《工程材料及耐蝕性》PPT課件.ppt

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1、工程材料及耐蝕性 非金屬材料 非金屬材料的種類 有機非金屬材料 塑料、樹脂、橡膠、涂料、復合材料等 無機非金屬材料 玻璃、石墨、搪瓷、陶瓷、水泥等 非金屬材料的腐蝕 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 面上開始發(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。 非金屬材料的腐蝕類型 按宏觀腐蝕形態(tài)分類 輕度腐蝕形態(tài) 中度腐蝕形態(tài) 破壞性腐蝕形態(tài) 按腐蝕機理分類 物理腐蝕 化學腐蝕 大氣

2、老化 環(huán)境應力開裂 非金屬材料的物理腐蝕 物理腐蝕是非金屬材料使用中最常見的 腐蝕破壞形態(tài)，其形成的主要原因是環(huán) 境介質(zhì)的滲透擴散及應力（包括材料成 型時形成的殘余應力，環(huán)境溫度引發(fā)的 熱應力，結(jié)晶型介質(zhì)及滲入介質(zhì)因熱脹 冷縮形成的膨脹應力）聯(lián)合作用。 介質(zhì)的滲透和擴散 在非金屬材料的腐蝕過程中，介質(zhì)的滲 透與擴散起著重要的支配作用，而導致 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)境溫度和熱應力、材料成型時的 孔隙率和孔徑分布。 溶脹和溶解 產(chǎn)生的原因 無論是非晶態(tài)高聚物還是結(jié)晶態(tài)高聚物 ， 發(fā)生 溶脹時 ， 都是從非晶區(qū)開始

3、而逐步進入晶區(qū)的 ， 溶劑滲透到高分子材料內(nèi)部后 ， 使之溶脹和溶 解 。 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)相近原則來判斷高分子材料耐溶劑性。 非金屬材料物理腐蝕機制 有機非金屬材料 有機非金屬材料的物理腐蝕主要表現(xiàn)形式為溶 脹和溶解 ， 以及介質(zhì)對有機介質(zhì)滲透破壞作用 。 主要與介質(zhì)向材料基體擴散 、 滲透有關 。 無機非金屬材料 無機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 。 非金屬材料的化學腐蝕 化學腐蝕也是非金屬材料使用中最常見 的腐蝕破壞形態(tài)，其形成的主要原因是 環(huán)境

4、介質(zhì)、溫度、熱應力等的作用下非 金屬材料發(fā)生降解、分解、老化等化學 破壞。 有機非金屬材料的化學腐蝕 氧化反應 水解和降解作用 取代基反應 交聯(lián)反應 氧化反應 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；氧化性介質(zhì) （ 如濃 HNO3、 濃 H2SO4等 ） ， 也會使高聚物分子發(fā)生氧化 。 其原 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 。 在氧化過程中 ， 生成的過氧化物分 解會導致大分子降解 、 交聯(lián) 、 和鏈的增長 ， 氧 自由基可導致降

5、解 ， 形成酮基醛基 ， 也可使不 飽和化合物交聯(lián) 。 一般來講 ， 具有雜鏈的高聚 物比只有碳連的高聚物抗氧化性能好 。 水解作用 雜鏈高聚物因其含有氧、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)生作用而導致高聚物發(fā)生降 解的過程被稱為高聚物的水解。 降解作用 含有極性基因的其它腐蝕性介質(zhì)，如有 機酸、有機胺、醇和酯等都能使相對應 的高聚物發(fā)生降解，稱為酸解、醇解、 酚解、胺解。對于一些分子鏈上大多不 含易水解基因的高聚物來說，如聚烯烴 及其衍生物等，就不易發(fā)生水解反應， 且耐酸、耐堿性好。 取代基反應 在飽和碳碳鏈高

6、聚物中 ， 雖然不容易 存在像氧化反應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 。 通過情況下發(fā)生鹵 代取代反應的機會比較多 。 另外有些高 聚物在濃 H2SO4、 HNO3的作用下 ， 可以發(fā) 生磺化和硝化的取代反應 。 交聯(lián)反應 有些高聚物在使用過程中 ， 受日光或環(huán) 境作用 ， 相鄰鏈間會發(fā)生交聯(lián)反應而使 材料硬化變脆 。 無機非金屬的化學腐蝕 常見的耐蝕硅酸鹽材料，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 過離子交換反應，硬化水泥

7、石可受到如下三種 形式的分解型腐蝕。 （ 1）形成可溶性鈣鹽 （ 2）形成不溶性鈣鹽 （ 3）鎂鹽侵蝕 非金屬材料環(huán)境應力腐蝕開裂 開裂機理 分類 影響因素 開裂機理 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 理論局限性 自由能變化值理論是最具有說服力 環(huán)境應力腐蝕開裂分類 環(huán)境應力腐蝕開裂 溶劑開裂 氧化應力開裂 影響因素 非金屬材料的性質(zhì) 非金屬材料受應力的大小、方向 環(huán)境介質(zhì)組成與成份 復合材料的腐蝕 腐蝕原理 腐蝕影

8、響因素 防腐蝕對策 腐蝕原理 影響復合材料耐腐蝕性能的主要因素是樹脂基 體 ， 玻璃纖維基材及二者間界面 。 當環(huán)境介質(zhì) 分子經(jīng)樹脂基體滲透擴散到玻璃纖維后 ， 將激 發(fā)復合材料基體內(nèi)力一起對玻璃纖維及樹脂與 玻璃纖維界面形成腐蝕破壞 ， 導致玻璃纖維失 強及界面粘結(jié)強度下降 。 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 殘余應力一起破壞界面 ， 并由于毛細現(xiàn)象使介 質(zhì)分子沿毛細管迅速滲入界面空隙區(qū) 。 循環(huán)往 復 ， 最終導致復合材料分層 、 脫粘 、 鼓泡 、 開 裂 ， 同時環(huán)境溫度及其熱應力可加速該過程 。 影響因素 拉伸應力 環(huán)境介質(zhì)

