工程材料及耐蝕性課件

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1、工 程 材 料 及 耐 蝕 性 1非 金 屬 材 料 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 2 l 有 機(jī) 非 金 屬 材 料 塑 料 、 樹(shù) 脂 、 橡 膠 、 涂 料 、 復(fù) 合 材 料 等l 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 玻 璃 、 石 墨 、 搪 瓷 、 陶 瓷 、 水 泥 等 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 3 l 非 金 屬 材 料 和 介 質(zhì) 環(huán) 境 相 互 作 用 產(chǎn) 生 的變 質(zhì) 和 破 壞 稱 為 非 金 屬 的 腐 蝕 ， 與 金 屬材 料 相 比 ， 其 腐 蝕 行 為 更 呈 多 樣 性 ， 且缺 乏 規(guī) 律 性 。 金 屬 腐 蝕 一 般 多 在 金 屬 表面 上 開(kāi) 始

2、發(fā) 生 ， 逐 漸 向 深 處 發(fā) 展 ， 而 非金 屬 腐 蝕 破 壞 多 從 內(nèi) 部 形 成 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 4 l 按 宏 觀 腐 蝕 形 態(tài) 分 類l 輕 度 腐 蝕 形 態(tài)l 中 度 腐 蝕 形 態(tài)l 破 壞 性 腐 蝕 形 態(tài)l 按 腐 蝕 機(jī) 理 分 類l 物 理 腐 蝕l 化 學(xué) 腐 蝕 l 大 氣 老 化l 環(huán) 境 應(yīng) 力 開(kāi) 裂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 5 l 物 理 腐 蝕 是 非 金 屬 材 料 使 用 中 最 常 見(jiàn) 的腐 蝕 破 壞 形 態(tài) ， 其 形 成 的 主 要 原 因 是 環(huán)境 介 質(zhì) 的 滲 透 擴(kuò) 散 及 應(yīng) 力 （ 包 括

3、材 料 成型 時(shí) 形 成 的 殘 余 應(yīng) 力 ， 環(huán) 境 溫 度 引 發(fā) 的熱 應(yīng) 力 ， 結(jié) 晶 型 介 質(zhì) 及 滲 入 介 質(zhì) 因 熱 脹冷 縮 形 成 的 膨 脹 應(yīng) 力 ） 聯(lián) 合 作 用 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 6 l 在 非 金 屬 材 料 的 腐 蝕 過(guò) 程 中 ， 介 質(zhì) 的 滲透 與 擴(kuò) 散 起 著 重 要 的 支 配 作 用 ， 而 導(dǎo) 致這 一 結(jié) 果 的 主 要 原 因 有 ： 大 分 子 結(jié) 構(gòu) 及其 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 、 非 金 屬 材 料 的 組 成 與 成份 、 環(huán) 境 溫 度 和 熱 應(yīng) 力 、 材 料 成 型 時(shí) 的孔 隙 率 和 孔 徑 分

4、布 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 7 l 產(chǎn) 生 的 原 因 無(wú) 論 是 非 晶 態(tài) 高 聚 物 還 是 結(jié) 晶 態(tài) 高 聚 物 ， 發(fā) 生溶 脹 時(shí) ， 都 是 從 非 晶 區(qū) 開(kāi) 始 而 逐 步 進(jìn) 入 晶 區(qū) 的 ，溶 劑 滲 透 到 高 分 子 材 料 內(nèi) 部 后 ， 使 之 溶 脹 和 溶解 。l 判 斷 原 則 通 常 情 況 下 ， 可 采 用 極 性 相 似 原 則 或 溶 解 度參 數(shù) 相 近 原 則 來(lái) 判 斷 高 分 子 材 料 耐 溶 劑 性 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 8 l 有 機(jī) 非 金 屬 材 料 有 機(jī) 非 金 屬 材 料 的 物 理 腐 蝕 主

5、 要 表 現(xiàn) 形 式 為 溶脹 和 溶 解 ， 以 及 介 質(zhì) 對(duì) 有 機(jī) 介 質(zhì) 滲 透 破 壞 作 用 。主 要 與 介 質(zhì) 向 材 料 基 體 擴(kuò) 散 、 滲 透 有 關(guān) 。l 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 的 滲 透 性 腐 蝕 主 要 表 現(xiàn) 在 硅酸 鹽 水 泥 類 材 料 中 。 其 腐 蝕 形 態(tài) 以 溶 出 腐 蝕 及膨 脹 破 碎 腐 蝕 為 主 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 9 l 化 學(xué) 腐 蝕 也 是 非 金 屬 材 料 使 用 中 最 常 見(jiàn)的 腐 蝕 破 壞 形 態(tài) ， 其 形 成 的 主 要 原 因 是環(huán) 境 介 質(zhì) 、 溫 度

6、、 熱 應(yīng) 力 等 的 作 用 下 非金 屬 材 料 發(fā) 生 降 解 、 分 解 、 老 化 等 化 學(xué)破 壞 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 10 l 氧 化 反 應(yīng) l 水 解 和 降 解 作 用 l 取 代 基 反 應(yīng) l 交 聯(lián) 反 應(yīng) 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 11 高 分 子 材 料 （ 如 天 然 橡 膠 和 聚 烯 烴 高 聚 物 等 ） ，在 輻 射 或 紫 外 光 等 外 界 因 素 作 用 下 ， 能 發(fā) 生 高分 子 氧 化 反 應(yīng) ； 氧 化 性 介 質(zhì) （ 如 濃 HNO3、 濃H2SO4等 ） ， 也 會(huì) 使 高 聚 物 分 子 發(fā) 生 氧 化 。 其

7、原因 是 在 這 些 高 聚 物 大 分 子 鏈 上 存 在 有 鍵 能 較 低的 與 叔 碳 原 子 相 連 的 或 與 雙 鍵 位 碳 原 子 相 連的 C H鍵 。 在 氧 化 過(guò) 程 中 ， 生 成 的 過(guò) 氧 化 物 分解 會(huì) 導(dǎo) 致 大 分 子 降 解 、 交 聯(lián) 、 和 鏈 的 增 長(zhǎng) ， 氧自 由 基 可 導(dǎo) 致 降 解 ， 形 成 酮 基 醛 基 ， 也 可 使 不飽 和 化 合 物 交 聯(lián) 。 一 般 來(lái) 講 ， 具 有 雜 鏈 的 高 聚物 比 只 有 碳 連 的 高 聚 物 抗 氧 化 性 能 好 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 12 雜 鏈 高 聚 物 因 其 含

8、 有 氧 、 氮 、 硅 等 雜 原子 ， 在 碳 原 子 與 雜 原 子 之 間 構(gòu) 成 極 性 鍵 ，如 醚 鍵 、 酯 鍵 、 酰 胺 鍵 、 硅 氧 鍵 等 。 水與 這 類 鍵 發(fā) 生 作 用 而 導(dǎo) 致 高 聚 物 發(fā) 生 降解 的 過(guò) 程 被 稱 為 高 聚 物 的 水 解 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 13 l 含 有 極 性 基 因 的 其 它 腐 蝕 性 介 質(zhì) ， 如 有機(jī) 酸 、 有 機(jī) 胺 、 醇 和 酯 等 都 能 使 相 對(duì) 應(yīng)的 高 聚 物 發(fā) 生 降 解 ， 稱 為 酸 解 、 醇 解 、酚 解 、 胺 解 。 對(duì) 于 一 些 分 子 鏈 上 大 多 不

