第一篇:環(huán)氧樹脂性能特點
性能特點
(1)力學(xué)性能高。環(huán)氧樹脂具有很強的內(nèi)聚力,分子結(jié)構(gòu)致密,所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。
(2)附著力強。環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團,賦予環(huán)氧固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。
(3)固化收縮率小。一般為1%~2%。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為8%~10%;不飽和聚酯樹脂為4%~6%;有機硅樹脂為4%~8%)。線脹系數(shù)也很小,一般為6×10-5/℃。所以固化后體積變化不大。
(4)工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物,所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。
(5)優(yōu)良的電絕緣性。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。
(6)穩(wěn)定性好,抗化學(xué)藥品性優(yōu)良。不含堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂不易變質(zhì)。只要貯存得當(dāng)(密封、不受潮、不遇高溫),其貯存期為1年。超期后若檢驗合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆,又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),又能耐油類等的浸漬,大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機的整體油箱內(nèi)壁襯里等。
(7)環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80~100℃。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達200℃或更高。
第二篇:環(huán)氧樹脂的性能和特性
環(huán)氧樹脂的性能和特性
環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物,除個別外,它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征,環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團,使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物?!?環(huán)氧樹脂的性能和特性
1、形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用對形式提出的要求,其范圍可以從極低的粘度到高熔點固體。
2、固化方便。選用各種不同的固化劑,環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0~180℃溫度范圍內(nèi)固化。
3、粘附力強。環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在,使其對各種物質(zhì)具有很高的粘附力。環(huán)氧樹脂固化時的收縮性低,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小,這也有助于提高粘附強度。
4、收縮性低。環(huán)氧樹脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過直接加成反應(yīng)或樹脂分子中環(huán)氧基的開環(huán)聚合反應(yīng)來進行的,沒有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比,在固化過程中顯示出很低的收縮性(小于2%)。
5、力學(xué)性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。
6、電性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。
7、化學(xué)穩(wěn)定性。通常,固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣,化學(xué)穩(wěn)定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑,可以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。