9、 材料（樹脂基材、增強體） 樹脂基材與增強體之間的界面結(jié)構(gòu) 防腐蝕對策 1) 選擇合適的偶聯(lián)劑材料 2） 進行合理復合材料結(jié)構(gòu)設計 3） 進行鱗片襯里處理 耐腐蝕高分子材料 常用樹脂 環(huán)氧樹脂 不飽和聚酯 呋喃樹脂 復合樹脂 酚醛樹脂 制備與合成 種類 固化與固化劑 結(jié)構(gòu)與耐蝕性 應用 制備與合成 酚醛樹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 制得的酚醛樹脂。 種類 熱塑性酚醛樹脂 在酸性催化劑作用下，苯酚過量而生成 的縮聚物 熱固性酚醛樹脂

10、 在堿性催化劑作用下，甲醛用量增多而 生成的。 腐蝕與防護用的屬于熱固性樹脂 固化與固化劑 苯磺酰氯 硫酸乙酯 結(jié)構(gòu)與耐蝕性 酚醛樹脂中仍然存在著酚羥，它是一種弱酸性 的基因，能與堿發(fā)生化學反應，生成可溶性的 酚鈉，所以酚醛樹脂不耐堿性介質(zhì)。 由于酚醛樹脂是網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，其分子鏈是由 C C鍵構(gòu)成，因此對于各種化學介質(zhì)的作用較 為穩(wěn)定 酚醛樹脂是僅含一個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，故酚醛樹脂顯得硬而脆。 結(jié)構(gòu)與耐蝕性 酚醛樹脂呈體型結(jié)構(gòu)，所以耐熱性較好，它的 馬丁耐熱度

11、，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，酚醛樹脂的最高使用溫度，根據(jù)不同 的使用方式，不同的腐蝕介質(zhì)而定。 酚醛樹脂在固化過程中的揮發(fā)物和水分逸出， 會影響其強度和抗?jié)B性，增加氣孔率 工程應用 電工 玻璃鋼 環(huán)氧樹脂 合成與制備 種類 固化劑 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以 上環(huán)氧基因的一類有機高分子化合物。 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)氧基團為特征，環(huán)氧基團可以 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，使它可與多種類 型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反

12、應而生成不溶與 不熔的具有三維結(jié)構(gòu)的體型高聚物。 種類 環(huán)氧樹脂品種很多 ， 但工業(yè)上產(chǎn)量最大 的環(huán)氧樹脂品種是縮水甘油醚型環(huán)氧樹 脂 ， 而其中以二酚基丙烷 （ 簡稱雙酚 A） 與環(huán)氧丙烷縮聚而成的二酚基丙烷型環(huán) 氧樹脂 （ 簡稱雙酚 A型環(huán)氧樹脂 ） 為主要 產(chǎn)品 。 固化劑 胺類固化劑 酸酐類固化劑 含有活性基團的合成樹脂 結(jié)構(gòu)與性能 由于環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有一些特殊的基因 ， 因 此環(huán)氧樹脂具有很強的粘合力 。 它能夠粘結(jié)金 屬 、 非金屬多種材料 。 環(huán)氧樹脂的分子鏈是碳一碳鍵和醚構(gòu)成的 ， 化 學性質(zhì)很穩(wěn)定 ， 能耐稀酸 、 堿和某些溶劑 。 固化后

13、的環(huán)氧樹脂具有較高的抗彎強度 ， 而不 像酚醛樹脂那么脆 。 環(huán)氧樹脂的固化是一個直 接加成反應 ， 反應沒有副產(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 。 環(huán)氧樹脂空氣中的馬丁熱度在 105 130 左右， 但是在濃度較高的酸或堿介質(zhì)中使用時，其使 用溫度大大降低。 工程應用 涂料 玻璃鋼 其他 不飽和聚酯 合成與制備 固化與助劑 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 不飽和聚酯是聚酯樹脂的一類 ， 通常用 于玻璃鋼的 。 通過酯化反應可以用二元 酸與二元醇或三元醇的酯化反應來制備 生成不飽和聚酯 。 固化

14、與助劑 自身固化 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 ， 交聯(lián)固化成體型結(jié)構(gòu) 。 也可以通過自身所 含雙鍵交聯(lián)固化 。 助劑交聯(lián)固化 在交聯(lián)固化過程中 ， 除了需要交聯(lián)外 ， 還需 要引發(fā)劑 、 促進劑 、 阻聚劑 、 觸變劑等 ， 來共 同完成不飽和聚酯的固化 。 結(jié)構(gòu)與性能 不飽和聚酯樹脂不耐氧化性介質(zhì)，在氧 化性介質(zhì)中，樹脂極易老化，特別是溫 度升高，老化過程會加速，因而不耐蝕。 在聚酯樹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。 工程應用 涂料 玻璃鋼

15、 其他 呋喃樹脂 種類 固化與改性 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 種類 定義 分子結(jié)構(gòu)中含有呋喃樹脂環(huán)的樹脂 種類 糠醇樹脂 糠醛丙酮樹脂和 糠醛丙酮樹脂 固化與改性 固化劑 酚醛樹脂的固化劑可以作為呋喃樹脂用 固化劑，如苯磺酰氯、硫酸乙酯等 改性 可以用增塑劑來降低呋喃樹脂的脆性 結(jié)構(gòu)與性能 固化了的呋喃樹脂具有良好的耐酸、耐堿性能， 可在酸、堿交替的介質(zhì)中使用。由于呋喃樹脂 分子中還有部分雙鍵存在，易被氧化，故不耐 強氧化性介質(zhì)。 固化后的呋喃樹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

16、性能及耐溫性能。 但是呋喃樹脂因交聯(lián)度高而缺乏柔韌性，在外 力作用下，樹脂容易碎裂。 工程應用 膠泥 高溫場合使用 復合樹脂 復合的目的與意義 種類 合成與制備 固化與固化劑 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 復合的目的與意義 為了克服單一樹脂的缺陷，發(fā)展了復合 樹脂，復合樹脂是兩種或兩種以上單一 樹脂經(jīng)過簡單復合或改性而成的，復合 樹脂的各種性能與原來樹脂的性能大不 相同，可以達到互相取長補短的目的 。 種類 常見的復合樹脂有： 1）甲基丙烯酸（或丙烯酸）環(huán)氧樹脂 2）雙酚 A型聚酯樹脂 工程應用 涂料 膠泥 浸漬劑及玻璃鋼 常

