二、非金屬材料

　　非金屬材料包括無機非金屬材料和高分子材料。無機非金屬材料包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕(酸)非金屬材料和陶瓷材料等;高分子材料包括橡膠、塑料和合成纖維等。

　　(一)無機非金屬材料

　　1.耐火材料

　　耐火材料是指能承受高溫作用而不易損壞的材料。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。

　　(1)耐火砌體材料。按主要化學特性分為酸性、中性和堿性。

　　1)酸性耐火材料。硅磚和黏土磚為代表。

　　2)中性耐火材料。鉻鎂磚。

　　碳質制品是另一類中性耐火材料，根據含碳原料的成分不同，分為碳磚、石墨制品和碳化硅質制品三類。

　　3)堿性耐火材料。鎂磚。

　　(2)耐火水泥及耐火混凝土。

　　2.耐熱保溫和絕熱材料

　　(1)耐熱保溫材料。又稱耐火隔熱材料，常用的有硅藻土、蛭石、玻璃纖維(又稱礦渣棉)、石棉，以及它們的制品板、管、磚等。

　　1)硅藻土磚、板廣泛用于電力、冶金、機械、化工、石油、金屬冶煉電爐和硅酸鹽等工業的各種熱體表面及各種高溫窯爐、鍋爐、爐墻中層的保溫絕熱部位。(15)

　　2)硅酸鋁耐火纖維是輕質耐火材料之一。

　　3)微孔硅酸鈣保溫材料可用于高溫設備、熱力管道的保溫隔熱材料。

　　4)礦渣棉制品可用作保溫、隔熱和吸音材料。

　　(2)絕熱材料。絕熱材料一般是輕質、疏松、多孔的纖維狀材料。它既包括保溫材料，也包括保冷材料。

　　1)按成分可分為有機材料和無機材料兩大類。

　　熱力設備及管道保溫用的材料多為無機絕熱材料，如石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫混凝土和硅酸鈣等。

　　低溫保冷工程多用有機絕熱材料，如軟木、聚苯乙烯泡沫塑料，聚氨基甲酸酯、牛毛氈和羊毛氈等。

　　2)按照絕熱材料使用溫度可分為高溫、中溫和低溫絕熱材料。

　　高溫絕熱材料，使用溫度可在 700℃以上，有硅酸鋁纖維和硅纖維等;多孔質材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐熱黏合劑等制品。

　　中溫用絕熱材料，使用溫度在 100～700 ℃之間，中溫用纖維質材料有石棉、礦渣棉和玻璃纖維等;多孔質材料有硅酸鈣、膨脹珍珠巖、蛭石和泡沫混凝土等。

　　低溫用絕熱材料，使用溫度在 100 ℃以下的保溫或保冷工程中。

　　3.耐蝕(酸)非金屬材料

　　耐蝕(酸)非金屬材料的主要成分是金屬氧化物、氧化硅和硅酸鹽等，它們的耐蝕性能高于金屬材料(包括耐酸鋼和耐蝕合金)，還具有良好的耐磨性和耐熱性能，但是脆性大、承受沖擊和震動能力差。

　　在某些情況下它們是不銹鋼和耐蝕合金的理想代用品，用于制造受力小、不受沖擊及震動、使用溫度不高或溫度變化不劇烈的容器。常用的非金屬耐蝕材料有鑄石、石墨、耐酸水泥、天然耐蝕石材和玻璃等。

　　(1)鑄石。鑄石具有極優良的耐磨性、耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。在各類酸堿設備中，鑄石的耐化學腐蝕性高于不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬十倍到幾十倍;但脆性大、承受沖擊荷載的能力低。鑄石是鋼鐵(包括不銹鋼)的理想代用材料。

　　(2)石墨。石墨具有高熔點(3700℃)，在高溫下有高的機械強度，當溫度增加時，強度隨之提高。石墨在 3000℃以下具有還原性，在中性介質中有很好的熱穩定性。在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結構材料都穩定，不會炸裂破壞，石墨的導熱系數是碳鋼的 3 倍多，所以石墨材料常用來制造傳熱設備。

　　石墨具有良好的化學穩定性。人造石墨材料的耐腐蝕性能良好，除了強氧化性的酸(如硝酸、鉻酸、發煙硫酸和鹵素)之外，在所有的化學介質中都很穩定，甚至在熔融的堿中也很穩定。

　　不透性石墨是由人造石墨浸漬酚醛或呋喃樹脂而成的，優點是導熱性優良、溫差急變性好、易于機械加工、耐腐蝕性好。缺點是機械強度較低、價格較貴，用于制造各種類型的熱交換器、鹽酸合成爐等。

　　(3)玻璃。

　　(4)天然耐蝕石料。

　　(5)水玻璃耐酸水泥。

　　4.陶瓷材料

　　(二)高分子材料

　　1.高分子材料的基本概念

　　通常根據機械性能和使用狀態將其分為塑料、橡膠和合成纖維三大類。

　　2.高分子材料的基本性能及特點

　　(1)質輕;(2)比強度高;(3)有良好的韌性;(4)減摩、耐磨性好;(5)電絕緣性好;