8、尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合,使環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。
9、耐霉菌。固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。
第三篇:環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能
環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能
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環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能:
一、概況
環(huán)氧樹脂模具又稱樹脂模具,它具有制造周期短、成本低、特別適合形狀復(fù)雜的制品和產(chǎn)品更新?lián)Q代快速的工業(yè)領(lǐng)域;因此,在國外先進國家已得到廣泛的應(yīng)用,特別在汽車制造業(yè)、玩具制造業(yè)、家電制造業(yè)、五金行業(yè)和塑料制品等工業(yè)系統(tǒng)使用得更為普及。環(huán)氧樹脂模具按不同的結(jié)構(gòu)和用途,采用各種性能的環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑和填料(鐵粉、鋁粉、硅微粉、重晶石粉等)等配制成模具樹脂,同時以玻璃纖維布和碳纖維布作增強材料而制成的。
環(huán)氧樹脂模具按不同用途和技術(shù)要求,能設(shè)計出不同的環(huán)氧模具樹脂配方組份。從國內(nèi)、外環(huán)氧樹脂模具實際應(yīng)用統(tǒng)計,環(huán)氧樹脂適合于制作以下幾種類型的模具,在冷壓模具方面有:彎曲模、拉延模、落錘模、鑄造模等;在熱壓模具方面有:塑料注射模、注臘模、吹塑模、吸塑模、泡沫成型模、皮塑制品成型模等。環(huán)氧樹脂模具的制造特點,是制造簡易,快速,成本低;例如一些外形復(fù)雜、難成形的金屬模具,用環(huán)氧樹脂制造,采用澆注法或低壓成形法,就能一次成形,無需大型精密切削機床,也可不用高級鉗工。有些金屬模具制造的周期要幾個月至半年,采用環(huán)氧樹脂模具一般只要3~5天就可完成,其成本僅僅是鋼模的15~20%左右,而且樹脂模具使用壽命很長,磨損了還可以很快修補好,繼續(xù)使用。因此,環(huán)氧樹脂模具的制造是一項打破傳統(tǒng)機械加工工藝的新技術(shù)、新材料和新工藝。環(huán)氧樹脂模具,在國外都是大型工廠設(shè)立的專門研制中心制造的,而在國內(nèi)僅在于國防工業(yè)單位研制了一些,一般工廠企業(yè)都缺乏這方面的制造工藝技術(shù)和配方,所以在我國環(huán)樹脂模具的應(yīng)用、普及和發(fā)展的速度很緩慢。今后隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展,環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)的推廣,環(huán)氧樹脂模具的綜合性能和制造技術(shù)被廣泛了介和認識,環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的提高,樹脂模具的制作工藝和應(yīng)用工藝的簡化,環(huán)氧樹脂模具必然會得到飛躍的發(fā)展,成為新的高效率的低成本的先進模具。
二、環(huán)氧樹脂模具的種類
1、環(huán)氧樹脂冷壓類型的模具
(1)彎曲模、成形模、拉延模、切口模等。
環(huán)氧樹脂的復(fù)合材科主要用來制造凹凸模,可以澆注成形,也可以低壓模壓法成形,它可以沖壓或拉延0.8毫米鋼板2毫米以下的鋁板,壽命在萬次以上不磨損。對于大型拉延模具,如汽車駕駛室頂蓋件,用環(huán)氧樹脂制造模具顯示出更大的優(yōu)越性,無需大型切削機床。切口模用來制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型零件,在凹凸模刃口部嵌以鋼帶。用環(huán)氧樹脂制造的彎曲成形模具,沖壓的另件有吊扇的風(fēng)葉等,風(fēng)葉型面尺寸要求很高,因關(guān)系到風(fēng)量和使用效果等,環(huán)氧樹脂模具固定在100噸沖床上沖壓成形,沖壓次數(shù)巳達三十余萬次,樹脂模具還在使用。
(2)落錘模
環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能
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采用環(huán)氧樹脂落錘模,可以沖壓2.5毫米厚的鋁板,1.5毫米厚的不銹鋼板。樹脂做的模具,協(xié)調(diào)性能好,工藝簡單,制造周期短,比鋁鋅??s短3/4時間,還可節(jié)省大量的有色金屬,降低成本。
(3)鑄模
關(guān)于鑄模如模型、芯盒、型板等,采用環(huán)氧樹脂制作鑄模的優(yōu)點:
