2014造价-技术与计量(安装)-精讲班-第6讲：第一章：安装工程材料(五)(2014年新版)

（二）高分子材料 1. 高分子材料的基本概念

高分子材料一般分为天然和人工合成两大类。天然高分子材料有蚕丝、羊毛、纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。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。

2. 高分子材料的基本性能及特点

（1）质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2； （2）比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料； （3）有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量；

（4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的；

（5）电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美；

（6）耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性；

（7）导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/（m·K），约为金属的1/1500，是理想的绝热材料；

（8）易老化。高分子材料在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构会产生逆变，机械性能变差，寿命缩短；

（9）易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体；

（10）耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。主要包括机械性能和化学性能两方面，而一般多指前者，所以耐热性实际常用高分子材料开始软化或变形的温度来表示。

（11）刚度小。如塑料弹性模量只有钢材的1/10～1/20，且在长期荷载作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。 4. 工程中常用高分子材料 （1）塑料

1）塑料的组成。常用的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的。

① 树脂。树脂在塑料中主要起胶结作用，通过胶结作用把填充料等胶结成坚实整体。因此，塑料的性质主要取决于树脂的性质。

② 填料。填料又称填充剂，填料常占塑料组成的40%～70%。其作用是提高塑料的强度和刚度，减少塑料在常温下的蠕变（又称冷流）现象及提高热稳定性，对降低塑料制品的成本、增加产量有显著的作用，并可提高塑料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性，改善加工性能。

③ 增塑剂。增塑剂的作用是提高塑料加工时的可塑性及流动性；改善塑料制品的柔韧性。常用的增塑剂为酯类和酮类等。

④ 着色剂。着色剂的种类按其在着色介质中或水中的溶解性分为染料和颜料两大类。

颜料分为有机和无机两种，与染料相比，其突出的特点是不溶于被着色介质或水中。在塑料制品中，常用的是无机颜料。无机颜料不仅对塑料具有着色性，同时又兼有填料和稳定剂的作用。如炭黑既是颜料，又有光稳定作用。

⑤ 稳定剂。

2）工程中常用塑料制品。

① 热塑性塑料。

a低密度聚乙烯（LDPE）。又称为高压聚乙烯。它是高纯度乙烯在高压（130～250MPa）、高温（160～330℃）和引发剂存在下经聚合而制得的。低密度聚乙烯具有质轻、吸湿性小、电绝缘性好、延伸性和透明性强、耐寒性好和化学稳定性强等特点，但其强度低、耐老化性能较差。一般用作耐蚀材料、小荷载零件（齿轮、轴承）及电缆包皮等。低密度聚乙烯是可燃物，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。它是乙烯在催化剂存在下聚合制得。高密度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，但略低于低密度聚乙烯，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很低，但耐老化性能较差，表面硬度高，尺寸稳定性好。高密度聚乙烯主要用于制作单口瓶、运输箱、储罐、电缆护套、压力管道等。

c聚丙烯（PP）。聚丙烯是由丙烯聚合而得的结晶型热塑性塑料。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。聚丙烯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聚氯乙烯（PVC）。聚氯乙烯刚度和强度比聚乙烯高，常见制品有硬、软两种。加入增塑剂的为软聚氯乙烯，未加的为硬聚氯乙烯。后者密度小，抗拉强度较好，有良好的耐水性、耐油性和耐化学药品侵蚀的性能。因此，硬聚氯乙烯塑料常被用来制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔，以及常用于气体、液体输送管。另外，硬聚氯乙烯塑料板在常温下容易加工，又有良好的热成型性能，工业用途很广。软聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工业包装等，但不能用来包装食品，因增塑剂或稳定剂有毒，能溶于油脂中，污染食品。

e聚四氟乙烯（PTFE，F-4）。聚四氟乙烯俗称塑料王，它是由四氟乙烯用悬浮法或分散法聚合而成，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，在侵蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低，仅为0.04。聚四氟乙烯不吸水、电性能优异，是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；分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、细棒、异型材、电线和电缆包覆层。

f聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯密度小，常温下较透明，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。

g 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。。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯则可改善电性能和成型能力。

h聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称亚克力或有机玻璃，其透明度比无机玻璃还高，透光率达92%；密度只有后者的一半，为1.18g/cm3。机械性能比普通玻璃高得多（与温度有关），拉伸强度为50~80MN/m2。抗稀酸、稀碱、润滑油和碳氢燃料的作用，在自然条件下老化发展缓慢。在80℃开始软化，在105~150℃间塑性良好，可以进行成型加工。缺点是表面硬度不高，易擦伤。由于导热性差和热膨胀系数大，易在表面或内部引起微裂纹，因而比较脆。此外，易溶于有机溶液中。

② 热固性塑料 a酚醛树脂（PF） b环氧树脂（EP）

c 呋喃树脂 d 不饱和聚酯树脂

了解以上各种塑料的主要特性。 （2）橡胶

1）天然橡胶（NR） 2）丁基橡胶（IIR） 3）氯丁橡胶（CR） 4）氟硅橡胶（MFQ）

了解以上各种橡胶的主要特性。 （3）合成纤维

合成纤维具有强度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。在工农业生产、交通运输及国防建设上也发挥了很大作用。

例题1：在高分子材料的特性中，比较突出的性能为（ ）。 A．比强度低 B．导热系数大

C．减摩、耐磨性好 D．不易老化

答案：C．减摩、耐磨性好

解析：高分子材料的基本性能及特点

（1）质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2； （2）比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料； （3）有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量；

（4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的；

（5）电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美；

（6）耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性；

（7）导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/（m·K），约为金属的1/1500，是理想的绝热材料；