9、含 易 水 解 基 因 的 高 聚 物 來(lái) 說(shuō) ， 如 聚 烯 烴及 其 衍 生 物 等 ， 就 不 易 發(fā) 生 水 解 反 應(yīng) ，且 耐 酸 、 耐 堿 性 好 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 14 l 在 飽 和 碳 碳 鏈 高 聚 物 中 ， 雖 然 不 容 易存 在 像 氧 化 反 應(yīng) 中 的 雙 鍵 或 三 鍵 等 基 因斷 裂 降 解 ， 但 是 在 特 定 情 況 下 、 碳 碳鏈 的 碳 原 子 也 可 以 被 其 它 原 子 所 取 代 ，而 發(fā) 生 取 代 基 反 應(yīng) 。 通 過(guò) 情 況 下 發(fā) 生 鹵代 取 代 反 應(yīng) 的 機(jī) 會(huì) 比 較 多 。 另 外 有 些 高聚

10、 物 在 濃 H2SO4、 HNO3的 作 用 下 ， 可 以 發(fā)生 磺 化 和 硝 化 的 取 代 反 應(yīng) 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 15 l 有 些 高 聚 物 在 使 用 過(guò) 程 中 ， 受 日 光 或 環(huán)境 作 用 ， 相 鄰 鏈 間 會(huì) 發(fā) 生 交 聯(lián) 反 應(yīng) 而 使材 料 硬 化 變 脆 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 16 l 常 見(jiàn) 的 耐 蝕 硅 酸 鹽 材 料 ， 主 要 是 由 硅 、 氧 原 子組 成 ， 常 以 硅 酸 鹽 和 硅 石 （ SiO2） 存 在 。 而 分解 型 腐 蝕 通 常 發(fā) 生 在 硅 酸 鹽 硬 化 水 泥 石 中 ， 通過(guò) 離

11、子 交 換 反 應(yīng) ， 硬 化 水 泥 石 可 受 到 如 下 三 種形 式 的 分 解 型 腐 蝕 。l （ 1） 形 成 可 溶 性 鈣 鹽 l （ 2） 形 成 不 溶 性 鈣 鹽 l （ 3） 鎂 鹽 侵 蝕 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 17 l 開(kāi) 裂 機(jī) 理 l 分 類 l 影 響 因 素 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 18 l 主 要 理 論 ： 表 面 能 （ S） 降 低 理 論 附 著 功 （ W） 理 論 、 自 由 能 變 化 值 （ G） 理 論l 理 論 局 限 性 自 由 能 變 化 值 理 論 是 最 具 有 說(shuō) 服 力 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 1

12、9 l 環(huán) 境 應(yīng) 力 腐 蝕 開(kāi) 裂l 溶 劑 開(kāi) 裂l 氧 化 應(yīng) 力 開(kāi) 裂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 20 l 非 金 屬 材 料 的 性 質(zhì)l 非 金 屬 材 料 受 應(yīng) 力 的 大 小 、 方 向l 環(huán) 境 介 質(zhì) 組 成 與 成 份 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 21 l 腐 蝕 原 理 l 腐 蝕 影 響 因 素 l 防 腐 蝕 對(duì) 策 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 22 影 響 復(fù) 合 材 料 耐 腐 蝕 性 能 的 主 要 因 素 是 樹(shù) 脂 基體 ， 玻 璃 纖 維 基 材 及 二 者 間 界 面 。 當(dāng) 環(huán) 境 介 質(zhì)分 子 經(jīng) 樹(shù) 脂 基 體 滲 透 擴(kuò) 散

13、 到 玻 璃 纖 維 后 ， 將 激發(fā) 復(fù) 合 材 料 基 體 內(nèi) 力 一 起 對(duì) 玻 璃 纖 維 及 樹(shù) 脂 與玻 璃 纖 維 界 面 形 成 腐 蝕 破 壞 ， 導(dǎo) 致 玻 璃 纖 維 失強(qiáng) 及 界 面 粘 結(jié) 強(qiáng) 度 下 降 。 由 于 界 面 粘 結(jié) 不 充 分 ，滲 入 的 介 質(zhì) 在 界 面 間 空 隙 處 產(chǎn) 生 滲 透 壓 ， 協(xié) 同殘 余 應(yīng) 力 一 起 破 壞 界 面 ， 并 由 于 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 使 介質(zhì) 分 子 沿 毛 細(xì) 管 迅 速 滲 入 界 面 空 隙 區(qū) 。 循 環(huán) 往復(fù) ， 最 終 導(dǎo) 致 復(fù) 合 材 料 分 層 、 脫 粘 、 鼓 泡 、 開(kāi)裂 ， 同 時(shí)

14、 環(huán) 境 溫 度 及 其 熱 應(yīng) 力 可 加 速 該 過(guò) 程 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 23 l 拉 伸 應(yīng) 力l 環(huán) 境 介 質(zhì)l 材 料 （ 樹(shù) 脂 基 材 、 增 強(qiáng) 體 ）l 樹(shù) 脂 基 材 與 增 強(qiáng) 體 之 間 的 界 面 結(jié) 構(gòu) 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 24 l 1) 選 擇 合 適 的 偶 聯(lián) 劑 材 料l 2） 進(jìn) 行 合 理 復(fù) 合 材 料 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)l 3） 進(jìn) 行 鱗 片 襯 里 處 理 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 25 l 常 用 樹(shù) 脂 l 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 l 不 飽 和 聚 酯 l 呋 喃 樹(shù) 脂 l 復(fù) 合 樹(shù) 脂 工 程 材 料 及

15、耐 蝕 性 26 l 制 備 與 合 成l 種 類l 固 化 與 固 化 劑l 結(jié) 構(gòu) 與 耐 蝕 性l 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 27 l 酚 醛 樹(shù) 脂 是 以 酚 類 和 醛 類 化 合 物 為 原 料 ，在 催 化 劑 存 在 下 縮 合 得 到 的 一 類 樹(shù) 脂 統(tǒng)稱 。 通 常 采 用 的 以 苯 酚 和 甲 醛 為 原 料 而制 得 的 酚 醛 樹(shù) 脂 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 28 l 熱 塑 性 酚 醛 樹(shù) 脂 在 酸 性 催 化 劑 作 用 下 ， 苯 酚 過(guò) 量 而 生 成的 縮 聚 物l 熱 固 性 酚 醛 樹(shù) 脂 在 堿 性 催 化 劑 作

16、用 下 ， 甲 醛 用 量 增 多 而生 成 的 。 腐 蝕 與 防 護(hù) 用 的 屬 于 熱 固 性 樹(shù) 脂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 29 l 苯 磺 酰 氯l 硫 酸 乙 酯 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 30 l 酚 醛 樹(shù) 脂 中 仍 然 存 在 著 酚 羥 ， 它 是 一 種 弱 酸 性的 基 因 ， 能 與 堿 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 生 成 可 溶 性 的酚 鈉 ， 所 以 酚 醛 樹(shù) 脂 不 耐 堿 性 介 質(zhì) 。l 由 于 酚 醛 樹(shù) 脂 是 網(wǎng) 狀 立 體 結(jié) 構(gòu) ， 其 分 子 鏈 是 由C C鍵 構(gòu) 成 ， 因 此 對(duì) 于 各 種 化 學(xué) 介 質(zhì) 的 作 用