①樹脂模具制造周期短,如鋁模制造周期約一個月,而樹脂模具制作只需3~5天;
②樹脂模具使用壽命長,如鋁模用到二千次就要大修,而樹脂??捎玫蕉f次;
③樹脂模具修理簡單、方便;
④樹脂模具重量輕,勞動生產(chǎn)率高。
因此,國、內(nèi)外巳普遍、廣泛的應(yīng)用環(huán)氧樹脂制作鑄模。結(jié)構(gòu)形式:有樹脂包復(fù)式模具和全樹脂整體式模具。
此外,環(huán)氧樹脂還能制作錘擊模、爆炸成形模、液壓成形模、拉伸模胎、移形模、檢驗?zāi)5龋陨系臉渲>?,大部分是用來制造飛機,汽車或火箭上的另部件。環(huán)氧樹脂模具制造速度快,成本低、協(xié)調(diào)性能好,能解決一般金屬模具制造中的技術(shù)難關(guān)。
2、環(huán)氧樹脂熱壓類型的模具(1)注臘模
用于壓注臘型的模具,一般用金屬制作模具,批量小的、要求不高的也采用石膏模。先用注臘模注出臘型,根據(jù)臘型再做成殼模,溶臘后澆注金屬。樹脂的注臘模,強度高,成型方便,光潔度高,耐磨性好,導(dǎo)熱性稍差一些,在加工成形雕塑的型面時,經(jīng)濟效益就更高了。
(2)塑料注射模
隨著工程塑料的飛躍發(fā)展與廣泛的應(yīng)用,塑料模具的制造,就更顯出重要性了。環(huán)氧樹脂注射模具是國內(nèi)外正在努力突破的一項新技術(shù)。據(jù)資料介紹,環(huán)氧樹脂注射模國外作為一種簡易、快速模具,因為它成型快,外形精確,但缺點是耐熱性差,因此,在樹脂模具設(shè)計時應(yīng)考慮冷卻水管道,來提高注塑次數(shù)。我國也有幾個單位在研制這類樹脂模具,并取得了良好的應(yīng)用,注塑次數(shù)巳達萬次以上,環(huán)氧樹脂模具型面無變化。在樹脂模具配方設(shè)計上的優(yōu)化和模具結(jié)構(gòu)上的改進,使樹脂模具的熱態(tài)強度、導(dǎo)熱系數(shù)都有較高的水平。因此,如果產(chǎn)品型面為雕塑的型面,機加工簡直無法加工的,則更顯出環(huán)氧樹脂模具的優(yōu)越性。
環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能
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(3)吹塑模和吸塑模具
這類模具都要求環(huán)氧樹脂配方固化物要有良好的熱態(tài)強度和導(dǎo)熱系數(shù),它最大的優(yōu)點是成形方便,這些樹脂模具都屬于開發(fā)應(yīng)用中的模具。
三、制造環(huán)氧樹脂模具的材料與性能
制造樹脂模具的基體樹脂有酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等。在這些基體樹脂中,環(huán)氧樹脂的機械、物理性能最好,工藝性也好。所以現(xiàn)在都用環(huán)氧樹脂制造模具,如現(xiàn)在最高強度的復(fù)合材料,就是環(huán)氧樹脂與硼纖維、碳纖維等制成的。
基體樹脂:常用的環(huán)氧樹脂有雙酚A環(huán)氧樹脂,如;YD-128、E-
51、E-44等;線型酚醛環(huán)氧樹脂F(xiàn)-44和F-45;氨基多官能團環(huán)氧樹脂AFG-80、AFG-90;脂環(huán)族環(huán)氧樹脂R-122等。根據(jù)不同樹脂模具的機械強度要求、耐熱性要求和精度要求選擇基體樹脂類型,再設(shè)計配方。
固化劑:胺類固化劑:脂肪胺、縮聚胺、芳香胺、改性芳香胺等;
咪唑類固化劑:2-甲基咪唑、改性咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等;
酸酐類固化劑:甲基四氫苯酐、改性甲基四氫苯酐、氯橋酸酐、均苯四甲酸二酐等。
增韌劑:LDY-050活性增韌劑、LDY-052反應(yīng)型增韌劑、LDY-055海島結(jié)構(gòu)增韌劑、高聚合度聚硫橡膠、端羧基丁睛橡膠等。
纖維增強材料:玻璃纖維(布)、碳纖維(布)、硼纖維(布)等。
填料:硅微粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、氧化鋁粉、重晶石粉等。
環(huán)氧樹脂模具復(fù)合材料,是由基體樹脂、固化劑,增韌劑,填料和纖維增強材料等組成,起固化反應(yīng)而達到高性能的模具樹脂。根據(jù)不同模具不同的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求,設(shè)計不同的配方,配方不同,其成形工藝,固化工藝也不同。
四、制造環(huán)氧樹脂模具的工藝方法
1、澆注工藝制造
按環(huán)氧樹脂配方比例稱量和混合,然后澆注入模型模具,按配方工藝要求,采用室溫或高溫固化成型。也可采用振動澆注工藝。
2、層壓工藝制造
環(huán)氧樹脂模具的種類及材料與性能
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玻璃纖維或碳纖維增強的環(huán)氧樹脂模具,在固化時不用壓力的,在模型里層迭纖維增強材料并層層涂以環(huán)氧樹脂混合料,稱為接觸層迭工藝。固化時如在加壓下進行,可增加玻璃纖維含量,稱加壓層壓工藝。
