Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 5 (Kết nối tri thức): Vật liệu phi kim loại

Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 5: Vật liệu phi kim loại

A. Lý thuyết Vật liệu phi kim loại

I - Phân loại vật liệu phi kim loại

- Ngành cơ khí dùng nhiều vật liệu phi kim loại vì tính cách điện, cách nhiệt, nhẹ, chịu ăn mòn tốt.

- Vật liệu phi kim loại có độ bền cao hơn được chế tạo để thay thế kim loại trong các chi tiết máy, giảm trọng lượng của máy.

- Các ngành giao thông vận tải, hàng không, vũ trụ là những lĩnh vực có nhu cầu sử dụng vật liệu phi kim loại.

- Vật liệu phi kim loại được phân loại dựa vào cấu tạo, tính chất, thường dùng trong ngành cơ khí như Hình 5.2.

II - Tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại

1. Tính chất cơ học

- Vật liệu phi kim loại đàn hồi nhưng không dẻo.

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

2. Tính chất vật lí

- Khối lượng riêng của các vật liệu phi kim loại nhỏ hơn các vật liệu kim loại.

- Vật liệu phi kim loại là chất cách điện, không hỗ trợ dẫn nhiệt và điện.

- 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.

- Các vật liệu phi kim loại có thể đun sôi và nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.

3. Tính chất hoá học

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

- Tuy nhiên, chất lượng của chúng sẽ giảm dần do sự lão hoá dưới tác dụng của nhiệt độ, độ ẩm, tia cực tím, bức xạ, ozone, điện, hoá học, vi sinh vật,...

4. Tính công nghệ

- Chất dẻo được gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm đùn, đúc phun, thổi, ép, tùy thuộc vào loại vật liệu.

- Công nghệ đùn thường được sử dụng cho loại vật liệu nhiệt dẻo và cao su; đúc phun được sử dụng cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và cao su; đúc thổi được sử dụng cho nhựa nhiệt dẻo.

III - Một số vật liệu phi kim loại thông dụng

1. Nhựa nhiệt dẻo

- Nhựa nhiệt dẻo là một loại hợp chất cao phân tử có khối lượng phân tử lớn và cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản. Chúng là chất lỏng dưới tác dụng của nhiệt độ cao và đóng rắn lại khi làm nguội.

- Nhựa nhiệt dẻo có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhẹ, không dẫn điện, không bị oxi hoá và ít bị tác động của hoá chất. Chúng dễ pha màu, gia công và có khả năng tái chế. Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt dẻo được sử dụng để chế tạo bánh răng, ổ trượt, bu lông, ốc vít nhựa và một số máy móc khác.

2. Nhựa nhiệt rắn

- Nhựa nhiệt rắn (Hình 5.3b) là hợp chất cao phân tử, hoá rắn ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công, không thể nóng chảy hay hoà tan trở lại được nữa.

- Nhựa nhiệt rắn chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cao, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không có khả năng tái sinh.

- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt rắn được dùng để chế tạo các chi tiết của máy bay, tàu thuyền, ô tô, ống dẫn hoá chất, bể chứa hoá chất, và thanh nẹp chịu nhiệt của các loại bếp, lò điện.

3. Cao su

- Cao su (Hình 5.3c) là hợp chất cao phân tử gồm 2 loại: cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo. Cao su có tính đàn hồi cao, độ giãn dài lên đến 700-800%, cách nhiệt, cách âm tốt và khả năng giảm chấn động tốt.

- Trong ngành cơ khí, cao su được sử dụng cho săm lốp, ống dẫn, phần tử đàn hồi của khớp, trục, đai truyền, vòng đệm và sản phẩm cách điện.

IV - Một số phương pháp đơn giản nhận biết tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại

Để nhận biết được tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại, ta có thể dùng các phương pháp như sau:

1. Quan sát đặc trưng quang học

- Các loại vật liệu phi kim loại có thể được phân biệt bằng đặc trưng quang học như trong suốt hay đục mờ.

- Nhựa nhiệt rắn thường có tính chất trong suốt, trong khi một số nhựa nhiệt dẻo như PVC, PS, PMMA, PC,... cũng có tính chất trong suốt. Tuy nhiên, 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 các vật liệu phi kim loại có thể xác định bằng cân. Chúng tương đối nhẹ, dao động từ 0,9 g/cm3 đến 2 g/cm3.

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

Búa đập được dùng để phân biệt tính giòn của các vật liệu. Các loại nhựa nhiệt rắn thường có tính giòn, còn các loại nhựa nhiệt dẻo và cao su mềm dẻo thì không vỡ khi bị đập.

B. Bài tập Vật liệu phi kim loại

Đang cập nhật…

Xem thêm các bài lý thuyết Công nghệ 11 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết tại:

Lý thuyết Bài 6: Vật liệu mới

Lý thuyết Bài 7: Khái quát về gia công cơ khí

Lý thuyết Bài 8: Một số phương pháp gia công cơ khí

Lý thuyết Bài 9: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

Lý thuyết Bài 11: Quá trình sản xuất cơ khí