17、 較為 穩(wěn) 定 l 酚 醛 樹(shù) 脂 是 僅 含 一 個(gè) 碳 原 子 的 亞 甲 基 把 剛 性 苯環(huán) 聯(lián) 接 而 構(gòu) 成 的 ， 并 且 含 有 大 量 的 極 性 羥 基 。因 此 鏈 帶 的 旋 轉(zhuǎn) 很 困 難 ， 分 子 的 柔 順 性 很 差 ，剛 性 大 ， 故 酚 醛 樹(shù) 脂 顯 得 硬 而 脆 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 31 l 酚 醛 樹(shù) 脂 呈 體 型 結(jié) 構(gòu) ， 所 以 耐 熱 性 較 好 ， 它 的馬 丁 耐 熱 度 ， 即 在 空 氣 中 的 熱 變 形 溫 度 ， 約 為120 左 右 。 但 是 ， 熱 變 形 溫 度 非 它 的 最 高 使用 溫 度 ，

18、 酚 醛 樹(shù) 脂 的 最 高 使 用 溫 度 ， 根 據(jù) 不 同的 使 用 方 式 ， 不 同 的 腐 蝕 介 質(zhì) 而 定 。l 酚 醛 樹(shù) 脂 在 固 化 過(guò) 程 中 的 揮 發(fā) 物 和 水 分 逸 出 ，會(huì) 影 響 其 強(qiáng) 度 和 抗 滲 性 ， 增 加 氣 孔 率 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 32 l 電 工l 玻 璃 鋼 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 33 l 合 成 與 制 備l 種 類l 固 化 劑l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 34 l 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 是 指 分 子 中 含 有 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以上 環(huán) 氧 基 因 的 一 類

19、 有 機(jī) 高 分 子 化 合 物 。環(huán) 氧 樹(shù) 脂 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 是 以 分 子 鏈 中 含 有活 潑 的 環(huán) 氧 基 團(tuán) 為 特 征 ， 環(huán) 氧 基 團(tuán) 可 以位 于 鏈 的 末 端 或 中 間 ， 由 于 分 子 結(jié) 構(gòu) 中含 有 活 潑 的 環(huán) 氧 基 團(tuán) ， 使 它 可 與 多 種 類型 的 固 化 劑 發(fā) 生 交 聯(lián) 反 應(yīng) 而 生 成 不 溶 與不 熔 的 具 有 三 維 結(jié) 構(gòu) 的 體 型 高 聚 物 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 35 l 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 品 種 很 多 ， 但 工 業(yè) 上 產(chǎn) 量 最 大的 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 品 種 是 縮 水 甘 油 醚 型 環(huán) 氧

20、 樹(shù)脂 ， 而 其 中 以 二 酚 基 丙 烷 （ 簡(jiǎn) 稱 雙 酚 A）與 環(huán) 氧 丙 烷 縮 聚 而 成 的 二 酚 基 丙 烷 型 環(huán)氧 樹(shù) 脂 （ 簡(jiǎn) 稱 雙 酚 A型 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 ） 為 主 要產(chǎn) 品 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 36 l 胺 類 固 化 劑l 酸 酐 類 固 化 劑l 含 有 活 性 基 團(tuán) 的 合 成 樹(shù) 脂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 37 l 由 于 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 結(jié) 構(gòu) 中 含 有 一 些 特 殊 的 基 因 ， 因此 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 具 有 很 強(qiáng) 的 粘 合 力 。 它 能 夠 粘 結(jié) 金屬 、 非 金 屬 多 種 材 料 。l 環(huán) 氧

21、樹(shù) 脂 的 分 子 鏈 是 碳 一 碳 鍵 和 醚 構(gòu) 成 的 ， 化學(xué) 性 質(zhì) 很 穩(wěn) 定 ， 能 耐 稀 酸 、 堿 和 某 些 溶 劑 。l 固 化 后 的 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 具 有 較 高 的 抗 彎 強(qiáng) 度 ， 而 不像 酚 醛 樹(shù) 脂 那 么 脆 。 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 的 固 化 是 一 個(gè) 直接 加 成 反 應(yīng) ， 反 應(yīng) 沒(méi) 有 副 產(chǎn) 物 生 成 ， 故 而 其 收縮 小 ， 熱 膨 脹 系 數(shù) 小 ， 一 般 適 用 于 制 造 澆 鑄 制品 和 玻 璃 制 品 。l 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 空 氣 中 的 馬 丁 熱 度 在 105 130 左 右 ，但 是 在 濃 度 較 高 的

22、酸 或 堿 介 質(zhì) 中 使 用 時(shí) ， 其 使用 溫 度 大 大 降 低 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 38 l 涂 料l 玻 璃 鋼l 其 他 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 39 l 合 成 與 制 備l 固 化 與 助 劑l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 40 l 不 飽 和 聚 酯 是 聚 酯 樹(shù) 脂 的 一 類 ， 通 常 用于 玻 璃 鋼 的 。 通 過(guò) 酯 化 反 應(yīng) 可 以 用 二 元酸 與 二 元 醇 或 三 元 醇 的 酯 化 反 應(yīng) 來(lái) 制 備生 成 不 飽 和 聚 酯 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 41 l 自 身 固

23、 化 不 飽 和 聚 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 還 含 有 不 飽 和 雙 鍵 ，它 可 以 在 引 發(fā) 劑 存 在 下 與 其 它 不 飽 和 化 合 物 反應(yīng) ， 交 聯(lián) 固 化 成 體 型 結(jié) 構(gòu) 。 也 可 以 通 過(guò) 自 身 所含 雙 鍵 交 聯(lián) 固 化 。l 助 劑 交 聯(lián) 固 化 在 交 聯(lián) 固 化 過(guò) 程 中 ， 除 了 需 要 交 聯(lián) 外 ， 還 需要 引 發(fā) 劑 、 促 進(jìn) 劑 、 阻 聚 劑 、 觸 變 劑 等 ， 來(lái) 共同 完 成 不 飽 和 聚 酯 的 固 化 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 42 l 不 飽 和 聚 酯 樹(shù) 脂 不 耐 氧 化 性 介 質(zhì) ， 在

24、氧化 性 介 質(zhì) 中 ， 樹(shù) 脂 極 易 老 化 ， 特 別 是 溫度 升 高 ， 老 化 過(guò) 程 會(huì) 加 速 ， 因 而 不 耐 蝕 。在 聚 酯 樹(shù) 脂 分 子 鏈 中 含 有 大 量 的 酯 鍵 ，在 堿 和 熱 酸 條 件 下 ， 能 發(fā) 生 水 解 ， 而 耐堿 及 耐 溶 劑 性 能 較 差 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 43 l 涂 料l 玻 璃 鋼l 其 他 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 44 l 種 類l 固 化 與 改 性l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 45 l 定 義 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 含 有 呋 喃 樹(shù) 脂 環(huán) 的 樹(shù)

