二、非金属材料

　　(一)无机非金属材料

　　1.耐火材料。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。

　　2. 耐火隔热材料(耐热保温材料)。它是各种工业用炉的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维(又称矿渣棉)、石棉，以及它们的制品。

　　(1)硅藻土耐火隔热保温材料。

　　目前应用最多、最广的耐火隔热保温材料。可减少热损失，降低燃料消耗，减薄炉墙厚度，减轻炉体重量，降低工程造价，缩短窑炉周转时间，提高生产效率。

　　广泛用于电力、冶金、机械、化工、石油、金属冶炼电炉和硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窑炉、锅炉、炉墙中层的保温绝热部位。

　　(2)硅酸铝耐火纤维

　　轻质耐火材料，广泛用于冶金、机械、建筑、化工和陶瓷工业中的热力设备，如锅炉、加热炉和导管等的耐火隔热材料。

　　3. 耐蚀(酸)非金属材料

　　常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。

　　(1)铸石。

　　优良的耐磨性、耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。在各类酸碱设备中的应用效果，高于不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属十倍到几十倍;但脆性大、承受冲击荷载的能力低。

　　(2)石墨。分为天然石墨和人造石墨，石墨具有高熔点(3700℃)，在高温下有高的机械强度。良好的化学稳定性，甚至在熔融的碱中也很稳定。

　　不透性石墨作为耐腐蚀的非金属无机材料，用于制造各种类型的热交换器、盐酸合成炉、膜式吸收器、管道、管件、阀门、泵类以及衬里用的砖板等。

　　(3)玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛。

　　硅酸盐玻璃具有较好的光泽、透明度、化学稳定性和热稳定性强、机械强度高、硬度大、电绝缘性强，但可溶解于氢氟酸。一般用于制造化学仪器、高级玻璃制品、无碱玻璃纤维和绝缘材料等。

　　4. 陶瓷材料

　　【例9】(2016真题)腐蚀(酸)非金属材料的主要成分是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等。下面选项中属于耐腐蚀(酸)非金属材料的是()。

　　A.铸石

　　B.石墨

　　C.玻璃

　　D.陶瓷

　　【答案】ABC

　　【解析】耐腐蚀(酸)非金属材料包括：铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。

　　二、非金属材料

　　(一)无机非金属材料

　　(二)高分子材料

　　通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。

　　1.工程中常用高分子材料

　　(1)塑料

　　塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成。

　　1)工程中常用塑料制品

　　①热塑性塑料

　　a. 低密度聚乙烯(LDPE)

　　又称高压聚乙烯。具有质轻、吸湿性小、电绝缘性好、延伸性和透明性强、耐寒性好、化学稳定性强;强度低、耐老化性能较差。

　　一般用作耐蚀材料、小荷载零件(齿轮、轴承)及电缆包皮。可燃物，其粉尘在空气中可燃烧、爆炸，故在储存和运输中应严防火种和高温。

　　b.高密度聚乙烯(HDPE)。

　　又称为低压聚乙烯。

　　具有良好的耐热性和耐寒性，力学性能优于低密度聚乙烯，介电性能优良，耐磨性及化学稳定性良好，能耐多种酸、碱、盐类腐蚀，吸水性和水蒸汽渗透性低，表面硬度高，尺寸稳定性好;但耐老化性能较差。

　　主要用于制作单口瓶、运输箱、储罐、电缆护套、压力管道。

　　c.聚丙烯(PP)。

　　具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好。但耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。

　　主要用于制作受热的电气绝缘零件、防腐包装材料以及耐腐蚀的(浓盐酸和浓硫酸除外)化工设备，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、接头、各种化工容器、管道、阀门配件、泵壳等。使用温度为-30～100℃。

　　d.聚四氟乙烯(PTFE，F-4)。俗称塑料王。

　　具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180～260℃的范围内长期使用。几乎耐所有的化学药品，在王水中煮沸也不起变化;摩擦系数为0.04;聚四氟乙烯不吸水、电性能优异，目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。缺点是强度低、冷流性强。

　　主要用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件、热交换器、管、棒、板制品和各种零件，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。

　　e.聚苯乙烯(PS)。

　　具有刚度大，密度小，常温下较透明，不吸水，耐腐蚀，电阻高等特点，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性差。

　　可用以制造电子工业中的仪表零件、设备外壳;化工中的储槽、管道、弯头等。

　　g.工程塑料(ABS)。

　　普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。具有“硬、韧、刚”的混合特性，综合机械性能良好。在-40℃的低温下仍有一定的机械强度。

　　ABS在机械工业中可制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、蓄电池槽和水箱外壳等。

　　【例1】聚苯乙烯属于一种热塑性塑料，其主要特点包括()。

　　A.具有较大的刚度和较高的密度

　　B.具有优良的耐蚀性，几乎不吸水

　　C.具有良好的隔热、防振和高频耐缘性能

　　D.耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限

　　【答案】BCD

　　【解析】聚苯乙烯密度小，常温下透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防振、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。可用以制造电子工业中的仪表零件、设备外壳，化工中的储槽、管道、弯头等。

　　【例2】安装工程中常用的聚丙烯材料，除具有质轻、不吸水，介电性和化学稳定性良好以外，其优点还有( )。

　　A.耐光性能良好

　　B.耐热性良好

　　C.低温韧性良好

　　D.染色性能良好

　　【答案】B

　　【解析】聚丙烯具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好(可在100℃以上使用。若无外力作用，温度达到150℃时不会发生变形)，力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。

　　②热固性塑料

　　酚醛树脂 环氧树脂

酚醛树脂（电木）	耐弱酸和弱碱；最重要的特征是耐高温性；可制作耐火材料、摩擦材料和粘结剂。在室温下固化成型。
环氧树脂	优良的绝缘性能；耐热、耐寒，可在-80~155℃温度范围内长期工作；化学稳定性很高，成型工艺性能好，是很好的胶粘剂。
呋喃树脂	耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，并能适用于其中两种介质的结合或交替使用的场合。耐热可达180～200℃。具有良好的阻燃性，燃烧时发烟少。储存期比酚醛树脂长，常温储存1～2年粘度变化仍不大。缺点固化工艺不方便，一般需加热后处理。
不饱和聚酯树脂	突出优点：工艺性能优良。室温下固化成型，特别适合于大型和现场制造玻璃钢制品，固化后的树脂综合性能良好，但体积收缩率较大。

　　【例3】在工作介质为有机氯化合物、农药、染料等工程中，能耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，且具有完全固化一般需加热后处理的热固性塑料为()。

　　A.酚醛塑料

　　B.酚醛玻璃纤维增强塑料

　　C.环氧树脂

　　D.呋喃树脂

　　【答案】D

　　【解析】呋喃树脂能耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，其缺点是固化工艺不如环氧树脂和不饱和树脂那样方便，为使其固化完全，一般需加热后处理。呋喃树脂特别适用于有机氯化合物、农药、人造纤维、染料、纸浆和有机溶剂的回收以及废水处理系统等工程。

　　三、复合材料

　　(一)复合材料组成、分类和特点

　　复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。

　　(二)复合材料基体

　　(1)树脂基体

　　(2)金属基体

　　(3)陶瓷基体

　　(三) 复合材料增强体

　　(1)纤维增强体

　　(2)颗粒增强体

　　(3)片状增强体

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