17、用塑料 定義與概述 一般性能 種類 工程應用 定義與概述 塑料是以合成的或天然的樹脂作為主要 成分，加上其它各種添加劑，在一定條 件下加工成型的。 一般性能 性能影響因素： 1）主體成分聚合物樹脂的性質(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 性能優(yōu)缺點 優(yōu)點：如密度小、比強度大、耐腐蝕性好和易 加工等 缺點：如不耐高溫、強度差易變形、熱膨脹系 數(shù)大、導熱差、易老化等 種類 按照應用領域分： 通用塑料 工程塑料 特種塑料 按成型工藝性能分： 熱固性塑料：一般是由縮聚類樹脂組成

18、 熱塑性塑料：一般是由聚合類樹脂組成 工程應用 型材 塑料既可以作為結(jié)構(gòu)材料 ， 也可作耐蝕 襯里材料和絕緣材料 。 制品 塑料既可以制成型材 ， 也可以制成制品 和日常品 。 聚氯乙烯 合成與制備 種類 結(jié)構(gòu)與性能 應用 合成與制備 聚氯乙烯樹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)過捏合、混煉和加工成型等制 得。 種類 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份樹脂中加入 30 70份增塑

19、劑 軟質(zhì)：在 100份樹脂中加入 5份以下增塑劑 結(jié)構(gòu)與性能 具有一定的機械強度 焊接和成型性能良好 良好的耐腐蝕性能 工程應用 應用領域： 化工、石油、制藥、染料等工業(yè) 使用類型： 硬聚氯乙烯塑料：常用來作為型材來使 用 軟聚氯乙烯塑料：因機械強度低，常用 作設備襯里 聚乙烯 合成與制備 種類 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 聚乙烯是乙烯的高分子聚合物 種類 根據(jù)聚合工藝條件： 高壓聚乙烯 中壓聚乙烯 低壓聚乙烯 根據(jù)分子結(jié)構(gòu)： 低密度聚乙烯：高壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)中含有 較多支鏈，結(jié)晶度

20、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。 結(jié)構(gòu)與性能 物理機械性能 由于聚乙烯是結(jié)晶性聚合物，聚乙烯的物理機 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作用。 超高分子量的高密度聚乙烯具有較高的沖擊強 度和長期耐疲勞性能，并且有優(yōu)異的抗摩擦性 和自潤滑性 化學與耐蝕性能 聚乙烯的耐腐蝕性能和硬聚氯乙烯差不多。 無機介質(zhì)：常溫下能耐一般的酸、堿、鹽腐蝕 有機介質(zhì)：在耐化學介質(zhì)和溶劑的性能方面， 高密度聚乙烯比低密度

21、聚乙烯好些。 工程應用 是一種優(yōu)良的工程塑料。 聚丙烯 合成與制備 種類 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 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。 種類 立體規(guī)整性 等規(guī)聚丙烯 間規(guī)聚丙烯 無規(guī)聚丙烯 。 改性成分來分 多種改性產(chǎn)品 。 結(jié)構(gòu)與性能 機械物理性能 優(yōu)點：軟化點高，耐熱性好，拉伸強度與剛性 都好，硬度大，耐磨性好，耐應力開裂很出色， 電絕緣性好。 缺點：是低溫沖擊強度差，易脆化；耐候性差， 靜電性高，線脹系數(shù)大。 化學與耐蝕性能 優(yōu)點：具有很好的耐蝕性能，并且

22、耐溶劑性也 優(yōu)于硬 缺點：聚丙烯分子中的叔碳原子容易被氧化， 因此，不耐強氧化性介質(zhì)的腐蝕。 工程應用 成型方式 聚丙烯可以用于注射、擠壓、模壓、襯 里等方法加工制品 應用對象 廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，在化工中常用作管 道、反應槽、襯里等 氟塑料 合成與制備 種類 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 含有氟原子的塑料總稱氟塑料 。 種類 聚四氟乙烯 聚全氟乙烯 聚偏二氟乙烯 聚三氟乙烯 結(jié)構(gòu)與性能 由于氟塑料分子結(jié)構(gòu)中存在著氟原子， 使聚合物具有極為優(yōu)良的耐腐蝕性、耐 熱性、電性能和自潤滑性等。 工程應用 村里 自潤滑

23、材料 密封材料 耐蝕材料 酚醛塑料 合成與制備 種類 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 合成與制備 酚醛塑料是以酚醛樹脂為基材，加入其 他添加劑制成的熱固性塑料。 種類 酚醛塑料 改性酚醛塑料，如環(huán)氧改性等 結(jié)構(gòu)與性能 物理機械性能 酚醛塑料制品在常溫下具有優(yōu)良的尺寸 穩(wěn)定性，承載時變形較小，耐熱性好、 一般可在 150 以下長期使用，有較高的 機械強度，有較好的電絕緣性。 化學與耐蝕性能 耐腐蝕性能好 工程應用 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 耐高溫聚合物塑料 定義和種類 結(jié)

24、構(gòu)與性能 工程應用 定義和種類 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。 種類 主要品種有聚苯硫醚塑料、有機硅、聚苯 烴、聚苯酯、聚二苯醚、聚酰亞胺等。 結(jié)構(gòu)與性能 高的熱穩(wěn)定性 優(yōu)良的耐蝕性 工程應用 使用對象： 主要用于制造耐熱塑料、復合材料、薄 膜、纖維、粘結(jié)劑和涂層等。 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，但是其價格一般偏高。 塑料合金 定義與種類 制備方法 結(jié)構(gòu)與性能 工程應用 定義與種類 定義： 把兩種或兩種以上塑料共混后，形成表觀 均勻

25、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，稱為塑料合金。 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 。 制備方法 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 化學方法： 接枝聚合法 嵌段聚合法 互貫網(wǎng)絡聚合法 結(jié)構(gòu)與性能 合金組分與狀態(tài) 塑料合金的性能在很大程度上受共混組 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。 共混及其作用 改善加工性能和物