　　(6)耐蝕性;(7)導熱系數小;(8)易老化;(9)易燃;(10)耐熱性低;(11)剛度小。

　　3.工程中常用的高分子材料

　　(1)塑料

　　常用的塑料制品都是以合成樹脂為基本材料，再按一定的比例加入填料、增塑劑、著色劑和穩定劑等材料，經混煉、塑化，并在一定壓力和溫度下制成的。

　�、贅渲渲谒芰现兄饕鹉z結作用，通過膠結作用把填充料等膠結成堅實整體，塑料的性質主要取決于樹脂的性質。

　　按分子中碳原子之間結合形式不同，樹脂分子結構分為直線型，支鏈型和體型(網狀型)三種。按受熱時狀態不同，可分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。

　　②填料。提高塑料的強度和剛度，減少塑料在常溫下的蠕變現象及提高熱穩定性。

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　�、苤珓�。分為染料和顏料兩大類。

　�、莘�定劑。延長塑料制品的使用壽命。

　　2)工程中常用塑料制品。

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　　a.低密度聚乙烯(LDPE)。又稱高壓聚乙烯，具有質輕、吸濕性小、電絕緣性好、延伸性和透明性強、耐寒性好和化學穩定性強等特點，但其強度低，耐老化性能較差。

　　b.高密度聚乙烯(HDPE)。又稱為低壓聚乙烯，具有良好的耐熱性和耐寒性;力學性能優于低密度聚乙烯，介電性能優良，但略低于低密度聚乙烯;耐磨性及化學穩定性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸氣滲透性很低，但耐老化性能較差，表面硬度高，尺寸穩定性好。

　　c.聚丙烯(PP)。具有質輕、不吸水，介電性、化學穩定性和耐熱性良好，力學性能優良，但是耐光性能差、易老化、低溫韌性和染色性能不好。

　　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。硬聚氯乙烯密度很小，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，常用來制作化工、紡織等工業的廢氣排污排毒塔，以及常用于氣體、液體輸送管。軟聚氯乙烯常制成薄膜，用于工業包裝，但不能用來包裝食品。

　　e.聚四氟乙烯(PTFE，F-4)。俗稱塑料王，具有非常優良的耐高、低溫性能，可在-180～260℃的范圍內長期使用。它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，摩擦系數極低，僅為 0.04。聚四氟乙烯不吸水、電性能優異。是目前介電常數和介電損耗最小的固體絕緣材料。缺點是強度低、冷流性強。

　　f.聚苯乙烯(PS)。具有極高的透明度，透光率可達 90%以上，電絕緣性能好，剛性好及耐化學腐蝕。但其性脆，沖擊強度低，易出現應力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。

　　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，是一種常用的工程塑料。具有“硬、韌、剛”的混合特性，綜合機械性能良好。同時尺寸穩定，容易電鍍和易于成型，耐熱和耐蝕性較好，在-40℃的低溫下仍有一定的機械強度。

　　h.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。俗稱亞克力或有機玻璃。密度只有無機玻璃一半，機械性能比普通玻璃高得多，能抵抗稀酸、稀堿、潤滑油和碳氫燃料的作用，在自然條件下老化緩慢。缺點是表面硬度不高，易擦傷。由于導熱性差和熱膨脹系數大，易在表面或內部引起微裂紋，因此比較脆弱。

　　PMMA 樹脂是無毒環保的材料，可用于生產餐具，衛生潔具等，具有良好的化學穩定性和耐候性。

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　　a.酚醛樹脂(PF)。俗稱電木粉。酚醛樹脂耐弱酸和弱堿，遇強酸發生分解，遇強堿發生腐蝕。最重要特征是耐高溫性，即使在非常高的溫度下，也能保持其結構的整體性和尺寸的穩定性;正因為這個原因，酚醛樹脂被應用于一些高溫領域，如耐火材料、摩擦材料、黏結劑和鑄造行業。

　　酚醛泡沫產品在阻燃方面它具有特殊的優良性能，是電器、儀表、建筑、石油化工等行業較為理想的絕緣隔熱保溫材料，廣泛應用于中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料(尤其是深低溫的保溫)、車船等場所的保溫領域。

　　b.環氧樹脂(EP)。環氧樹脂強度較高，韌性較好;尺寸穩定性高和耐久性好;具有優良的絕緣性能，耐熱、耐寒�；瘜W穩定性很高，成型工藝性能好。環氧樹脂是很好的膠黏劑。

　　c.呋喃樹脂。能耐強酸、強堿和有機溶劑腐蝕，并能適用于其中兩種介質的結合或交替使用的場合，但不耐強氧化性介質，是現有耐熱樹脂中耐熱性能最好的樹脂之一。

　　d.不飽和聚酯樹脂(UP)

　　(2)橡膠

　　(3)合成纖維

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