一種或者幾種簡單的低分子化合物重復連接而成，其中的低分子稱為單體。聚合由單體變成高分子的過程。4鏈節(jié)與聚合度鏈節(jié)聚合物由許多結構單元重復連接而成，這種重復結構的單元為鏈節(jié)。－CH2－CH2－（聚乙烯）－CH2－CH－（聚氯乙烯）∣

Cl聚合度大分子鏈中鏈節(jié)的重復次數(shù)(n)5相對分子質(zhì)量和多分散性相對分子量（M）M＝m×n，m－重復單元結構的相對分子量，n－聚合度，n一般不等，相對分子質(zhì)量也不同。多分散性相對分子質(zhì)量不等的現(xiàn)象。相對分子質(zhì)量越大，強度越高；但太大，熔融態(tài)黏度增加，流動性變差，加工困難。61.2合成方法聚合反應低分子化合物（單體）聚合成高分子的過程。1.2.1加聚反應概念在光、熱、壓力或引發(fā)劑的作用下，低分子雙鏈被打開,連接形成大分子的反應。

n(CH2＝CH2)[CH2－CH2]n加聚過氧化物引發(fā)劑10.13MPa，加熱71.2.2縮聚反應定義由一種或者幾種單體相互作用生成大分子、并同時析出其它低分子物質(zhì)（如水、氨、醇等）的反應。

nNH2(CH2)5COOHH[NH(CH2)5CO]nOH+(n-1)H2O

含兩個或兩個以上活潑官能團，如：羥基－OH，氨基－NH2。81.3分類及名稱1.3.1按高聚物鏈上的化學組成分類1)C鏈高聚物主鏈全部是C原子－C－C－C－C－，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等2)雜鏈高聚物主鏈除C，還有O、N、S等－C－C－O－C－，－C－N－C－C－如：聚醚、聚酯、聚酰胺、聚甲醇等3)元素有機高聚物主鏈上沒有C，由O和其它元素組成，－O－Si－O－Si－O－如：甲基、乙基、芳基等91.3.2按高聚物的熱行為分類1)熱塑性高聚物

加熱軟化，冷卻硬化，再加熱再軟化，基本結構和性質(zhì)不改變，如：烯類高聚物2)熱固性高聚物受熱時發(fā)生化學變化并固化成型，再受熱不會軟化變形。如：環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂10第二節(jié)高分子材料的結構2.1大分子鏈的化學組成不是所有元素能組合成鏈狀分子，只有幾種非金屬和半金屬，即：B，C，Si，N，P，As，O，S，Se.C是最重要的高分子材料

112.2大分子的鏈接方式聚合過程中，一種單體的鏈接方式有：頭－頭、尾－尾、頭－尾等。

兩種或以上單體的共聚物中，鏈接方式有：無規(guī)、交替、鑲嵌或共聚等。122.3大分子鏈的形態(tài)（a）伸直鏈（b）卷曲鏈（c）帶支鏈（d）網(wǎng)狀鏈13第三節(jié)高分子材料的物理狀態(tài)及性能3.1高聚物的三態(tài)玻璃態(tài)

Tg－高聚物保持玻璃態(tài)的最高溫度，處于玻璃態(tài)的高聚物為塑料高彈態(tài)Tg～Tf之間分子運動能量增加,彈性模量小，能發(fā)生大的彈性變形粘流態(tài)大于Tf后鏈斷的熱運動加聚，大分子鏈發(fā)生相對滑動，高聚物為熔體143.2高聚物的基本性能1)物理性能低密度、絕緣性能好、耐蝕性高、耐熱性差2)力學性能高彈性彈性模量1MPa，變形量可達100%-1000%。粘彈性高聚物力學性能隨時間變化的現(xiàn)象。具有粘彈性的高聚物受力后，形變與時間有關，但不呈線性關系。15第四節(jié)工程高分子材料4.1塑料特性在玻璃態(tài)下使用的高分子，以合成樹脂為基本成分，加入添加劑，在一定的溫度和壓力下成型，常溫下外形保持不變。常用塑料1)通用塑料產(chǎn)量大、價格低，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活所用，如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等2)塑料力學性能好，能在高溫下使用的塑料，如：聚酰胺、聚甲醛、聚四氟乙烯（塑料王）。16鑒別塑料袋有無毒性的方法：1)水檢測法：放入水中，無毒的可浮出水面，有毒的不會上浮。2)手觸及顏色檢測法：無毒的呈乳白色或無色透明，手摸時有潤滑感，表面似蠟樣感；有毒的顏色混濁或呈黃、紅、黑色，手感發(fā)粘。3)抖動檢測法；抓住塑料袋用力抖一下，聲音清脆的無毒；聲音悶澀的有毒。4)火燒檢測法：無毒的易燃，火焰尖端呈黃色，局部呈青色，燃燒時像蠟燭一樣滴落，有石蠟味；有毒的不易燃，離火即熄，火焰尖端呈黃色，底部呈綠色，軟化能拉成絲狀。

