Bài 5: Vật liệu phi kim loại SVIP

I. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI

- Ngành cơ khí sử dụng nhiều vật liệu phi kim loại vì chúng cách điện, cách nhiệt, nhẹ và chống ăn mòn.

- Vật liệu phi kim loại bền hơn được dùng thay thế kim loại để giảm trọng lượng máy.

- Giao thông vận tải, hàng không và vũ trụ là các ngành có nhu cầu cao về loại vật liệu này.

- Các vật liệu phi kim loại phổ biến gồm:

+ Nhựa nhiệt dẻo.

+ Nhựa nhiệt rắn.

+ Cao su.

II. TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI

1. Tính chất cơ học

- Vật liệu phi kim loại thường có tính đàn hồi.

- Vật liệu phi kim loại mềm hơn kim loại và hợp kim, ngoại trừ kim cương.

2. Tính chất vật lí

- Vật liệu phi kim nhẹ hơn kim loại và không dẫn điện, dẫn nhiệt.

- Ở nhiệt độ phòng, các vật liệu phi kim loại thường ở thể rắn hoặc khí, trừ brom là phi kim duy nhất ở thể lỏng.

- Phi kim có nhiệt độ nóng chảy, sôi thấp.

3. Tính chất hóa học

- Vật liệu phi kim loại không bị oxi hoá hoặc ăn mòn trong môi trường acid, muối,...

- Tuy nhiên, chúng dần xuống cấp do lão hóa bởi dưới tác dụng của:

+ Nhiệt độ, độ ẩm.

+ Tia cực tím, bức xạ, ozone, điện, vi sinh vật,...

4. Tính công nghệ

- Vật liệu phi kim được gia công qua nhiều phương pháp như đùn, đúc phun, thổi, ép,... tùy theo loại vật liệu.

- Phương pháp đùn thường áp dụng cho nhựa nhiệt dẻo và cao su.

- Đúc phun được sử dụng cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và cao su.

- Đúc thổi là phương pháp gia công chủ yếu cho nhựa nhiệt dẻo.

III. MỘT SỐ VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI THÔNG DỤNG

1. Nhựa nhiệt dẻo

- Nhựa nhiệt dẻo là hợp chất cao phân tử, nóng chảy khi nhiệt độ cao và đông cứng khi nguội.

- Nhựa nhiệt dẻo nhẹ, cách điện, bền hóa chất, dễ gia công và tái chế.

- Ứng dụng trong sản xuất bánh răng, ổ trượt, bu lông, ốc vít nhựa trong cơ khí.

2. Nhựa nhiệt rắn

- Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử, đông cứng ngay khi ép dưới nhiệt và áp suất, không thể nóng chảy hay hòa tan lại.

- Loại nhựa này chịu nhiệt cao, bền chắc, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không thể tái chế.

- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt rắn được dùng để chế tạo:

+ Các chi tiết của máy bay, tàu thuyền.

+ Ống dẫn hoá chất, bể chứa hoá chất,...

3. Cao su

* Cao su là hợp chất cao phân tử gồm 2 loại:

- Cao su thiên nhiên:

+ Chế biến từ nhựa cây cao su.

- Cao su nhân tạo:

+ Chế biến từ than đá, dầu mỏ.

* Cao su có độ đàn hồi lớn (giãn dài 700-800%), cách nhiệt, cách âm và giảm chấn động tốt.

* Trong ngành cơ khí, cao su được dùng làm:

- Săm lốp, ống dẫn.

- Phần tử đàn hồi của khớp, trục,...

IV. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN NHẬN BIẾT TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU PHI KIM LIỆU

1. Quan sát đặc trưng quang học

- Vật liệu phi kim loại được phân biệt qua đặc tính quang học, như trong suốt hay mờ đục.

- Nhựa nhiệt rắn thường trong suốt. Một số nhựa nhiệt dẻo như PVC, PS, PMMA, PC,... cũng có tính chất này.

- Các loại nhựa khác như HDPE, LDPE, PP, PTFE, PA,... lại có tính đục mờ.

2. Xác định khối lượng riêng

- Khối lượng riêng của vật liệu phi kim có thể đo bằng cân.

- Chúng tương đối nhẹ, dao động từ 0,9 g/cm³ đến 2 g/cm³.

3. Phá hủy của mẫu khi chịu tác động cơ học

- Búa đập được sử dụng để kiểm tra độ giòn của vật liệu.

- Nhựa nhiệt rắn thường giòn, trong khi nhựa nhiệt dẻo và cao su mềm dẻo thì không dễ vỡ khi bị đập.