3、短玻璃纖維增強與樹脂的混合物,能夠在簡易的金屬模內(nèi)成形。
總之,不同的模具,根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、模具的類型、模具的技術(shù)要求來設(shè)計不同的環(huán)氧樹脂配方和制造工藝,才能制造出良好的環(huán)氧樹脂模具。
第四篇:河豚毒素性能特點及檢測方法
河豚毒素檢測方法
隨著漁業(yè)的發(fā)展,河豚魚中毒事件的屢次出現(xiàn),以及當(dāng)前可能被恐怖分子利用的潛在威脅,使TTX的檢測越來越為人們所重視,并具有重要的現(xiàn)實意義,檢測方法可分為生物測定法、理化分析法和免疫化學(xué)法、生物測定法、高效液相色譜紫外檢測法(HPLC-UV)、高效液相色譜熒光檢測法(HPLCFLD)、高效毛細管電泳法(HPCE)、液質(zhì)聯(lián)用、氣質(zhì)聯(lián)用等方法。生物法有酶聯(lián)免疫(ELISA)法和小鼠法等。
生物測定法
小鼠生物實驗法、競爭置換法、組織培養(yǎng)生物實驗法、動電位法。
理化分析法
熒光法、紫外分光光度法、薄層色譜法及其聯(lián)用技術(shù)、電泳法及其聯(lián)用技術(shù)、氣相色譜法及其聯(lián)用技術(shù)、高效液相色譜法及其聯(lián)用技術(shù)。
免疫化學(xué)檢測法
TTX的檢測方法很多,每種方法都有其優(yōu)缺點,可根據(jù)實驗條件及要求選擇恰當(dāng)?shù)臋z測方法。TTX作為鈉離子通道阻斷劑,雖然毒性強,但在臨床中也可作為高效鎮(zhèn)痛劑,并且對某些腫瘤有抑制作用,在神經(jīng)生物學(xué)、藥理學(xué)、肌肉生理學(xué)等方面被廣泛用于工具藥。隨著TTX檢測手段的不斷完善,TTX的研究將會有更大的發(fā)展,在食品檢驗、中毒診斷、治療及國家安全等方面發(fā)揮更大的作用。
ELISA法 ELISA法具有特異性好、靈敏度高,可定量檢測,而且有采樣量極小等特點,多用于河豚毒素的痕量檢測;小鼠法是利用河豚毒素的毒性特點進行的小鼠毒性檢測的方法,方法簡便,但定量不準(zhǔn)確且重復(fù)性差、目標(biāo)性差,已少用。
HPLCUV法
HPLCUV法是常用的檢測手段,既可以檢測含量,又可以作為有關(guān)物質(zhì)的考察,河豚毒素沒有紫外光譜特征吸收,采用末端吸收進行檢測;國外多采用柱后衍生化熒光檢測的方法進行含量測定,河豚毒素本身沒有熒光,氫氧化鈉破壞后產(chǎn)生降解產(chǎn)物C9堿具有熒光;熒光檢測的靈敏度比紫外檢測的靈敏度高,但在含量測定檢測結(jié)果上兩種方法不存在顯著性差異。
第五篇:無機材料的性能特點分類
無機非金屬材料性能
一、緒論(2學(xué)時)
1、無機非金屬材料的特點
(1)化學(xué)組成上為無機化合物或非金屬元素單質(zhì),包括傳統(tǒng)的氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等含氧酸鹽、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、鍺及碳材料等。
(2)形態(tài)與形狀上包括多晶、單晶、非晶、薄膜、纖維、復(fù)合材料等。(3)晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。單個晶格可能包含多種元素的原子,晶格缺陷種類多。(4)原子間結(jié)合力豐要為離子鍵、共價鍵或者離了—共價混合鍵,具有高的鍵能、大的極性。
(5)制備上通常要求高純度、高細度原料,并在化學(xué)組成、添加物的數(shù)量和分布、晶體結(jié)構(gòu)和材料微觀結(jié)構(gòu)上能精確控制。
(6)性能多樣。具有高熔點高強度、耐磨損、高硬度、耐腐蝕及抗氧化,寬廣的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性、透光件以及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性等待殊性能;但大多數(shù)無機材料拉伸強度低,韌性差,脆性大。
(7)應(yīng)用極其廣泛。幾乎在所有的領(lǐng)域都有無機材料的應(yīng)用,尤其新型無機材料更是現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)、在電子信息技術(shù)、激光技術(shù)、光纖技術(shù)、光電子技術(shù)、傳感技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)以及空間技術(shù)的發(fā)展中占有十分重要的地位。
2、傳統(tǒng)無機非金屬材料與新型無機非金屬材料