25、 脂l 種 類 糠 醇 樹(shù) 脂 糠 醛 丙 酮 樹(shù) 脂 和 糠 醛 丙 酮 樹(shù) 脂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 46 l 固 化 劑 酚 醛 樹(shù) 脂 的 固 化 劑 可 以 作 為 呋 喃 樹(shù) 脂 用固 化 劑 ， 如 苯 磺 酰 氯 、 硫 酸 乙 酯 等l 改 性 可 以 用 增 塑 劑 來(lái) 降 低 呋 喃 樹(shù) 脂 的 脆 性 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 47 l 固 化 了 的 呋 喃 樹(shù) 脂 具 有 良 好 的 耐 酸 、 耐 堿 性 能 ，可 在 酸 、 堿 交 替 的 介 質(zhì) 中 使 用 。 由 于 呋 喃 樹(shù) 脂分 子 中 還 有 部 分 雙 鍵 存 在 ， 易 被 氧

26、化 ， 故 不 耐強(qiáng) 氧 化 性 介 質(zhì) 。l 固 化 后 的 呋 喃 樹(shù) 脂 具 有 非 常 好 的 緊 密 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) ，使 得 它 具 有 比 較 好 的 耐 溶 劑 性 能 及 耐 溫 性 能 。但 是 呋 喃 樹(shù) 脂 因 交 聯(lián) 度 高 而 缺 乏 柔 韌 性 ， 在 外力 作 用 下 ， 樹(shù) 脂 容 易 碎 裂 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 48 l 膠 泥l(xiāng) 高 溫 場(chǎng) 合 使 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 49 l 復(fù) 合 的 目 的 與 意 義l 種 類l 合 成 與 制 備l 固 化 與 固 化 劑l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及

27、 耐 蝕 性 50 l 為 了 克 服 單 一 樹(shù) 脂 的 缺 陷 ， 發(fā) 展 了 復(fù) 合樹(shù) 脂 ， 復(fù) 合 樹(shù) 脂 是 兩 種 或 兩 種 以 上 單 一樹(shù) 脂 經(jīng) 過(guò) 簡(jiǎn) 單 復(fù) 合 或 改 性 而 成 的 ， 復(fù) 合樹(shù) 脂 的 各 種 性 能 與 原 來(lái) 樹(shù) 脂 的 性 能 大 不相 同 ， 可 以 達(dá) 到 互 相 取 長(zhǎng) 補(bǔ) 短 的 目 的 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 51 l 常 見(jiàn) 的 復(fù) 合 樹(shù) 脂 有 ： 1） 甲 基 丙 烯 酸 （ 或 丙 烯 酸 ） 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 2） 雙 酚 A型 聚 酯 樹(shù) 脂 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 52 l 涂 料l 膠 泥l(xiāng) 浸

28、 漬 劑 及 玻 璃 鋼 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 53 l 定 義 與 概 述l 一 般 性 能l 種 類l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 54 l 塑 料 是 以 合 成 的 或 天 然 的 樹(shù) 脂 作 為 主 要成 分 ， 加 上 其 它 各 種 添 加 劑 ， 在 一 定 條件 下 加 工 成 型 的 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 55 l 性 能 影 響 因 素 ： 1） 主 體 成 分 聚 合 物 樹(shù) 脂 的 性 質(zhì) 2） 聚 合 物 的 分 子 量 大 小 ， 分 布 以 及 空 間 構(gòu) 型 3） 某 些 成 分 輔 料l 性 能 優(yōu) 缺 點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn)

29、 ： 如 密 度 小 、 比 強(qiáng) 度 大 、 耐 腐 蝕 性 好 和 易加 工 等 缺 點(diǎn) ： 如 不 耐 高 溫 、 強(qiáng) 度 差 易 變 形 、 熱 膨 脹 系數(shù) 大 、 導(dǎo) 熱 差 、 易 老 化 等 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 56 l 按 照 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 分 ： 通 用 塑 料 工 程 塑 料 特 種 塑 料l 按 成 型 工 藝 性 能 分 ： 熱 固 性 塑 料 ： 一 般 是 由 縮 聚 類 樹(shù) 脂 組 成 熱 塑 性 塑 料 ： 一 般 是 由 聚 合 類 樹(shù) 脂 組 成 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 57 l 型 材 塑 料 既 可 以 作 為 結(jié) 構(gòu) 材 料 ，

30、也 可 作 耐 蝕襯 里 材 料 和 絕 緣 材 料 。l 制 品 塑 料 既 可 以 制 成 型 材 ， 也 可 以 制 成 制 品和 日 常 品 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 58 l 合 成 與 制 備l 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 59 l 聚 氯 乙 烯 樹(shù) 脂 是 由 氯 乙 烯 單 體 聚 合 而 成 。懸 浮 聚 合 兩 乳 液 聚 合 是 工 業(yè) 上 常 用 的 生產(chǎn) 制 備 方 法 。 聚 氯 乙 烯 塑 料 屬 于 熱 塑 料 ，是 以 聚 氯 乙 烯 為 主 要 成 分 ， 加 入 輔 助 添加 劑 ， 經(jīng) 過(guò) 捏 合

31、、 混 煉 和 加 工 成 型 等 制得 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 60 l 根 據(jù) 增 塑 劑 加 入 量 的 不 同 ， 聚 氯 乙 烯 塑 料分 為 硬 質(zhì) 和 軟 質(zhì) 兩 類 ： 硬 質(zhì) ： 在 100份 樹(shù) 脂 中 加 入 30 70份 增 塑 劑 軟 質(zhì) ： 在 100份 樹(shù) 脂 中 加 入 5份 以 下 增 塑 劑 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 61 l 具 有 一 定 的 機(jī) 械 強(qiáng) 度l 焊 接 和 成 型 性 能 良 好l 良 好 的 耐 腐 蝕 性 能 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 62 l 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ： 化 工 、 石 油 、 制 藥 、 染 料 等

32、 工 業(yè)l 使 用 類 型 ： 硬 聚 氯 乙 烯 塑 料 ： 常 用 來(lái) 作 為 型 材 來(lái) 使用 軟 聚 氯 乙 烯 塑 料 ： 因 機(jī) 械 強(qiáng) 度 低 ， 常 用作 設(shè) 備 襯 里 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 63 l 合 成 與 制 備l 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 64 l 聚 乙 烯 是 乙 烯 的 高 分 子 聚 合 物 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 65 l 根 據(jù) 聚 合 工 藝 條 件 ： 高 壓 聚 乙 烯 中 壓 聚 乙 烯 低 壓 聚 乙 烯l 根 據(jù) 分 子 結(jié) 構(gòu) ： 低 密 度 聚 乙 烯 ： 高 壓 聚

33、 乙 烯 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 含 有較 多 支 鏈 ， 結(jié) 晶 度 較 小 ， 密 度 低 ， 故 稱 為 低 密度 聚 乙 烯 。 高 密 度 聚 乙 烯 ： 低 壓 聚 乙 烯 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 含 有支 鏈 少 ， 結(jié) 晶 度 高 ， 密 度 大 ， 故 又 稱 為 高 密 度聚 乙 烯 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 66 l 物 理 機(jī) 械 性 能 由 于 聚 乙 烯 是 結(jié) 晶 性 聚 合 物 ， 聚 乙 烯 的 物 理 機(jī)械 性 能 主 要 受 結(jié) 晶 度 大 小 的 影 響 ， 此 外 ， 聚 乙烯 的 分 子 量 以 及 分 子 量 分 布 也 有 一 定 的

