材料科学与人类文明课程复习资料(7)

材料科学与人类文明

在人工合成的有机高分子材料中，塑料诞生最早，发展最快，产量最高，和人们生活的关系也最密切，因此有些学者认为：人类已处于塑料时代。塑料的显著特点是具有可塑性和可调性。可塑性是指采用最简单的工艺，就可以用在短时间内制造出形状极复杂的塑料制品；可调性是指生产过程中，可以用改变工艺、变换配方等方法来调整塑料的各种性能，以满足不同的需要。此外，塑料还不怕酸碱腐蚀、不具有重量轻、不导电、传热的优点，可做成透明、不透明或各种颜色的制品。

从使用的角度来划分，把塑料分为通用塑料和工程塑料两大类。从年代中期开始，又逐渐从工程塑料中分出高性能工程塑料。这三大类品种的划分至今没有定论，各国在划分上也略有差异，但大体上可以采用如下分类：

通用塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。

工程塑料 聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚酯、改性聚苯醚等。

高性能工程塑料 聚芳醚、聚芳砜、聚芳酯、聚芳 杂环类、聚芳酰胺、聚对二甲苯、含氟材料等。

除此之外，还有特种透明塑料和新近发展起来的功能高分子材料等。

通用塑料的产量较大，占塑料总产量的80％以上。它们共 同的特点是价格低、用途广，可制 成生活用品、一般零件和包装材料，以代替纸和木材，并部分代替金属。

工程塑料是指机械性能好，可以代替金属制造机械零件，并且能在一些特殊环境，如高温、低温、腐蚀、大载荷条件下长期工作的工程材料的一类塑料。工程塑料的出现是年代塑料应用方面的重大突破，它既可用作电工器材，又可应用于机械工业，作钢铁和有色金属的代用品。广泛使用工程塑料的工业部门包括：机械制造、电子、化工、汽车、飞机制造、原子能和建筑等。

特种工程塑料在提高耐热性方面可以满足要求，如聚砜的长期使用温度为150℃短时为180℃，能够用于电绝缘而代替云母，增加电机的容量并缩小体积；聚芳砜在－240℃～280℃温度范围内有良好的强度和电性能，可制成连接器、开关部件和印刷电路板；聚苯砜长期使用温度为180℃，是砜族系统中耐热性最好的聚合物。芳杂环的特点是耐热、耐辐射和突出的高温综合机械性能，目前进入商业化生产的有聚酰亚胺、聚海因、聚仲斑酸等，耐热性最高达350℃，而正在研究中的聚苯并咪啉、聚唑 、聚喹二唑等，耐热性可望达到500℃，目前仅限于宇航方面的应用。

8.3无机非金属材料

无机非金属也简称无机材料。在物质或材料的成分里，凡是含有碳水化合物的，都称为有机物。例如，当某种物质受热时有碳化现象发生，或者在燃烧后生成二氧化碳的均称为有机物。而在物质或材料的成分里，不含有碳氢氧结合的化合物，称为无机物。其实，金属材料也属于无机材料的范畴，但是这里讲的是除了金属以外的无机材料。因此，为了明确起见，常常在这类材料的名字前加上“非金属”三个字，称为无机非金属材料。

较早的无机材料主要有水泥、玻璃和陶瓷，后来又出现了耐火材料。因为它们的成分中均含有二氧化硅这种化合物，所以又称为硅酸盐材料（它们是由二氧化硅和金属氧化物组成的化合物）。随着近代工业和科学技术的进步，使得无机材料的家族越来越庞大。如光学玻璃、工业陶瓷、石棉、石膏、云母、铸石、金刚石、石墨材料，不仅是建筑、化工、机械、冶金、电力、燃料、轻工业等工业部门不可缺少的材料，而且在国防工业和尖端技术中也有它们的重要地位。目前，这种材料发展很快，原来的硅酸盐材料已不能满足要求，一些新型无机材料成分里，不一定含有二氧化硅，这类材料称为新型无机材料。

很多无机非金属材料是代替钢铁、棉、木材、麻、丝的理想材料。用来代替钢铁和有色金属的有铸石、石棉压力管、石棉水泥井管、石棉塑料闸瓦等；代替木材的有水泥船、水泥轨枕、水泥电杆、水泥矿井支架等等；用以代替棉、麻的主要是玻璃纤维。