傳統(tǒng)無機材料一般是指以天然的硅酸鹽礦物(粘土、石英、長石等)為主要原料,經(jīng)高溫窯燒制而成的一大類材料。故又稱窯業(yè)材料,主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四種,其化學(xué)組成均為硅酸鹽,因此也稱為硅酸鹽材料。新型無機材料則是指應(yīng)用于高科技領(lǐng)域的用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無機非屬化合物經(jīng)持殊的先進工藝制成的具有優(yōu)異性能的無機新材料,包括特種陶瓷、特種玻璃、特性水泥、新型耐火材料、人工晶體、增導(dǎo)體材料等。
3、無機非金屬材料的分類
無機材料種類繁多、性能各異。從傳統(tǒng)硅酸鹽材料到新型無機材料,眾多門類的無機材料已經(jīng)滲透到人類生活、生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,需從多個角度對無機材料進行分類。無機材料按成分特點、可分為單質(zhì)和化合物兩大類;按結(jié)構(gòu)特征,可 分為單晶、多晶、玻璃、無定形材料、復(fù)合材料等;按形態(tài),可分為體相材料、薄膜材料、纖維、粉體等;按性能特征和使用效能,又可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類;按合成制備工藝,還可分為燒結(jié)成材、濕法合成材料、涂鍍材料、水硬材料等。
4、無機材料的應(yīng)用和發(fā)展
無機材料的制造和使用合著悠久的歷史。早在遠古舊石器時代人們就使用經(jīng)過簡單加工的石器作為工具。到新石器時期已經(jīng)出現(xiàn)粗陶器;我國商代開始出現(xiàn)原始瓷和上釉的彩陶;東漢時期的青瓷,經(jīng)過唐、宋、元、明、清不斷發(fā)展,已達到相當(dāng)高的技術(shù)和藝術(shù)水平。青銅器時代的金屬冶煉中已經(jīng)開始使用粘土質(zhì)和硅質(zhì)材料作為耐火材料。從青銅器時代、鐵器時代到近代鋼鐵工業(yè)的興起,耐火材料都起著關(guān)鍵的作用。距今五六千年前的古埃及文物中就發(fā)現(xiàn)有綠色玻璃殊飾品,我國的白色玻璃珠亦有近3000年的歷史;17世紀(jì)以來,由于用工業(yè)純堿代替天然草木灰與硅石、石灰石等礦物原料生產(chǎn)鈉鈣硅酸鹽玻璃,各種日用玻璃和技術(shù)玻璃迅速進人普通家庭、建筑物和工業(yè)業(yè)領(lǐng)域:在距今五六千年的古代建筑中已開始大量使用石灰和石膏等氣硬性膠凝材料,到公元初期水便性的石灰和火山灰膠凝材料也開始被應(yīng)用到建筑工業(yè)中,但是用人工方法合成硅酸鹽水泥制品還只有100多年的歷史;19世紀(jì)初,英國人阿斯普丁發(fā)明用硅酸鹽礦物和石灰原料經(jīng)高溫煅燒制成波特蘭水泥(又稱硅酸鹽水泥),從而開始了高強度水硬性膠凝材料的新紀(jì)元。
20世紀(jì)40年代以后(第二次世界大戰(zhàn)后期)。無機材料的發(fā)展進人了一個新的階段;在原料純化、工藝進步、材料理論的發(fā)展、顯微分析技術(shù)的提高、性能研究的深入、無損評估技術(shù)的成就以及相鄰學(xué)科的推動等因素的作用下,傳統(tǒng)無機材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用得到了空前的延伸。人們發(fā)展了包括結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、復(fù)合材料、半導(dǎo)體材料、新型玻璃、非晶態(tài)材料、人工晶體、炭素材料、無機涂層及高性能水泥和混凝土等一系列高性能先進無機材料,特別是具有電、磁、聲、光、熱、力等信息的存儲、轉(zhuǎn)換功能的新型無機功能材料,正在日益廣泛地被應(yīng)用在現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域,如微電子、航天、能源、計算機、激光、通信、光電了、傳感、紅外、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護等領(lǐng)域,成為現(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。如半導(dǎo)體材料的出現(xiàn),對電子工業(yè)的發(fā)展具 2 有巨大的推動作用,計算機小型化和功能的提高,與硅、鍺等半導(dǎo)體材料密切相關(guān);涂覆SiC熱解碳—碳結(jié)合等復(fù)合材料在空間技術(shù)的發(fā)展中產(chǎn)生了巨大作用;人工晶體、無機涂層、無機纖維等先進材料已逐漸成為近代尖端科學(xué)技術(shù)的重要組成部分;各種礦物材料也因其電、光、磁、熱、摩擦、密封、填充、增強、表面效應(yīng)以及膠體性:、化學(xué)活性與惰性、吸附性、載體與催化性等在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及民用等領(lǐng)域起著不可替代的作用。