34、作 用 。超 高 分 子 量 的 高 密 度 聚 乙 烯 具 有 較 高 的 沖 擊 強(qiáng)度 和 長(zhǎng) 期 耐 疲 勞 性 能 ， 并 且 有 優(yōu) 異 的 抗 摩 擦 性和 自 潤(rùn) 滑 性l 化 學(xué) 與 耐 蝕 性 能 聚 乙 烯 的 耐 腐 蝕 性 能 和 硬 聚 氯 乙 烯 差 不 多 。 無(wú) 機(jī) 介 質(zhì) ： 常 溫 下 能 耐 一 般 的 酸 、 堿 、 鹽 腐 蝕有 機(jī) 介 質(zhì) ： 在 耐 化 學(xué) 介 質(zhì) 和 溶 劑 的 性 能 方 面 ， 高 密 度 聚 乙 烯 比 低 密 度 聚 乙 烯 好 些 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 67 l 是 一 種 優(yōu) 良 的 工 程 塑 料 。

35、工 程 材 料 及 耐 蝕 性 68 l 合 成 與 制 備l 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 69 l 聚 丙 烯 是 丙 烯 單 體 聚 合 的 高 聚 物 。 以 聚丙 烯 為 主 體 的 塑 料 稱 為 聚 丙 烯 塑 料 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 70 l 立 體 規(guī) 整 性 等 規(guī) 聚 丙 烯 間 規(guī) 聚 丙 烯 無(wú) 規(guī) 聚 丙 烯 。l 改 性 成 分 來(lái) 分 多 種 改 性 產(chǎn) 品 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 71 l 機(jī) 械 物 理 性 能 優(yōu) 點(diǎn) ： 軟 化 點(diǎn) 高 ， 耐 熱 性 好 ， 拉 伸 強(qiáng) 度 與

36、 剛 性都 好 ， 硬 度 大 ， 耐 磨 性 好 ， 耐 應(yīng) 力 開(kāi) 裂 很 出 色 ，電 絕 緣 性 好 。 缺 點(diǎn) ： 是 低 溫 沖 擊 強(qiáng) 度 差 ， 易 脆 化 ； 耐 候 性 差 ，靜 電 性 高 ， 線 脹 系 數(shù) 大 。l 化 學(xué) 與 耐 蝕 性 能 優(yōu) 點(diǎn) ： 具 有 很 好 的 耐 蝕 性 能 ， 并 且 耐 溶 劑 性 也優(yōu) 于 硬 缺 點(diǎn) ： 聚 丙 烯 分 子 中 的 叔 碳 原 子 容 易 被 氧 化 ，因 此 ， 不 耐 強(qiáng) 氧 化 性 介 質(zhì) 的 腐 蝕 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 72 l 成 型 方 式 聚 丙 烯 可 以 用 于 注 射 、 擠

37、壓 、 模 壓 、 襯里 等 方 法 加 工 制 品l 應(yīng) 用 對(duì) 象 廣 泛 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) ， 在 化 工 中 常 用 作 管道 、 反 應(yīng) 槽 、 襯 里 等 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 73 l 合 成 與 制 備l 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 74 l 含 有 氟 原 子 的 塑 料 總 稱 氟 塑 料 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 75 l 聚 四 氟 乙 烯l 聚 全 氟 乙 烯l 聚 偏 二 氟 乙 烯l 聚 三 氟 乙 烯 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 76 l 由 于 氟 塑 料 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 存

38、 在 著 氟 原 子 ，使 聚 合 物 具 有 極 為 優(yōu) 良 的 耐 腐 蝕 性 、 耐熱 性 、 電 性 能 和 自 潤(rùn) 滑 性 等 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 77 l 村 里l 自 潤(rùn) 滑 材 料l 密 封 材 料l 耐 蝕 材 料 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 78 l 合 成 與 制 備l 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 79 l 酚 醛 塑 料 是 以 酚 醛 樹(shù) 脂 為 基 材 ， 加 入 其他 添 加 劑 制 成 的 熱 固 性 塑 料 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 80 l 酚 醛 塑 料l 改 性 酚 醛 塑

39、 料 ， 如 環(huán) 氧 改 性 等 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 81 l 物 理 機(jī) 械 性 能 酚 醛 塑 料 制 品 在 常 溫 下 具 有 優(yōu) 良 的 尺 寸穩(wěn) 定 性 ， 承 載 時(shí) 變 形 較 小 ， 耐 熱 性 好 、一 般 可 在 150 以 下 長(zhǎng) 期 使 用 ， 有 較 高 的機(jī) 械 強(qiáng) 度 ， 有 較 好 的 電 絕 緣 性 。 l 化 學(xué) 與 耐 蝕 性 能 耐 腐 蝕 性 能 好 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 82 l 酚 醛 塑 料 可 用 于 制 作 ： 電 器 及 其 零 部 件 耐 磨 件 防 腐 蝕 用 的 各 種 器 件 工 程 材 料 及 耐 蝕 性

40、83 l 定 義 和 種 類l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 84 l 定 義 耐 高 溫 聚 合 物 塑 料 是 指 在 空 氣 中 于 200以 上 溫 度 下 有 一 定 使 用 壽 命 的 高 分 子 材 料 。l 種 類 主 要 品 種 有 聚 苯 硫 醚 塑 料 、 有 機(jī) 硅 、 聚 苯烴 、 聚 苯 酯 、 聚 二 苯 醚 、 聚 酰 亞 胺 等 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 85 l 高 的 熱 穩(wěn) 定 性l 優(yōu) 良 的 耐 蝕 性 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 86 l 使 用 對(duì) 象 ： 主 要 用 于 制 造 耐 熱 塑

41、料 、 復(fù) 合 材 料 、 薄膜 、 纖 維 、 粘 結(jié) 劑 和 涂 層 等 。l 使 用 成 本 ： 雖 然 這 類 塑 料 具 有 優(yōu) 良 的 耐 高 溫 性 能 和耐 蝕 性 能 ， 但 是 其 價(jià) 格 一 般 偏 高 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 87 l 定 義 與 種 類l 制 備 方 法l 結(jié) 構(gòu) 與 性 能l 工 程 應(yīng) 用 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 88 l 定 義 ： 把 兩 種 或 兩 種 以 上 塑 料 共 混 后 ， 形 成 表 觀均 勻 的 多 組 分 體 系 ， 表 現(xiàn) 出 比 單 塑 料 更 優(yōu)越 的 性 能 的 新 型 塑 料 ， 稱 為 塑 料

42、合 金 。 l 種 類 主 要 品 種 有 聚 氯 乙 烯 （ PVC） 共 混 聚 合 物 、聚 乙 烯 （ PE） 共 混 聚 合 物 和 聚 丙 烯 （ PP）共 混 聚 合 物 幾 類 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 89 l 物 理 方 法 ： 把 兩 種 以 上 塑 料 聚 合 物 熔 融 混 煉 法 把 兩 種 以 上 塑 料 聚 合 物 乳 液 混 合 后 共 凝集 法l 化 學(xué) 方 法 ： 接 枝 聚 合 法 嵌 段 聚 合 法 互 貫 網(wǎng) 絡(luò) 聚 合 法 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 90 l 合 金 組 分 與 狀 態(tài) 塑 料 合 金 的 性 能 在 很 大 程 度