26、理機械性能，賦予新 的功能以降低成本等。 橡膠 概述 分類 橡膠制品類型 物理機械性能 化學性能 主要用途 概述 橡膠是一種有機高分子材料，在很寬的 溫度范圍內(nèi)具有高彈性，在較小的應力 作用下就能產(chǎn)生較大的彈性變形（ 200 1000）的物質(zhì)。 分類 按照原料來源， 天然橡膠：目前用于設備襯里的橡膠主要 是天然橡膠 合成橡膠 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 橡膠制品類型 橡膠類型 到目前為止，開發(fā)合成橡膠出了 170多個 品種。常用的橡膠有：天然橡膠、氯化 橡

27、膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、 丁苯橡膠、丁腈橡膠等。 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 物理機械性能 橡膠的應用主要取決于其力學物理性能： 橡膠具有較高的彈性、耐低溫性能和耐 磨性能 導熱性能較差 良好的絕緣性能，因為橡膠大多為非極 性分子。 化學性能 橡膠耐化學腐蝕性很好，除了強氧化性介 質(zhì)、有機溶劑、油脂等介質(zhì)外，對大多數(shù) 介質(zhì)都是耐蝕的。 具有耐磨蝕、防空蝕 有優(yōu)良的交替形變和溫度變化的適應能力。 主要用途 用途 橡膠一般情況下作為設備襯里用。 硫化工藝 一般情況下，通過硫化方式對橡膠進行改 性，提高

28、其性能?；ぴO備常用的橡膠 襯里一般選用未硫化橡膠，襯貼后進行 硫化；或者選用預硫化膠板，粘貼后自 然硫化。 無機非金屬材料 陶瓷材料 耐酸陶瓷 工程陶瓷 玻璃 化工搪瓷 鑄石 耐酸水泥 陶瓷材料 基本概念 陶瓷的結(jié)構(gòu) 分類 性能 力學與物理性能 熱性能 化學穩(wěn)定性 其他性能 基本概念 經(jīng)典陶瓷 現(xiàn)代陶瓷 泛指包括玻璃 、 水泥 、 耐火材料等全部硅酸鹽材 料 ， 以及經(jīng)過成型 、 燒結(jié)等工序得到的金屬的 氧化物 、 非氧化物等無機非金屬材料的總稱 。 陶瓷的力學性能 、 熱性能以及耐腐

29、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 ， 而組 織結(jié)構(gòu)又主要取決于陶瓷的原料與制造工藝 。 陶瓷的結(jié)構(gòu) 陶瓷是一種多晶體材料，一般由晶相、 玻璃相和氣相組成。 分類 普通陶瓷 包括日用 、 建筑用 、 絕緣用 、 化工用 、 多 孔等幾類陶瓷 特種陶瓷 分為氧化物 、 氮化物 、 碳化物 、 復合 、 金 屬 、 纖維增強等幾類陶瓷 其他硅酸鹽陶瓷 有玻璃 、 鑄石 、 水泥 、 耐火材料等 力學與物理性能 陶瓷材料易發(fā)生脆性斷裂，這是其主要 的力學特征和最大的特點。 陶瓷的結(jié)合鍵很強，使它具有很高的抗 壓強度和硬度 。 熱性能 陶瓷材料的熔

30、點較高，一般是 2000 以上 熱容較小，導熱性較差，大約為碳鋼材料 的 1 25 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-1 陶瓷承受溫度急劇變化的能力較差，受急 冷急熱時容易破壞 化學穩(wěn)定性 影響因素： 陶瓷材料具有良好的耐腐蝕性能，其耐腐 蝕能力與材料的化學成分、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。 耐蝕性： 普通陶瓷對于大多數(shù)無機酸很穩(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。 其他性能 絕緣性能 陶瓷晶體中沒有自由電子存在 ， 使大多數(shù)陶

31、瓷具有 良好的絕緣性能 ， 常用作絕緣材料 。 導電性 少數(shù)陶瓷既是離子導體，又有一定的電子導電性， 常用作光電材料使用。 生物活性 有些陶瓷材料在動物體內(nèi)沒有排異性，可作為生物 材料而使用。 磁性能 部分陶瓷具有磁性，而作為磁性材料使用。 防腐蝕用陶瓷材料 化工陶瓷（耐酸陶瓷） 屬普通陶瓷中的一種 玻璃、鑄石、水泥、耐火材料等 屬于其他硅酸鹽陶瓷材料范疇 耐酸陶瓷（化工陶瓷） 概述 化學組成與性能 主要品種與用途 概述 用于石油、化工設備的防腐或作獨立化 工設備的陶瓷稱為化工陶瓷。由于化工 陶瓷的耐酸性好，耐堿性

32、差，所以又稱 為耐酸陶瓷。 化學組成與性能 化學組成 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，這種釉堅固結(jié)實，與坯體結(jié)合好，耐酸不 脫落，不開裂，可提高陶瓷的抗?jié)B透性。 性能 耐腐蝕 不滲透性 能耐一定的溫度急變 承受一定壓力 主要品種與用途 耐酸陶瓷制品： 磚、板、管、各種化工設備及流體輸送 機械等。 用途 應用最多的還是耐酸磚、板，主要作為 防腐蝕襯里材料。 工程陶瓷 概述 品種與用途 概述 指一類具有特殊力學，物理或化學性能 的陶瓷，其原料都是經(jīng)過人工制備的高 純度

33、化合物，其成分和配比可以控制， 制品質(zhì)量穩(wěn)定，高比強度、高溫高強結(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 。 品種與用途 防腐用陶瓷主要品種： 氧化鋁陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 用途： 化工設備用部件：零件 、 活塞 、 閥 、 熱電偶套 管等 。 機械零部件：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 。 玻璃 概述 種類 工業(yè)玻璃 化工玻璃組成 化工

34、玻璃性能 化學性能、力學性能、熱性能、其他性能 化工常用玻璃 玻璃襯里 概述、要素、工藝和性能 概述 定義： 凡熔融體通過一定方式冷卻，因粘度逐 漸增加而具有固體的機械性質(zhì)與一定結(jié) 構(gòu)特征的非晶體物質(zhì)，不論其化學組成 及硬化溫度范圍如何，都稱為玻璃 玻璃范疇 廣義：包括單質(zhì)玻璃、有機玻璃和無機 玻璃 狹義：僅指無機玻璃。 種類 硅酸鹽玻璃： 以 SiO2為主要成分的硅酸鹽玻璃 氧化物玻璃： 以其他氧化物為主要成分的氧化物玻璃 非氧化物玻璃： 以硫?qū)倩衔锘螓u化物為主的非氧化物玻璃 金屬玻璃： 由某