20世紀(jì)90年代以來,人類對無機材料的需求量越來越大,對其性能要求越來越高。無機材料的研究與應(yīng)用近進入了一個更新的發(fā)展階段。納米材料與技術(shù)的發(fā)展,引起了無機材料從原料合成、制備工藝、材料科學(xué)、性能表征以及材料應(yīng)用的革命性進步。復(fù)合技術(shù)、材料設(shè)計等相關(guān)理淪與技術(shù)的進步,大大擴充了新型無機材料發(fā)展與創(chuàng)造的空間?;诓牧蠈W(xué)、物理、化學(xué)、電子、冶金等基礎(chǔ)學(xué)科的新型無機材料呈現(xiàn)空前活躍的發(fā)展前景,在近代高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。
5、無機材料在國民經(jīng)濟中的地位和作用
不僅是人民生活、工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料,也是傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、新興產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)發(fā)展中不可缺少的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。可以預(yù)測,先進無機材料將是未來人類社會科技進步與社會文明發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)與支柱。
6、無機材料的研究內(nèi)容
無機材料工藝學(xué)的任務(wù)是不斷利用材料科學(xué)及其他相鄰學(xué)科的發(fā)展成就,研究如何選擇合適的原料,通道各種工藝過程生產(chǎn)出附合各種性能要求的材料,并能達到低投入高產(chǎn)出,實現(xiàn)按使用性能要求來設(shè)計和制造無機材料的目標(biāo)。由于基礎(chǔ)科學(xué)和實驗技術(shù)的進步,材料科學(xué)研究水平不斷提高,已經(jīng)從宏觀進人微觀,從定性進入半定量或定量,從靜態(tài)進入動態(tài),從而為更合理、更有效地使用現(xiàn)有材料和發(fā)展新材料提供了依據(jù),為逐步實現(xiàn)按預(yù)想性能設(shè)計和制備材料創(chuàng)造了條件。
未來高新技術(shù)的發(fā)展,對各種無機材料提出了更多、更高和更新的要求。特種陶瓷要求從原料的多相結(jié)構(gòu)到趨向于單相結(jié)構(gòu),又趨向于更復(fù)雜的多相復(fù)合結(jié)構(gòu);納米陶瓷的研究正向縱深發(fā)展,有望得到性能更好的納米陶瓷制品;陶瓷強 3 化與增韌的研究取得了明顯的成就。新發(fā)展的納米陶瓷和陶瓷的晶界應(yīng)力設(shè)計可望成為解決陶瓷脆性問題的有效途徑;先進功能陶瓷的精細復(fù)合原理及其工藝的研究為人們所矚目。無機材料逐步向多功能和良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性方向發(fā)展;兼 具感知和驅(qū)動功能于一身的敏感陶瓷研究正在啟動。多功能和敏感無機涂層的研究具有極大的發(fā)展前景;生物陶瓷和仿生研究將為人類自身造福。
7、陶瓷
陶瓷是人類生活和生產(chǎn)中不可缺少的材料之一。陶資產(chǎn)品的應(yīng)用范圍涉及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,其生產(chǎn)和發(fā)展經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由粗糙到精細、從無釉到施釉、從低溫到高溫的過程。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)水平的提高,各個歷史階段賦予陶瓷的含義和范圍也不斷發(fā)生變化。
8、陶瓷在國民經(jīng)濟建設(shè)中的作用
數(shù)千年前,彩陶與黑陶的出現(xiàn)是人類兩種史前文化—仰韶文化和龍山文化的標(biāo)志。陶瓷器皿的出現(xiàn)使人類日常生活方式發(fā)生巨大變化,并逐步成為生活必需品。日用陶瓷在發(fā)展對外貿(mào)易,加強文化交流,促進祖國建設(shè)發(fā)揮廠巨大的作用。
電了技術(shù)、空間技術(shù)、激光技術(shù)、計算技術(shù)、紅外技術(shù)等的出現(xiàn)是基于新型材料的研制與生產(chǎn)的基礎(chǔ)上才得到有效保證的、而陶瓷也正是上述新型材料的一類。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料,已廣泛應(yīng)用于利學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。新型結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷在高溫下具有高強度、高硬度、抗氧化、耐磨損、耐燒蝕等特性,為先進熱機的耐熱、耐磨部件的應(yīng)用開辟了良好的前景,使其在熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等性能耍求苛刻條件下取代金屬、有機材料成為可能,并產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會效益。