43、 上 受 共 混 組分 分 散 狀 態(tài) 的 支 配 ， 而 分 散 狀 態(tài) 又 受 各組 分 溶 解 度 參 數(shù) 影 響 ， 若 兩 組 分 溶 解 參數(shù) 相 差 0.5以 下 就 可 以 相 溶 。l 共 混 及 其 作 用 改 善 加 工 性 能 和 物 理 機(jī) 械 性 能 ， 賦 予 新的 功 能 以 降 低 成 本 等 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 91 l 概 述l 分 類l 橡 膠 制 品 類 型l 物 理 機(jī) 械 性 能 l 化 學(xué) 性 能 l 主 要 用 途 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 92 l 橡 膠 是 一 種 有 機(jī) 高 分 子 材 料 ， 在 很 寬 的溫 度

44、 范 圍 內(nèi) 具 有 高 彈 性 ， 在 較 小 的 應(yīng) 力作 用 下 就 能 產(chǎn) 生 較 大 的 彈 性 變 形 （ 200 1000 ） 的 物 質(zhì) 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 93 l 按 照 原 料 來(lái) 源 ， 天 然 橡 膠 ： 目 前 用 于 設(shè) 備 襯 里 的 橡 膠 主 要是 天 然 橡 膠 合 成 橡 膠l 按 照 使 用 性 能 和 環(huán) 境 通 用 橡 膠 ： 主 要 作 為 工 業(yè) 制 品 和 日 用 雜 品 特 種 橡 膠 ： 用 于 特 殊 環(huán) 境 使 用 的 制 品 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 94 l 橡 膠 類 型 到 目 前 為 止 ， 開(kāi) 發(fā) 合

45、 成 橡 膠 出 了 170多 個(gè)品 種 。 常 用 的 橡 膠 有 ： 天 然 橡 膠 、 氯 化橡 膠 、 氯 丁 橡 膠 、 氯 磺 化 聚 乙 烯 橡 膠 、丁 苯 橡 膠 、 丁 腈 橡 膠 等 。l 橡 膠 制 品 的 規(guī) 格 和 種 類 主 要 有 橡 膠 板 材 、 膠 管 和 膠 帶 幾 大 類 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 95 l 橡 膠 的 應(yīng) 用 主 要 取 決 于 其 力 學(xué) 物 理 性 能 ： 橡 膠 具 有 較 高 的 彈 性 、 耐 低 溫 性 能 和 耐磨 性 能 導(dǎo) 熱 性 能 較 差 良 好 的 絕 緣 性 能 ， 因 為 橡 膠 大 多 為 非 極性

46、 分 子 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 96 l 橡 膠 耐 化 學(xué) 腐 蝕 性 很 好 ， 除 了 強(qiáng) 氧 化 性 介質(zhì) 、 有 機(jī) 溶 劑 、 油 脂 等 介 質(zhì) 外 ， 對(duì) 大 多 數(shù)介 質(zhì) 都 是 耐 蝕 的 。l 具 有 耐 磨 蝕 、 防 空 蝕l 有 優(yōu) 良 的 交 替 形 變 和 溫 度 變 化 的 適 應(yīng) 能 力 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 97 l 用 途 橡 膠 一 般 情 況 下 作 為 設(shè) 備 襯 里 用 。l 硫 化 工 藝 一 般 情 況 下 ， 通 過(guò) 硫 化 方 式 對(duì) 橡 膠 進(jìn) 行 改性 ， 提 高 其 性 能 。 化 工 設(shè) 備 常 用 的

47、 橡 膠襯 里 一 般 選 用 未 硫 化 橡 膠 ， 襯 貼 后 進(jìn) 行硫 化 ； 或 者 選 用 預(yù) 硫 化 膠 板 ， 粘 貼 后 自然 硫 化 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 98 l 陶 瓷 材 料 l 耐 酸 陶 瓷l 工 程 陶 瓷 l 玻 璃 l 化 工 搪 瓷 l 鑄 石 l 耐 酸 水 泥 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 99 l 基 本 概 念 l 陶 瓷 的 結(jié) 構(gòu)l 分 類 l 性 能 力 學(xué) 與 物 理 性 能 熱 性 能 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 其 他 性 能 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 100 l 經(jīng) 典 陶 瓷l 現(xiàn) 代 陶 瓷泛 指 包 括 玻 璃 、

48、水 泥 、 耐 火 材 料 等 全 部 硅 酸 鹽 材料 ， 以 及 經(jīng) 過(guò) 成 型 、 燒 結(jié) 等 工 序 得 到 的 金 屬 的氧 化 物 、 非 氧 化 物 等 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 的 總 稱 。陶 瓷 的 力 學(xué) 性 能 、 熱 性 能 以 及 耐 腐 蝕 性 能 等 基本 性 能 與 陶 瓷 內(nèi) 部 的 組 織 結(jié) 構(gòu) 密 切 相 關(guān) ， 而 組織 結(jié) 構(gòu) 又 主 要 取 決 于 陶 瓷 的 原 料 與 制 造 工 藝 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 101 l 陶 瓷 是 一 種 多 晶 體 材 料 ， 一 般 由 晶 相 、玻 璃 相 和 氣 相 組 成 。 工 程

49、材 料 及 耐 蝕 性 102 l 普 通 陶 瓷包 括 日 用 、 建 筑 用 、 絕 緣 用 、 化 工 用 、 多孔 等 幾 類 陶 瓷l 特 種 陶 瓷分 為 氧 化 物 、 氮 化 物 、 碳 化 物 、 復(fù) 合 、 金屬 、 纖 維 增 強(qiáng) 等 幾 類 陶 瓷l 其 他 硅 酸 鹽 陶 瓷有 玻 璃 、 鑄 石 、 水 泥 、 耐 火 材 料 等 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 103 l 陶 瓷 材 料 易 發(fā) 生 脆 性 斷 裂 ， 這 是 其 主 要的 力 學(xué) 特 征 和 最 大 的 特 點(diǎn) 。l 陶 瓷 的 結(jié) 合 鍵 很 強(qiáng) ， 使 它 具 有 很 高 的 抗壓 強(qiáng) 度

50、和 硬 度 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 104 l 陶 瓷 材 料 的 熔 點(diǎn) 較 高 ， 一 般 是 2000 以 上l 熱 容 較 小 ， 導(dǎo) 熱 性 較 差 ， 大 約 為 碳 鋼 材 料的 1 25l 陶 瓷 材 料 的 線 膨 脹 系 數(shù) 較 小 ， 比 高 聚 物 和金 屬 低 ， 一 般 為 10 5 10 6k-1l 陶 瓷 承 受 溫 度 急 劇 變 化 的 能 力 較 差 ， 受 急冷 急 熱 時(shí) 容 易 破 壞 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 105 l 影 響 因 素 ： 陶 瓷 材 料 具 有 良 好 的 耐 腐 蝕 性 能 ， 其 耐 腐蝕 能 力 與 材