35、些合金形成的金屬玻璃 化工用玻璃的組成 化工用玻璃屬于硅酸鹽玻璃 ， 主要化學成分是二 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 、 碳酸鋇 、 石灰石 、 長石 、 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 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 加速熔制過程 。 工業(yè)玻璃 種類： 硼硅酸

36、鹽玻璃、低堿無硼玻璃、石英玻璃 和高硅氧玻璃。 用途： 常用來制作分餾塔、吸收塔、蒸發(fā)器、換 熱器、反應器及管道、閥門和玻璃泵等。 化學性能 玻璃的化學穩(wěn)定性就是玻璃低抗水、酸、堿以 及其它化學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 決定的。二氧化硅含量增加則會使穩(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。普通玻璃為鈣鈉玻璃，化 學穩(wěn)定性差，不能低抗化學介質(zhì)、水和氣體的 侵蝕，并且熱穩(wěn)定性差，不適用于化學工業(yè)。 適用于化工用的有石英玻璃、高硅氧玻璃、硼 酸鹽玻璃和低硼無硼玻璃。 力學性能 抗拉強度：玻璃

37、是一種典型的脆性材料 ， 在沖擊和動負荷作用下很容易破碎 ， 并 且玻璃的抗拉強度低 ， 僅為 59 79Mpa。 抗拉強度：玻璃抗壓強度要好于其抗拉 強度 ， 幾乎要高十幾倍 。 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 取決于其化學組成 。 熱性能 熱脹系數(shù)：玻璃的熱性能較差，其熱脹 系數(shù)隨化學組成的不同變化很大，從 1.8 10 7K 1 10 10 6K 1。 導熱性：玻璃的導熱性差，只有鋼的 1 400。 熱穩(wěn)定性：玻璃的熱穩(wěn)定性很差，在冷 熱交替作用下很容易炸裂。 其他性能 光學性能 玻璃具有良好的透光性

38、和折光性等 絕緣性能 常溫下玻璃是電的優(yōu)良體 。 化工常用玻璃 化工常用的玻璃有： 硼硅酸鹽玻璃、低堿無硼玻璃、石英玻 璃、高硅氧玻璃、微晶玻璃。 化工防腐上用的玻璃 化驗室儀器除外，主要為硼硅酸鹽玻璃。 低堿無硼玻璃目前還只限于管道生產(chǎn)。 在化工防腐蝕上應用最多的玻璃制品是 玻璃管道。 概述 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、三通、 四通、異徑管及小

39、型反應釜、閥門等， 使用效果良好。 玻璃襯里的三要素 玻璃 密著劑 金屬材料 襯制工藝 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 650 800 的退火 ， 再經(jīng) 過噴砂清理 ， 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 進行烘干焙燒成型 。 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 。 玻璃襯里的性能特點 玻璃襯里是一種玻璃和金屬的復合材料 。。 它的耐蝕性能取決于所襯玻璃的性能

40、。 化工搪瓷 概述 瓷釉層及其在鋼鐵表面上的搪燒 化工搪瓷設備的性能 化工搪瓷設備的維護與修補 化工搪瓷產(chǎn)品 類型 概述 通用搪瓷：就是將瓷釉涂搪在金屬底材上， 經(jīng)過高溫燒制而成，它是金屬和瓷釉的復 合材料。 化工搪瓷：是將含硅量高的耐酸瓷釉涂覆 在鋼（鑄鐵）制設備的表面上，經(jīng)高溫煅 燒使之與金屬密著，形成致密的，耐腐蝕 的玻璃質(zhì)薄層（厚度一般為 0.8 1.5mm）。 這樣的設備稱為化工搪瓷設備 。 瓷釉層及其在鋼鐵表面上搪燒 搪瓷釉是一種化學成分復雜的堿硼硅酸鹽 玻璃 。 所有的瓷釉都是由石英砂 ， 長石等天然 巖石加上助熔劑以及少量能使瓷釉起牢固密著

41、 和給瓷釉以其他性能的物質(zhì) 。 這些原料經(jīng)粉碎 后 ， 按所需比例混合 ， 在 1130 1150 的高溫 下熔融而成玻璃態(tài)物質(zhì) ， 然后將上述熔融物加 水 、 粘土 、 石英 、 乳油劑等在研磨機內(nèi)充分磨 細 ， 即成瓷釉漿 。 將這種瓷釉漿均勻涂覆在鋼 鐵表面 ， 經(jīng)烘干 ， 并在 800 900 燒結(jié) ， 成為 致密的玻璃質(zhì)層 ， 即為搪瓷涂層 。 化工搪瓷設備的性能 化工搪瓷設備的機械物理性能主要取決 于鋼鐵基材 、 搪瓷涂層 、 以及搪瓷層與 基體間的結(jié)合力 。 兼具金屬設備的力學性能和瓷釉的耐腐 蝕性的雙重優(yōu)點 搪瓷設備還具有表面光滑，不掛料，易 清洗以及具有良好的耐

42、磨性等優(yōu)點。 化學與耐蝕性能 化工搪瓷設備具有優(yōu)良的耐腐蝕性能， 除氫氟酸和含氟離子介質(zhì)、高溫磷酸以 及強堿外，能耐各種濃度的無機酸、有 機酸、鹽類、有機溶劑和弱堿的腐蝕 。 當堿液 PH值小于 12的情況下，可正常使 用于 60 以下。但它不耐氫氟酸（包括 含氟溶液），高溫磷酸（ 180 以上）和 強堿溶液腐蝕。 化工搪瓷設備的維護與修補法 應盡可能維護好化工搪瓷設備 ， 一旦出 現(xiàn)局部破壞 ， 可采用如下幾種方法進行 修補： （ 1） 瓷釉加熱修補 （ 2） 耐蝕金屬修補 （ 3） 用非金屬材料修補 （ 4） 耐蝕金屬涂料混合修補法 。 化工搪瓷產(chǎn)品