為了提高電壓的等級和增大輸配的電容量,要求有高機械強度和高介電強度的電瓷,以供線路、電器和電站使用。耐腐蝕、耐磨損、熱穩(wěn)定性高的化工陶瓷是發(fā)展各種化學(xué)工業(yè)不可缺少的一種結(jié)構(gòu)材料。電子技術(shù)從晶體管到厚、薄膜電路及大規(guī)模集成電路也和壓電陶瓷、鐵電陶瓷、磁性材料、半導(dǎo)體材料及器件的研制成功是分不開的。開發(fā)新能源是當(dāng)前重大的科學(xué)技術(shù)課題之一,正在研究的新能源(如核能發(fā)電、磁流體發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等)所需的結(jié)構(gòu)材料和導(dǎo)電材料,往往都由陶瓷來承擔(dān)。許多國家正在研究用氧化物固溶體及堿金屬陰離子導(dǎo)體(如β-Al2O3)作高溫燃料電池及高能量、高密度蓄電池的固體電解質(zhì)隔膜。一些宇宙技術(shù)中的運載工具(如火箭、人造衛(wèi)星、飛船等)所使用的高溫結(jié) 4 構(gòu)材料、燒蝕材料和涂層都屬于陶瓷的范圍。超導(dǎo)陶瓷的出現(xiàn)成為現(xiàn)代物理學(xué)和材料科學(xué)的重大突破。生物陶瓷由于其優(yōu)良的生物相容和生物活性等特殊性能,已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程中。
9、玻璃在國民經(jīng)濟建設(shè)中的作用
玻璃具有許多其他材料所不具備的特性,從玻璃的本質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來看,最顯著的四個特性為:(1)各向異性;(2)無固定熔點:(3)介穩(wěn)性;(4)性質(zhì)變化的連續(xù)性與可逆性。此外,玻璃材料還具有一些良好的理化性能,如良好的光學(xué)和電學(xué)性能,較好的化學(xué)穩(wěn)定性,較高的抗壓強度、硬度、耐蝕性及耐熱性等:從工藝的角度來看,玻璃的特點在于:(1)可以通過化學(xué)組成的調(diào)整,并結(jié)合各種再加工工藝方法(表而處理、熱處理)來大幅度、連續(xù)調(diào)整玻璃的物理和化學(xué)性能,以適應(yīng)范圍很廣的實用要求;(2)可用多種多樣的熱成型(吹、拉、壓、延、澆鑄)方法,制成各種形狀單件的(空心或?qū)嵭?和延續(xù)的(板片、管棒、絲綿)制品。還可以通過冷加工(磨砂、拋光、鉆、削)、粉末燒結(jié)和焊接等加工方法制成型狀復(fù)雜、尺寸嚴格的器件。因此玻璃作為結(jié)構(gòu)和功能材料已被廣泛應(yīng)用于建材、輕工、交通、醫(yī)藥、化工、電子、航空、航天和原子能工業(yè)等方面。
日用玻璃,包括瓶罐、器皿、保溫瓶、工藝美術(shù)品等,已成為人們?;钣闷返囊徊糠郑浩渲胁A抗抟彩鞘称饭I(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、文教用品工業(yè)大量采用的包裝容器、窗玻璃,平板玻璃,空心玻璃磚,飾面板和隔聲、隙熱的泡沫玻璃,在現(xiàn)代建筑中得到了普遍的采用。鋼化玻璃、磨光玻璃、夾層玻璃、高質(zhì)量的平板玻璃,用來裝配各種運輸工具的風(fēng)擋和門窗。各種顏色信號玻璃在海、陸、空交通中起著“指揮員”的作用、電真空玻璃和照明玻璃,充分利用了玻璃的氣密、透明、絕緣、易于密封和容易抽真空等特性,是制造電子管、電視機、電燈等不可取代的材料;光學(xué)玻璃是國防、高科技及工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的精密光學(xué)儀器與設(shè)備的核心部件,廣泛地應(yīng)用于顯微鏡、望遠鏡、照相機、光譜儀和各種復(fù)雜的光學(xué)儀器,大大地改變了科學(xué)研究的條件和方法;電影放映機、高質(zhì)量的眼鏡片都是用光學(xué)玻璃制造的。玻璃化學(xué)儀器、溫度計是化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)工作者必備的實驗用具。大型玻璃設(shè)備及管道,是化學(xué)工業(yè)上耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)良器材。玻璃纖維、玻璃棉及其紡織品,是電器絕緣,化工過濾和隔聲、隔熱、耐熱的優(yōu)良材料。它們與各種樹脂制成的玻璃鋼,質(zhì)量輕、強度高、耐腐 5 蝕、耐熱,用以制造絕緣器件和各種殼體。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,玻璃新品種不斷出現(xiàn),例如感光照相和印刷版玻璃,耐熱性好、硬度大、強度高的微晶玻璃,高折射、低色散或低折射高色散的光學(xué)玻璃,透紫外線和透紅外線玻璃等等。玻璃的應(yīng)用日益擴大,愈來愈成為重要的材料。據(jù)20版紀(jì)末的統(tǒng)計,全世界的玻璃產(chǎn)量約為8000萬T/年,其中美國為25%,前蘇聯(lián)為9%,日在為8%、德國為7%;各類玻璃制品分別為:瓶罐玻璃60%,平板玻璃25%,特種玻璃10%,玻璃纖維5%。隨著時代的發(fā)展,各類玻璃制品的品種系統(tǒng)、應(yīng)用范圍和生產(chǎn)規(guī)模也逐步形成和擴大。