51、料 的 化 學(xué) 成 分 、 礦 物 組 成 、 孔隙 率 、 結(jié) 構(gòu) 類 型 和 腐 蝕 介 質(zhì) 的 性 質(zhì) 有 關(guān) 。l 耐 蝕 性 ： 普 通 陶 瓷 對(duì) 于 大 多 數(shù) 無(wú) 機(jī) 酸 很 穩(wěn) 定 ， 但 不耐 HF和 高 溫 下 的 H3PO4和 NaOH， 一 些 特種 陶 瓷 具 有 非 常 優(yōu) 異 的 抗 高 溫 氧 化 能 力 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 106 l 絕 緣 性 能 陶 瓷 晶 體 中 沒(méi) 有 自 由 電 子 存 在 ， 使 大 多 數(shù) 陶 瓷 具 有良 好 的 絕 緣 性 能 ， 常 用 作 絕 緣 材 料 。l 導(dǎo) 電 性 少 數(shù) 陶 瓷 既 是 離 子

52、 導(dǎo) 體 ， 又 有 一 定 的 電 子 導(dǎo) 電 性 ，常 用 作 光 電 材 料 使 用 。l 生 物 活 性 有 些 陶 瓷 材 料 在 動(dòng) 物 體 內(nèi) 沒(méi) 有 排 異 性 ， 可 作 為 生 物材 料 而 使 用 。l 磁 性 能 部 分 陶 瓷 具 有 磁 性 ， 而 作 為 磁 性 材 料 使 用 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 107 l 化 工 陶 瓷 （ 耐 酸 陶 瓷 ） 屬 普 通 陶 瓷 中 的 一 種l 玻 璃 、 鑄 石 、 水 泥 、 耐 火 材 料 等 屬 于 其 他 硅 酸 鹽 陶 瓷 材 料 范 疇 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 108 l 概 述 l

53、化 學(xué) 組 成 與 性 能 l 主 要 品 種 與 用 途 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 109 用 于 石 油 、 化 工 設(shè) 備 的 防 腐 或 作 獨(dú) 立 化工 設(shè) 備 的 陶 瓷 稱 為 化 工 陶 瓷 。 由 于 化 工陶 瓷 的 耐 酸 性 好 ， 耐 堿 性 差 ， 所 以 又 稱為 耐 酸 陶 瓷 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 110 l 化 學(xué) 組 成 普 通 耐 酸 陶 瓷 是 以 黏 土 ， 瘠 性 料 和 助 溶 劑 三 大類 材 料 經(jīng) 燒 結(jié) 而 成 ， 耐 酸 陶 瓷 表 面 常 用 食 鹽 上釉 ， 這 種 釉 堅(jiān) 固 結(jié) 實(shí) ， 與 坯 體 結(jié) 合 好

54、 ， 耐 酸 不脫 落 ， 不 開(kāi) 裂 ， 可 提 高 陶 瓷 的 抗 滲 透 性 。l 性 能 耐 腐 蝕 不 滲 透 性 能 耐 一 定 的 溫 度 急 變 承 受 一 定 壓 力 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 111 l 耐 酸 陶 瓷 制 品 ： 磚 、 板 、 管 、 各 種 化 工 設(shè) 備 及 流 體 輸 送機(jī) 械 等 。l 用 途 應(yīng) 用 最 多 的 還 是 耐 酸 磚 、 板 ， 主 要 作 為防 腐 蝕 襯 里 材 料 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 112 l 概 述 l 品 種 與 用 途 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 113 l 指 一 類 具 有 特 殊 力

55、學(xué) ， 物 理 或 化 學(xué) 性 能的 陶 瓷 ， 其 原 料 都 是 經(jīng) 過(guò) 人 工 制 備 的 高純 度 化 合 物 ， 其 成 分 和 配 比 可 以 控 制 ，制 品 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 ， 高 比 強(qiáng) 度 、 高 溫 高 強(qiáng) 結(jié)構(gòu) 材 料 和 具 有 各 種 特 殊 功 能 的 材 料 ， 并在 工 程 上 被 用 作 結(jié) 構(gòu) 材 料 的 一 類 陶 瓷 常稱 為 工 程 陶 瓷 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 114 l 防 腐 用 陶 瓷 主 要 品 種 ： 氧 化 鋁 陶 瓷 氮 化 硅 陶 瓷 碳 化 硅 陶 瓷l 用 途 ： 化 工 設(shè) 備 用 部 件 ： 零 件 、 活 塞

56、 、 閥 、 熱 電 偶 套管 等 。 機(jī) 械 零 部 件 ： 零 部 件 、 內(nèi) 襯 材 料 、 泵 部 件 、 密封 、 軸 套 、 拉 絲 成 型 模 具 、 澆 注 用 的 拉 芯 棒 和壓 鑄 模 具 、 渦 輪 葉 片 、 耐 磨 部 件 （ 軸 承 、 滾 珠 、密 封 件 等 ） 等 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 115 l 概 述 l 種 類l 工 業(yè) 玻 璃l 化 工 玻 璃 組 成l 化 工 玻 璃 性 能 化 學(xué) 性 能 、 力 學(xué) 性 能 、 熱 性 能 、 其 他 性 能 l 化 工 常 用 玻 璃 l 玻 璃 襯 里 概 述 、 要 素 、 工 藝 和 性

57、能 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 116 l 定 義 ： 凡 熔 融 體 通 過(guò) 一 定 方 式 冷 卻 ， 因 粘 度 逐漸 增 加 而 具 有 固 體 的 機(jī) 械 性 質(zhì) 與 一 定 結(jié)構(gòu) 特 征 的 非 晶 體 物 質(zhì) ， 不 論 其 化 學(xué) 組 成及 硬 化 溫 度 范 圍 如 何 ， 都 稱 為 玻 璃 l 玻 璃 范 疇 廣 義 ： 包 括 單 質(zhì) 玻 璃 、 有 機(jī) 玻 璃 和 無(wú) 機(jī)玻 璃 狹 義 ： 僅 指 無(wú) 機(jī) 玻 璃 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 117 l 硅 酸 鹽 玻 璃 ： 以 SiO2為 主 要 成 分 的 硅 酸 鹽 玻 璃l 氧 化 物 玻 璃 ：

58、 以 其 他 氧 化 物 為 主 要 成 分 的 氧 化 物 玻 璃l 非 氧 化 物 玻 璃 ： 以 硫 屬 化 合 物 或 鹵 化 物 為 主 的 非 氧 化 物 玻 璃l 金 屬 玻 璃 ： 由 某 些 合 金 形 成 的 金 屬 玻 璃 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 118 化 工 用 玻 璃 屬 于 硅 酸 鹽 玻 璃 ， 主 要 化 學(xué) 成 分 是 二氧 化 硅 （ SiO2） ,還 有 各 種 金 屬 氧 化 物 如 Na2O,K2O, CaO, MgO, Al2O3, B2O3, BaO,ZnO, PbO等 ， 它 們 是 由 石 英 砂 、 硼 酸 、 硼 砂 、重 晶 石

59、 、 碳 酸 鋇 、 石 灰 石 、 長(zhǎng) 石 、 純 堿 、 苦 灰石 、 芒 硝 、 碳 酸 鉀 等 礦 物 原 料 引 入 。 所 引 入 的氧 化 物 賦 予 了 玻 璃 的 各 種 性 能 。 玻 璃 的 煉 制 過(guò)程 中 ， 還 加 入 少 量 澄 清 劑 、 助 熔 劑 、 著 色 劑 、乳 濁 劑 等 輔 助 原 料 ， 可 以 賦 予 玻 璃 某 種 特 性 和加 速 熔 制 過(guò) 程 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 119 l 種 類 ： 硼 硅 酸 鹽 玻 璃 、 低 堿 無(wú) 硼 玻 璃 、 石 英 玻 璃和 高 硅 氧 玻 璃 。l 用 途 ： 常 用 來(lái) 制 作 分