43、搪瓷反應罐與貯罐 熱交換器 聚合釜與各種塔 管及管件 泵及閥門 鑄石 概述 化學成分 性能 物理和力學性能 、 化學穩(wěn)定性 品種 用途 概述 鑄石是以天然巖石或某些工業(yè)廢渣為主要原料 ， 添加角閃石 、 白云石 、 石灰石 、 螢石等輔料 ， 以及鉻鐵礦 ， 鈦鐵礦等結(jié)晶劑 ， 經(jīng)配料 、 焙化 、 澆注成型 、 結(jié)晶 、 退火等工藝過程制得的 ， 基 本是一種單礦相的工業(yè)材料 。 它的特性是耐 磨 、 耐腐蝕 ， 并且具有優(yōu)良的絕緣性和很高的 抗壓強度 ， 可以廣泛地應用于許多工業(yè)生產(chǎn)設 備中 ， 特別是在那些承受劇烈磨損和耐酸堿侵 蝕的部

44、位 ， 以此代替各種黑色金屬 ， 有色金屬 ， 合金材料及橡膠等 ， 效果十分顯著 ， 并且還能 延長設備壽命 。 化學成分 鑄石的化學成分主要是 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO、 Fe2O3和 FeO,以及少量的 TiO2、 K2O、 Na2O、 MnO2和 Cr2O3等。 物理機械性能 耐磨性 鑄石具有極高的耐磨強度 ， 其耐磨性比錳鋼高 5 15倍 ， 比一般碳鋼高十幾倍 ， 不銹鋼 、 鉛 和橡膠高得多 。 鑄石的耐磨性受載荷作用的方 向影響較大 ， 如果鑄石不是單純的摩擦 ， 而有 一定的沖擊載荷 ， 其耐磨性則會降低 。 物理力學性能 鑄石屬脆

45、性材料 ， 抗壓強度較高 ， 但不如工程 陶瓷 ， 彎曲 ， 抗拉伸強度很低 ， 承受沖擊 ， 載 荷的能力很差 。 物理機械性能 熱穩(wěn)定性 由于不同鑄石的熱膨脹系數(shù)不同，在溫 度急劇變化時就會產(chǎn)生內(nèi)應力，而導致 鑄石的脆裂。所以鑄石熱穩(wěn)定性不高， 有 100 水中放到 20 水中的反復次數(shù)一 般僅 5次。 化學穩(wěn)定性 鑄石具有優(yōu)良的耐腐蝕性 ， 其耐蝕性能 比不銹鋼 、 鉛和橡膠高得多 ， 能耐大多 數(shù)化工介質(zhì) ， 除氫氟酸和熱磷酸 、 熔融 堿外 ， 在硫酸 、 硝酸 、 甚至水等酸性介 質(zhì)中極穩(wěn)定 ， 在溫度 90 100 稀堿液中 也非常穩(wěn)定 ， 其耐酸度 99 ，

46、耐堿度 95 。 品種 鑄石原材料品種： 主要有輝綠巖鑄石和玄武巖鑄石，其中 以輝綠巖鑄石使用最多。 鑄石制品的品種： 板材、管材、粉、球以及各種異型產(chǎn)品。 用途 工業(yè)部門： 化工、冶金、礦山等工業(yè)部門。 紡織、食品、造紙等輕工業(yè)部門。 用途： 可以用作耐磨、耐腐蝕或耐磨蝕的管道、 設備襯里、部件、地坪等。 可部分代替黑色金屬、有色金屬以及橡 膠材料。 耐酸水泥 概述 種類 水玻璃耐酸膠凝材料 硫磺膠結(jié)材料 概述 水泥是一種具有良好的可塑性和粘結(jié)性 的粉狀無機非金屬膠凝材料 ， 又稱為膠 結(jié)材料 。 它在加水后 ， 與水起化

47、學反應 ， 形成可塑性漿體 ， 隨著反應時間的延長 ， 漿狀物體的塑性逐步消失 ， 最后凝結(jié)成 堅硬的石狀固體；這種可塑性漿體還有 粘結(jié)其他物料并使之與水泥漿體聯(lián)結(jié)硬 化成一個整體的能力 。 水泥是一種典型 的水硬性膠凝材料 。 種類 通用水泥： 耐酸水泥是水泥中的一類 。 耐酸水泥 水玻璃型耐酸水泥 硫磺耐酸水泥 水玻璃耐酸膠凝材料 概述 耐蝕性能 缺陷與彌補 應用 概述 水玻璃耐酸膠凝材料是以水玻璃為黏結(jié) 劑 、 氟硅酸鈉為硬化劑 、 以耐酸粉或加 上耐酸砂和碎石為填料 ， 按一定比例調(diào) 制而成 ， 最后在空氣中凝結(jié) 。 水玻璃耐酸膠

48、凝材料的性能是由原料的 質(zhì)量、配比以及施工質(zhì)量決定的，它具 有很好的化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理、力 學性能。 耐蝕性能 水玻璃耐酸膠凝材料在硫酸 、 硝酸 、 鹽酸 、 氧化性介質(zhì) 、 某些有機溶劑中穩(wěn)定；不 耐氫氟酸 、 氟化物 、 堿 、 水 、 中性介質(zhì) 以及 300 以上的磷酸 、 高級脂肪酸 ， 呈 堿性的鹽溶液 。 此外 ， 其耐水和耐稀酸 的性能 ， 均比耐濃酸性能要差些 。 缺陷與彌補 缺陷： 制品的孔隙度大，抗?jié)B性差。 彌補： 通常在作膠泥砌襯磚、板和采取復合襯 里以及砌襯二層磚板時，采用兩層相疊 下層磚、板縫封閉等措施以彌補其缺點。 應用 防腐蝕工程

49、： 中常用的主要耐腐蝕材料之一。 使用部門： 冶金、化學、石油等工業(yè)部門。 使用形式： 主要作襯里材料使用。 硫磺膠結(jié)材料 概述 物理力學性能 化學與耐蝕性能 用途 概述 硫磺膠接材料（包括硫磺水泥，砂漿和 混凝土）是由硫磺、耐酸填料和增韌劑， 按一定比例配合，經(jīng)加熱熬制而成的一 種熱塑性耐酸材料。 物理力學性能 脆性：硫磺膠結(jié)材料屬脆性材料 抗壓強度：抗壓強度高于抗拉強度，且 均高于水玻璃耐酸膠凝材料。與水玻璃 耐熱性：硫磺膠結(jié)材料使用溫度較低， 不能接觸明火。 化學與耐蝕性能 固化特性：與耐酸膠凝材料比較，它具 有硬化快，不需

