塑料的主要组成是合成树脂和添加剂。合成树酯是具有可塑性的高分子化合物的统称，它是塑料的基本组成物，它决定了塑料的基本性能，塑料中合成树酯含量一般为30%~100%。树酯在塑料中还起粘结剂的作用，许多塑料的名称是以树酯来命名的，如聚苯乙烯塑料的树酯就是聚苯乙烯；添加剂的作用主要是改善塑料的某些性能或减少相关成本，常用的添加剂有填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂等。

  密度塑料的密度在0.9~2.2g．cm-3之间，仅相当于钢密度的1/4~1/7。若在塑料中加入发泡剂后，泡沫塑料的密度仅为0.02~0.2g．cm-3。

  电性能塑料拥有非常良好的电绝缘性。聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料可作为高频在允许电压下不导电的材料；聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛、氨基塑料等可作为中频及低频绝缘材料。

  橡胶是具有高弹性的高分子材料，它在较小的载荷下就能产生很大的变形，当载荷去除后又能很快恢复原状，是常用的弹性材料、密封材料、防震和减振材料、传动材料。

  按其来源不同可分为天然橡胶与合成橡胶两类。天然橡胶是橡胶树的液状乳汁经采集和适当加工而成，天然橡胶的主要化学成分是聚异戊二烯；合成橡胶主要成分是合成高分子物质，其品种较多，丁苯橡胶和顺丁橡胶是较常用的合成橡胶。

  热性能塑料遇热、遇光易老化、分解，大多数塑料只能在100℃以下使用，只有极少数塑料（如聚四氟乙烯、有机硅塑料）可在250℃左右经常使用；塑料的导热性差，是良好的绝热材料；塑料线线胀系数大，一般为钢的3~10倍，因而塑料零件的尺寸不稳定，常因受热膨胀产生过量变形而引起开裂、松动、脱落100。

  （2）化学性能塑料拥有非常良好的耐腐蚀和抗老化性能，大多数塑料能耐大气、水、酸、碱、油的腐蚀。因此工程塑料能制作化工设备及在腐蚀介质中工作的零件。

  减摩自润滑零件，轻载齿轮、轴承等；耐腐蚀设备的零件；电气在允许电压下不导电的材料，如高频、水底和一般电缆的包皮等；茶杯、奶瓶等

  高压聚乙烯柔软性好（在-70℃时仍柔软），伸长率、韧性、透明性好，摩擦系数低（为0.21）

  硬聚氯乙烯强度高，绝缘性、耐蚀性好，但耐热性差，使用温度为-10~55℃

  可部分代替不锈钢、铜、铝等金属材料作耐腐蚀设备及零件，可作灯头、插座、开关、阀门管件等

  软质聚氯乙烯强度低、伸长率高、易老化、绝缘性、耐蚀性好；泡沫聚氯乙烯密度低、隔热、隔音、防振

  可用作农用和工业用包装薄膜、电线绝缘层、人造革、密封件衬套垫。因有毒，不能用于食品和药品包装；泡沫聚氯乙烯可作衬垫

  能溶于有机溶剂，加热可软化，易于加工成形，并能反复塑化成形，一般耐热性较差

  聚氯乙烯（PVC）；聚乙烯（PE）；聚酰胺（PA）；聚甲醛（POM）；聚碳酸酯（PC）；聚丙烯（PP）；聚苯乙烯（PS）；聚四氟乙烯（PTFE，F-4）；聚砜（PSF）；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚体（ABS）

  是最轻的塑料之一，刚性好，耐热性好，可在100℃以上的高温使用，化学稳定性高，几乎不吸水，高频电性能好，易成形、低温呈脆性、耐磨性不高

  耐腐蚀的化工设备及零件、受热的电气绝缘零件，电视机、收音机等家用电器壳，一般用途的齿轮、管道、接头等

  强度与刚度塑料的强度、刚度较差，其强度仅为30~150MPa，且受温度的影响较大；塑料的刚度仅为钢的1/10。但由于塑料的密度小，故比强度比较高。

  蠕变与应力松弛塑料在外力作用下，在应力保持恒定的条件下，变形随时间的延续而慢慢增加，此现状称为蠕变。例如架空的电线套管会慢慢变弯，这就是蠕变。蠕变会导致应力松弛，如塑料管接头经一段时间使用后，由于应力松弛导致泄漏。