60、餾 塔 、 吸 收 塔 、 蒸 發(fā) 器 、 換熱 器 、 反 應(yīng) 器 及 管 道 、 閥 門 和 玻 璃 泵 等 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 120 l 玻 璃 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 就 是 玻 璃 低 抗 水 、 酸 、 堿 以及 其 它 化 學(xué) 溶 劑 及 溶 液 或 氣 體 侵 蝕 的 能 力 。 主要 由 玻 璃 中 二 氧 化 硅 和 堿 金 屬 氧 化 物 的 含 量 來(lái)決 定 的 。 二 氧 化 硅 含 量 增 加 則 會(huì) 使 穩(wěn) 定 性 提 高 ，堿 金 屬 氧 化 物 中 以 2 的 影 響 最 大 ， 其 次 為Na2O,再 次 為 Li2O。 普 通 玻 璃 為

61、 鈣 鈉 玻 璃 ， 化學(xué) 穩(wěn) 定 性 差 ， 不 能 低 抗 化 學(xué) 介 質(zhì) 、 水 和 氣 體 的侵 蝕 ， 并 且 熱 穩(wěn) 定 性 差 ， 不 適 用 于 化 學(xué) 工 業(yè) 。適 用 于 化 工 用 的 有 石 英 玻 璃 、 高 硅 氧 玻 璃 、 硼酸 鹽 玻 璃 和 低 硼 無(wú) 硼 玻 璃 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 121 l 抗 拉 強(qiáng) 度 ： 玻 璃 是 一 種 典 型 的 脆 性 材 料 ，在 沖 擊 和 動(dòng) 負(fù) 荷 作 用 下 很 容 易 破 碎 ， 并且 玻 璃 的 抗 拉 強(qiáng) 度 低 ， 僅 為 59 79Mpa。l 抗 拉 強(qiáng) 度 ： 玻 璃 抗 壓 強(qiáng) 度

62、要 好 于 其 抗 拉強(qiáng) 度 ， 幾 乎 要 高 十 幾 倍 。l 硬 度 ： 玻 璃 的 硬 度 很 高 ， 僅 次 于 金 剛 石 、剛 玉 、 碳 化 硅 等 磨 料 ， 其 硬 度 大 小 主 要取 決 于 其 化 學(xué) 組 成 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 122 l 熱 脹 系 數(shù) ： 玻 璃 的 熱 性 能 較 差 ， 其 熱 脹系 數(shù) 隨 化 學(xué) 組 成 的 不 同 變 化 很 大 ， 從1.8 10 7K 1 10 10 6K 1。l 導(dǎo) 熱 性 ： 玻 璃 的 導(dǎo) 熱 性 差 ， 只 有 鋼 的 1400。l 熱 穩(wěn) 定 性 ： 玻 璃 的 熱 穩(wěn) 定 性 很 差 ，

63、在 冷熱 交 替 作 用 下 很 容 易 炸 裂 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 123 l 光 學(xué) 性 能 玻 璃 具 有 良 好 的 透 光 性 和 折 光 性 等l 絕 緣 性 能 常 溫 下 玻 璃 是 電 的 優(yōu) 良 體 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 124 l 化 工 常 用 的 玻 璃 有 ： 硼 硅 酸 鹽 玻 璃 、 低 堿 無(wú) 硼 玻 璃 、 石 英 玻璃 、 高 硅 氧 玻 璃 、 微 晶 玻 璃 。l 化 工 防 腐 上 用 的 玻 璃 化 驗(yàn) 室 儀 器 除 外 ， 主 要 為 硼 硅 酸 鹽 玻 璃 。低 堿 無(wú) 硼 玻 璃 目 前 還 只 限 于 管 道

64、 生 產(chǎn) 。在 化 工 防 腐 蝕 上 應(yīng) 用 最 多 的 玻 璃 制 品 是玻 璃 管 道 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 125 l 玻 璃 襯 里 就 是 將 玻 璃 襯 貼 在 鋼 （ 或 鑄 鐵 ）制 管 道 ， 管 件 內(nèi) 部 （ 或 噴 涂 在 外 部 ） ，形 成 玻 璃 或 鋼 鐵 的 復(fù) 合 體 。 它 不 僅 具 有玻 璃 優(yōu) 良 的 耐 蝕 性 能 和 光 潔 性 能 ， 而 且又 具 有 鋼 鐵 制 件 的 耐 壓 、 耐 熱 等 良 好 的機(jī) 械 性 能 。 是 一 種 新 型 防 腐 蝕 材 料 ， 目前 已 試 制 成 功 了 襯 直 管 、 彎 頭 、 三

65、 通 、四 通 、 異 徑 管 及 小 型 反 應(yīng) 釜 、 閥 門 等 ，使 用 效 果 良 好 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 126 l 玻 璃l 密 著 劑l 金 屬 材 料 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 127 l 工 藝 流 程為 了 使 玻 璃 牢 固 地 粘 附 在 金 屬 管 件 上 ， 必 須首 先 清 除 管 件 上 的 污 染 物 及 銹 蝕 。 為 此 目的 ， 一 般 先 經(jīng) 過(guò) 650 800 的 退 火 ， 再 經(jīng)過(guò) 噴 砂 清 理 ， 清 除 氧 化 皮 ， 然 后 均 勻 噴 涂底 釉 ， 一 般 厚 度 為 0.8 1mm,噴 涂 完 畢 后 則進(jìn) 行

66、 烘 干 焙 燒 成 型 。l 工 藝 類 型 有 三 種 方 法 將 玻 璃 襯 貼 在 鋼 鐵 上 ：（ 1） 人 工 吹 制 法 （ 2） 膨 脹 法 （ 3） 噴 涂 法 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 128 l 玻 璃 襯 里 是 一 種 玻 璃 和 金 屬 的 復(fù) 合 材 料 。 。l 它 的 耐 蝕 性 能 取 決 于 所 襯 玻 璃 的 性 能 。 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 129 l 概 述 l 瓷 釉 層 及 其 在 鋼 鐵 表 面 上 的 搪 燒 l 化 工 搪 瓷 設(shè) 備 的 性 能 l 化 工 搪 瓷 設(shè) 備 的 維 護(hù) 與 修 補(bǔ) l 化 工 搪 瓷 產(chǎn) 品 類 型 工 程 材 料 及 耐 蝕 性 130 l 通 用 搪 瓷 ： 就 是 將 瓷 釉 涂 搪 在 金 屬 底 材 上 ，經(jīng) 過(guò) 高 溫 燒 制 而 成 ， 它 是 金 屬 和 瓷 釉 的 復(fù)合 材 料 。l 化 工 搪 瓷 ： 是 將 含 硅 量 高 的 耐 酸 瓷 釉 涂 覆在 鋼 （ 鑄 鐵 ） 制 設(shè) 備 的 表 面 上 ， 經(jīng) 高 溫 煅燒 使 之 與 金 屬 密 著 ， 形