50、要養(yǎng)護和酸化處理的特 點，使用方便。 耐蝕性能：硫磺膠結(jié)材料是一種優(yōu)良的 耐酸材料，在不耐堿和非極性有機溶劑 外，幾乎在其他介質(zhì)中均表現(xiàn)出優(yōu)良的 耐蝕性。此外，當選用碳質(zhì)填料時，能 耐氫氟酸和氟硅酸的腐蝕 。 用途 硫磺膠結(jié)材料主要用于耐酸防腐工程。 炭、石墨材料 基本特性 不透性石墨 基本特性 種類 晶體結(jié)構(gòu) 物理性能 力學性能 化學性能 分類 種類和制備方法 天然的炭 以各種煤炭、石墨和金剛石三種形式存在。 人工碳石墨 防腐用的炭及石墨一般為人造炭、石墨材料， 是用石油焦、瀝青膠等為原料，以煤焦油、煤 瀝青為黏結(jié)劑經(jīng)壓制

51、成型，在 1300 左右制得 無定形炭的炭素材料，再經(jīng) 2000 2500 以上 高溫石墨化處理，即得人造石墨材料。 晶體結(jié)構(gòu) 各種炭的結(jié)構(gòu) 無定形炭：無定形炭是無序亂堆結(jié)構(gòu)，只有少 量的碳原子層面互相平行的，而其他方向都是 雜亂的。 石墨：系六方晶系的晶體結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)。 金剛石：是結(jié)晶形碳，具有晶體的特征 各種炭的結(jié)構(gòu)間相互轉(zhuǎn)化 在一定壓力、溫度條件下，無定形炭可能轉(zhuǎn)化 為結(jié)晶形炭的石墨。 一般的炭、石墨制品結(jié)構(gòu)實際上都是介于這二 者之間的結(jié)構(gòu)。 物理性能密度 密度大小： 未經(jīng)封孔處理的炭和石墨，其體積密度 約為 1.55 1.87g/cm

52、3。 影響因素： 炭、石墨材料的真實密度在很大程度上 決定于熱處理溫度。 物理性能 氣孔率 產(chǎn)生的原因：在炭和石墨的制造過程中，大量 有機物分解逸出是造成材料產(chǎn)生氣孔主要原因。 影響因素：氣孔率的高低與密度的大小受熱處 理溫度的影響很大。 對炭石墨材料性能的作用：氣孔的分布、數(shù)量 及特征對炭及石墨的微觀結(jié)構(gòu)、機械強度、熱 性能、滲透性和化學性能等都有極大影響。 氣孔種類：按外形和位置，可將氣孔分為閉塞 的、開放的和貫通的三種類型。炭和石墨材料 的滲透性主要是貫通氣孔形成的。 物理性能比熱容 墨的比熱容主要與溫度的變化有關。 物理性能 熱脹系數(shù) 石墨材料

53、 擠壓成形方向：（ 1 2） 10 6k 1 垂直于擠壓方向：（ 2 3） 10 6k 1 炭素材料： 約為（ 4 7） 10 6k 1 物理性能 熱導率 高度石墨化的制品具有很高的熱導率。 正如它的熱脹系數(shù)一樣，石墨的熱導率 也是呈各向異性的。 石墨和炭的導熱性能在很大程度上取決 于原材料的基體成分、粒度和晶體結(jié)構(gòu)， 還與工藝參數(shù)和石墨化程度等許多因素 有關。 力學性能 強度與硬度 強度： 炭 、 石墨材料的強度常用抗壓 、 抗彎和抗拉強度 值來評定 。 其大小與炭和石墨材料的種類 、 粒 度以及石墨化程度等密切相關 。 粒度越細 ， 強 度越高；石墨

54、化程度越高 ， 則強度越低 。 硬度： 炭與石墨的硬度主要與原料的性質(zhì)和熱處理溫 度有關，特別是顯微硬度的變化更是如此。 力學性能 彈性模量與泊松比 炭和石墨的彈性模量比一般小于金屬的彈 性模量 。 炭和石墨材料基本上屬于脆性材料 ， 在高 溫下容易發(fā)生脆性斷裂 ， 而且往往在輕微 的彈性變形后發(fā)生 。 各種石墨材料的泊松比一般為 0.21 0.33。 力學性能 蠕變和摩擦 一般情況下要在 2000 以上炭和石墨材 料才會出現(xiàn)蠕變 ， 所以炭和石墨是比較 好的潤滑材料 。 化學性能 除了強氧化性介質(zhì)外，炭、石墨在其他 酸、堿、鹽和有機化合物均具有很高的 化

55、學穩(wěn)定性。 防腐工程用的炭、石墨材料大多數(shù)采用 熱壓樹脂或浸漬樹脂以及浸漬金屬等的 炭、石墨，其化學穩(wěn)定性和耐熱性則主 要取決于所添加的各種組分。 分類 種類： 可以將炭 、 石墨材料分為焙燒炭素材料 、 燒結(jié)石墨 、 樹脂成型石墨和特殊工藝的 炭 、 石墨幾類 。 工程用炭材： 在化工與防腐工程上應用最多的是不透 性石墨和抗磨炭 、 石墨 。 不透性石墨 概述 種類 機械 性能 物理性能 化學性能 用途 概述 不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹 脂（或其他有機物和無機物）通過浸漬、 壓型、澆注等方法制得的新型的結(jié)構(gòu)材 料，它和其它一切非金