  支架、壳体、垫片等一般结构零件；也可作耐热透明结构零件，如防爆灯、防护玻璃等；各种仪器、仪表的精密零件；高压蒸煮消毒医疗器械、人工内脏

  耐疲劳极限和刚度高于尼龙，尤其弹性模量高，硬度高，这是其它塑料所不能比的，自润滑性好、耐磨性好，吸水和蠕变较小，尺寸稳定性高，经常使用温度为-40~100℃

  按其用途可分为通用橡胶和特种橡胶，通用橡胶的用量一般较大，大多数都用在制作轮胎、输送带、胶管、胶板等，主要品种有丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等；特种橡胶大多数都用在高温、低温、酸、碱、油和辐射介质条件下的橡胶制品，主要有丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。

  用作对强度有一定要求的一般结构零件；轻载荷、无润滑或少润滑的各种耐磨、受力传动零件；减摩和自润滑零件，如轴承、滚轮、齿轮、化工容器、仪表外壳、表盘等

  具有高的化学稳定性，俗称“塑料王”，只有对熔融状态下的碱金属及高温下的氟元素才不耐腐蚀；有异常好的润滑性，摩擦系数极低，对金属的摩擦系数只有0.07~0.14；可在260℃经常使用，也可在-250℃的低温下使用；电绝缘性优良，耐老化；但强度低，刚性差，制造工艺较麻烦

  （1）生胶是未加配合剂的天然或合成橡胶，是橡胶制品的主要组分，生胶不仅决定了橡胶的性能，还能把各种配合剂和增强材料粘成一体。不同的生胶可制作而成不同性能的橡胶制品。

  （2）配合剂作用是提高橡胶制品的使用性能和工艺性能。配合剂的种类很多，一般有硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等，其中硫化剂的作用是使橡胶变得有富有弹性，目前生产中多采用硫磺作为硫化剂；硫化促进剂最大的作用是促进硫化，缩短硫化时间并降低硫化温度。常用的硫化促进剂有MgO、ZnO、CaO等；增塑剂最大的作用是提高橡胶的塑性，使之易于加工和与各种配料混合，并降低橡胶的硬度、提高耐寒性等，常用增塑剂主要有硬酯酸、精制蜡、凡士林等；防老化剂可防止橡胶制品在受光、热、介质的作用时出现变硬、变脆、提高常规使用的寿命，主要加入石蜡、密蜡或其它比橡胶更易氧化的物质，在橡胶表明产生稳定的氧化膜，抵抗氧的侵蚀；填充剂的作用是提高橡胶的强度和减少相关成本。常用的有碳黑、MgO、ZnO、CaO等。

  减摩性和耐磨性许多的塑料的摩擦系数低，如聚四氟乙烯、尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯等都具有小的摩擦系数，因此塑料拥有非常良好的减摩性；同时塑料具有自润滑性，在无润滑或少润滑摩擦的条件下，其减摩性好于金属，工程上用这类塑料来制造轴承、轴套、衬套、丝杠螺母等摩擦磨损件。

  此外，塑料还具良好的减振性和消音性，用塑料制作零件可减小机器工作时的振动和噪声。

  塑料的通用品种中，聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种的总产量在亿吨左右。其他如透光性好的有机玻璃，称为塑料王的耐腐蚀塑料聚四氟乙烯，作为工程塑料的聚砜、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰亚胺和常用作泡沫塑料的聚氨酯等。

  固化后重新加热不再软化和熔融、亦不溶于有机溶剂，不能再成形使用。一般耐热性较好

  酚醛塑料（PF）；氨基塑料（UF）；有机硅塑料（SI）；环氧树酯（EP）；聚氨酯塑料（PUR）

  塑料最大的特点是具有可塑性和可调性。所谓可塑性，是通过简单的成型工艺，利用模具可以制造出所需要的各种不一样的形状的塑料制品；可调性是指在生产的全部过程中能够最终靠变换工艺、改变配方，制造出不同性能的塑料。塑料的其它性能分述如下：

  尼龙6：疲劳极限、刚性和耐热性不及尼龙66，但弹性好，有较好的消振和消音性，其余同尼龙66

  轻载荷、中等温度（80~100℃）、无润滑或少润滑、要求低噪声条件下工作的耐磨受力零件

  尼龙66：疲劳强度和刚性较高，耐热性较好，耐磨性好，摩擦系数低，但吸湿大，尺寸不够稳定

  适合于中等载荷、使用温度≤100~120℃、无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件

  合成高分子化合物是由一种或几种单体（简单结构的低分子化合物）聚合而成的，因此高分子化合物又称高聚物或聚合物。如聚乙烯分子就是由单体乙烯经聚合反应连接而成：

  高分子化合物的化学组成一般并不复杂，是由重复连接的结构单元组成的，这种重复连接的结构单元称为“链节”，如聚乙烯中的--[ CH-2—CH2]--。大分子链之间有的相互作用力使链节连接起来，其连接方式决定了高分子化合物的性能。