17有毒塑料袋主要聚氯乙烯，是有毒的物質(zhì)?？捎珊粑馈⑾?、血液侵入人體內(nèi)。中毒時出現(xiàn)眩暈、頭痛、定向力障礙、判斷力差，有酒醉感覺，還可有全身發(fā)麻、胸悶痛、咳嗽、多痰，嚴重者可引起肺水腫、肝臟損害?？梢鸶窝芰黾昂粑滥[瘤，對眼睛、皮膚均有刺激作用。

184.2合成橡膠特點室溫下保持高彈性，具有良好的耐磨性、隔音性及儲能性材料名稱天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠等應用輪胎、電纜、傳輸帶、密封圈等4.3合成纖維定義能保持長徑比大于100的均勻條狀或絲狀高分子材料材料名稱錦綸、滌綸、晴綸、丙綸、芳綸應用衣料、工農(nóng)業(yè)領域19第十章陶瓷材料第一章陶瓷材料的基本知識1.1含義

以天然或人工合成的無機非金屬為原料，經(jīng)過高溫燒結而成的固體材料或制品。普通陶瓷利用天然硅酸鹽礦物（黏土、硅土、長石）為原料制成的陶瓷，又稱傳統(tǒng)陶瓷。特種陶瓷采用高純度的人工合成原料制成的，具有特殊的力學、物理或化學性能，又稱新型陶瓷和現(xiàn)代陶瓷。201.2陶瓷材料的結合鍵離子鍵、共價鍵，多數(shù)是兩者混合兩種鍵的鍵能高，表現(xiàn)出高熔點、耐腐蝕、高硬度、高彈性模量、極差的塑性1.3制取坯材成型原料破碎與配制坯材干燥高溫燒結21第二節(jié)陶瓷材料的組織與結構普通陶瓷的典型組織晶體相＋玻璃相＋氣相2.1晶體相以一些化合物或者以化合物為基的固溶體，是陶瓷材料的主要組分。1)氧化物晶體相以離子鍵為主構成離子晶體，也有少量的共價鍵。離子晶體的排布特點以直徑較大的負氧離子構成密排晶格，占據(jù)節(jié)點和面心位置，直徑較小的金屬離子填充在間隙中。22232)非氧化物晶體相定義不含氧的金屬氮化物、氮化物、硼化物和硅化物等，以共價鍵為主。金屬碳化物以共價鍵為主，含一定的金屬鍵。①間隙相C固溶于面心立方或六方金屬的八面體中，如：TiC、ZrC、NbC、TaC等②復雜碳化物有斜方（Mn3C、Co3C、Ni3C）和六方（WC、MoC）或更復雜24氮化物與碳化物相似，但金屬鍵弱，并有一定的離子鍵，如：Si3N4、AlN，六方晶系硼化物和硅化物以較強的共價鍵結合，連接成鏈、網(wǎng)和骨架構成的獨立單元，金屬在單元之間，形成復雜的晶體機構。253)硅酸鹽晶體相結合鍵為離子鍵＋共價鍵混合，習慣稱離子鍵；構成的基本單元為[SiO4]四面體同素異構轉(zhuǎn)變262.2玻璃相普通陶瓷中的SiO2，燒結過程中熔化，在凝固過程中形成無序排列的玻璃相玻璃相的作用連接晶體相，填充空隙，提高致密度；降低燒結溫度，加快燒結過程；阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制晶粒長大；獲得一定程度的玻璃特性，如透光性272.3氣相陶瓷內(nèi)部殘留下來的氣孔1)開放型氣孔，在陶瓷的表面，惡化性能；2)封閉型氣孔，陶瓷內(nèi)部，在晶界上、晶粒內(nèi)；氣孔的副作用氣孔是應力幾種處，裂紋的發(fā)源地氣孔率普通陶瓷為5%～10%，特種陶瓷5%以下28第三節(jié)陶瓷材料的性能及應用3.1力學性能彈性模量高，高于金屬若干倍,比聚合物高出2-4數(shù)量級，剛度大；高硬度和高耐磨；抗拉強度低，但彎曲強度高，抗壓強度更高；塑