10、水泥在國民經(jīng)濟建設(shè)中的作用
水泥的發(fā)展大大改善了人類居住和環(huán)境條件,已成人各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必需的基本材料,其性能的任何改進都將帶來巨大的經(jīng)濟效益。近一二十年通過改變水泥組成和調(diào)整微結(jié)構(gòu)的辦法使水泥的性能,如耐壓強度、抗凍性、抗腐蝕件等獲得顯著的提高,開發(fā)出一系列高技術(shù)水泥品種,對水泥與混凝土工業(yè)的技術(shù)改造產(chǎn)生重大的影響。
水泥是使用面最廣的建筑材料。據(jù)我國近幾年的統(tǒng)計,每完成1億元的基本建設(shè)投資,就需要水泥6.3萬T,美國在新建筑物中所用的建筑材料內(nèi),水泥混凝土約占76%。生產(chǎn)水泥需要較多能源,為耗能大戶之一,但水泥與砂、石等集料所制成的混凝土則是一種低能耗型建筑材料,其單位重量的能耗只有鋼材的1/5一1/6,鋁合合的1/25,比紅磚還低35%。在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),水泥與泥凝土仍將是主要的建筑材料。
水泥粉末與水拌和后,在其表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水化反應(yīng),放出熱員,形成一定的水化產(chǎn)物。出于各種水化產(chǎn)物的溶解度很小,就在水泥顆粒周圍析出。隨著水化作用的進行,析出的水化產(chǎn)物不斷增多,以致相互接合。這個過程的進展,使水泥漿體稠化而凝結(jié),隨后變硬,并能將拌在一起的砂、石等散粒膠結(jié)成整體,逐漸產(chǎn)生強度。因此,水泥或水泥混凝上的強度是隨硬化齡期而逐漸增長的。早期增長甚快,往后逐漸減緩。但是,只要維持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋鋸姸仍趲讉€月、幾年后,還會進一步有所增長。另外,也可能在幾十午后尚有未水化的部分殘留,仍具有繼續(xù)進行水化作用的潛在能力。作為膠凝材料,除水硬性外,水泥還有許多優(yōu)點:水泥漿石很好的可塑性,與砂、石拌和后仍能使混 6 合物具有必要的和易性,可使?jié)仓筛鞣N形狀及尺小的構(gòu)件、以滿足設(shè)計上的不同要求;適應(yīng)性強,還可用于海上、地下、深水或者嚴寒、干熱的地區(qū)。以及耐侵蝕、核電站、防輻射等特殊要求的工程;硬化后可以獲得較高強度,并且改變水泥的組成,可以適當(dāng)調(diào)節(jié)其性能,滿足某些工程的不同需要;可與纖維或者聚合物等多種無機、有機材料相匹配,制成各種水泥基復(fù)合材料,有效發(fā)揮材料潛力;與普遍鋼鐵相比,水泥制品不會生銹,也沒有木材這類材料易于腐朽的缺點,更不會有塑料年久老化的問題,耐久性好;維修工作量小,等等。因此,水泥不但大量應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑,還廣泛應(yīng)用于交通、城市建設(shè)、農(nóng)林、水利以及海港等工程,它被制成各種形式的混凝土、鋼筋混凝土的構(gòu)件和構(gòu)筑物;而水泥管、水泥船等各種水泥制品在代鋼、代木方面也越來越顯示出技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性。同時,也正是由于鋼筋混凝土、頂應(yīng)力鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)材料的混合使用,才使高層、超高層、大跨度等以及各種特殊功能的建筑物、構(gòu)筑物的出現(xiàn)成為可能。還值得注意的是,新產(chǎn)業(yè)革命已經(jīng)為水泥行業(yè)提出擴大水泥品種和應(yīng)用范圍的嶄新課題:開發(fā)占地球表面71%的海洋是人類社會前進的標(biāo)志,而海洋工程的建造,如海洋平臺、海洋工廠乃至海洋城市,其主要建筑材料就是水泥。此外,像宇航工業(yè)、核工業(yè)以及其他新型工業(yè)的建設(shè),也需要各種無機非金屬材料,其中最為基本的則是以水泥基為主的新型復(fù)合材料。因此,水泥工業(yè)的發(fā)展對保證國家建設(shè)計劃的順利進行、人民生活水平的不斷提高,具有十分重要的意義。而且,其他領(lǐng)域所發(fā)展的新一代技術(shù),也必然會滲透到水泥工業(yè)當(dāng)中,傳統(tǒng)的水泥工業(yè)勢必會由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展而帶來新的工藝變革和品種演變,應(yīng)用領(lǐng)域必將有新的開拓,從而使其在國民經(jīng)濟中起到更為重要的作用。