  作用同尼龙6，如作要求比较精密的齿轮，并适合于湿度波动较大条件下工作的零件

  力学性能优异，尤其具有优良的抗冲击性，尺寸稳定性高，耐热性高于尼龙、聚甲醛，长期工作时候的温度可达130℃，疲劳极限低、易产生应力开裂，耐磨性欠佳，透光率达89%，接近有机玻璃

  塑料与橡胶属高分子材料，目前，全世界合成高分子材料的年产量按体积计已超过钢铁材料，并正以每年14%的速度增长，其使用领域广泛，涉及工业制造及日常生活。

  高分子材料是由若干原子按一定规律重复地连接而成的长链分子，长链分子的最大伸直长度可达毫米级，其分子量一般大于5000。高分子材料按来源可分为天然高分子（天然橡胶、蚕丝、皮革、木材等）和合成高分子化合物（塑料、橡胶等）。

  柔韧、耐油、耐磨，耐氧、耐臭氧、耐辐射及许多化学药品的腐蚀，泡沫聚氨酯弹性及隔热性优良

  用于密封件、传动带、泡沫聚氨用于隔热、隔音及吸振材料，实心轮胎、汽车零件

  高强度、硬度、耐热性好（140℃使用），绝缘、化学稳定性高，耐冲击、耐酸、耐水、耐霉菌，加工性能差

  耐腐蚀化工设备及其衬里与零件，如反应器、管道；减摩自润滑零件，如轴承、活塞销、密封圈等；电在允许电压下不导电的材料及零件，如高频电缆、电容线圈架等

  耐高温和耐低温，可在-100~150℃下经常使用，化学稳定性高，电绝缘和热绝缘性能好，用F-4填充后可作摩擦零件

  适宜于高温下工作的耐磨受力零件，如汽车分速器盖、齿轮、真空泵叶片、仪表壳体、汽车护板等，以及电绝缘零件

  又称“电玉”，力学性能、耐热性、绝缘性能接近电木。半透明如玉，颜色鲜艳，耐水性差，在80℃下经常使用

  电绝缘性好、高电阻、高频绝缘性好、耐热（可在180~200℃长期使用）、防潮、耐辐射、耐臭氧、耐低温

  一般机械零件，水润滑轴承，电绝缘件、，耐化学腐蚀的结构材料和衬里材料，电器绝缘板、绝缘齿轮、耐酸泵、刹车片、整流罩

  强度高，电绝缘性好，化学稳定性高，耐有机溶剂，防潮、防霉，耐热、耐寒，对许多材料的粘着力强。成形方便

  透明结构零件，如汽车用各种灯罩、电气零件、仪表零件、浸油式多点切换开关、电池外壳等

  具有良好的综合性能，即高的冲击韧度和良好的强度；优良的耐热性、耐油性能；尺寸稳定，易成形，表面可镀金属；电性能良好

  一般结构或耐磨受力零件，如齿轮、轴承等；耐腐蚀设备和零件；用ABS制成的泡沫夹层板可作小轿车车身；文教体育用品、乐器、家具、包装容器及装饰件等

  有极好的透光性（可透过92%的太阳光，紫外线%）；综合性能超过聚苯乙烯等一般塑料，机械强度较高，有一定的耐热性、耐寒性；耐蚀性和耐绝缘性良好；尺寸稳定，易于成形；较脆，表面硬度不高，易擦毛

  可作要求有一定强度的透明零件、透明模型、装饰品、广告牌、飞机窗、灯罩、油标、油杯等

  学习目标：了解非金属材料和复合材料的种类、性能特点及应用，特别是塑料、橡胶、陶瓷、复合材料的性能特点及应用。

  本章导读：塑料与橡胶为有机高分子材料，与金属相比质量轻，具有金属材料不可比拟的特殊性能，使用极为广泛；陶瓷为无机非金属材料，具有高硬度、耐蚀的性能，除日用陶瓷外，工业上使用的特种陶瓷更具有其独特的性能，在机械加工、航空航天、化学工业等领域都有应用；复合材料是由两种或多种材料组成的多相材料，具备比较好的综合性能，其应用慢慢的受到广泛的重视，大家熟悉的玻璃钢、塑钢门窗、羽毛球拍等，都是用复合材料制造的。