56、屬耐磨蝕材料的 區(qū)別在于：除了具有高度的化學穩(wěn)定性 外，還具有極高的導熱性能。因而大大 地擴展了耐蝕非金屬材料的應用范圍。 種類 按照制造工藝： 浸漬不透性石墨、壓型不透性石墨和澆 注石墨。 按浸漬劑： 酚醛樹脂浸漬石墨、呋喃樹脂浸漬石墨、 環(huán)氧樹脂浸漬石墨、聚四氟乙烯乳液浸 漬石墨和水玻璃浸漬石墨等幾類。 機械 性能 不透性石墨具有較好的機械性能 ， 可以 進行各種機械加工 ， 這種性能對加工制 備各種設備提供來良好的條件 。 物理性能 導熱性：不透性石墨 （ 除澆注石墨外 ） 具有優(yōu) 良的導熱性 。 在非金屬材料中 ， 既保熱又耐蝕 的則以它最為突出 ， 通常

57、將其用作熱交換器或 其他保熱設備 。 熱穩(wěn)定性： 不透性石墨的線膨脹系數(shù)較很多物 質(zhì)小 ， 在允許使用溫度范圍內(nèi) ， 可以經(jīng)受任何 溫度急變而不會引起破裂和改變其物理性能 。 耐熱性：它是表示材料的機械溫度升高或降低 的指標 ， 主要受樹脂耐熱性能的影響 。 化學穩(wěn)定性 樹脂性能：不透性石墨的化學穩(wěn)定性取 決于樹脂的化學穩(wěn)定性 ， 一般樹脂的化 學穩(wěn)定性總比石墨差一些 ， 所以不透性 石墨的化學穩(wěn)定性有所下降 。 介質(zhì)作用：除了氧化性酸及強堿外 ， 不 透性石墨對大部分化學介質(zhì)是耐蝕的 。 用途 使用對象 不透性石墨作為耐蝕非金屬無機材料， 被廣泛應用在化工防腐蝕中

58、。 使用品種 熱交換器、鹽酸合成爐、膜式吸收器、 管道、管件、閥門、塔及附件、泵類以 及襯里用的磚板等。 復合材料 概述 分類 組成與成分 基本特性 概述 復合材料可分為結(jié)構(gòu)復合材料和功能復 合材料兩大類。結(jié)構(gòu)復合材料是由增強 體和基體構(gòu)成。增強體能承受載荷，基 體能連接增強體成為整體材料，同時又 起傳遞力作用。復合材料不僅保留原組 成材料的主要特性，還可通過復合效應 獲得原組分所不具備的性能。 分類 按基體材料 樹脂基、金屬基、陶瓷基三類復合材料 按纖維長短 短纖維、連續(xù)纖維增強兩類復合材料 按用途 功能和結(jié)構(gòu)兩類復合材料。 組成與

59、成分 基體材料 主要有樹脂、金屬和陶瓷 增強體材料 主要有纖維、顆粒、晶須和織物等。 增強體材料 纖維增強體 玻璃纖維、聚晶體纖維、復合纖維、有 機纖維和金屬絲五類。 顆粒增強體 主要為無機增強顆粒 晶須增強體 有機物晶須、金屬晶須和陶瓷晶須三類。 樹脂基體復合材料 樹脂基體 環(huán)氧樹脂 酚醛樹脂 呋喃樹脂 不飽和聚酯樹脂 樹脂基體復合材料 成型工藝 手糊成型：不受設備和尺寸限制 ， 操作及修改 方便 ， 但工效低 ， 產(chǎn)品性能不穩(wěn)定 ， 勞動條件 差 。 纏繞成型：僅適用于制作圓柱體和回轉(zhuǎn)體制品 ， 制品的比強度高 ， 成

60、本低 ， 可機械化或自動化 操作 ， 生產(chǎn)效率高 。 模壓成型：制品尺寸精度高 ， 致密性好 ， 機械 強度高 ， 可機械化操作 ， 但成型工藝復雜 ， 成 本較高 。 噴射成型：可制作大型設備，生產(chǎn)效率高， 但制品質(zhì)量不穩(wěn)定。 樹脂基體復合材料基本特性 影響因素 樹脂基復合材料的物理、力學性能與耐 蝕性取決于： 還與其成型工藝密切相關。 所用的樹脂種類、增強材料有關。 樹脂基體復合材料基本特性 物理、力學性能 密度：樹脂基復合材料的密度小 。 熱導率：樹脂基復合材料的熱導率低 線脹系數(shù)：樹脂基復合材料的線脹系數(shù) 大 。 機械強度：可達到普通鋼的水

61、平 。 樹脂基體復合材料基本特性 耐腐蝕性能 耐老化 樹脂基復合材料在大氣中可使用 5 6年或更長 時間 ， 老化對樹脂基復合材料的抗壓 、 抗彎 、 抗拉等機械強度影響不明顯 。 耐化學腐蝕性 樹脂基復合材料在大部分化工介質(zhì)中能耐腐蝕， 但不耐強氧化性介質(zhì)?；そ橘|(zhì)對樹脂基復合 材料的腐蝕機理有物理作用（如溶脹、溶解） 和化學作用兩種，腐蝕形態(tài)有發(fā)脆、軟化、裂 紋、分層、開裂、粉化、起泡、溶脹和強度降 低等。 金屬基復合材料制備方法 薄膜沉積法 高溫熱融法 鑄造法 機械法 金屬基復合材料性能 金屬基復合材料的物理機械性能取決于金 屬基體的性能 ， 其

62、耐蝕性能既與金屬基 體材料有關 ， 也與增強體材料有關 。 金屬基復合材料應用范圍 主要可以用來生產(chǎn)纖維增強復合材料， 顆粒增強復合材料，纖維增強金屬復合 材料，短纖維增強金屬復合材料，顆粒 增強金屬復合材料，長纖維增強金屬卷 材復合材料等品種。 陶瓷基復合材料制備方法 化學反應法 燒結(jié)法 浸滲法 陶瓷基復合材料性能 優(yōu)點：陶瓷基復合材料具有較好的耐蝕 性能，以及耐磨性能。 缺點：由于陶瓷材料的抗沖擊性能差， 所以陶瓷基復合材料的抗沖擊、抗拉、 壓等機械性能較差，是陶瓷基復合材料 的主要致命弱點。 陶瓷基復合材料應用范圍 陶瓷基復合材料主要被用于制作纖維增 強復合材料 ， 顆粒增強復合材料 ， 硅化 合物基復合材料 ， 一維或二維的纖維增 強的玻璃或玻璃陶瓷基復合材料等一些 類型的復合材料 。