Nhóm vật liệu phi kim loại có tác dụng gì ?

7.1. Chất dẻo

Chất dẻo được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong sinh hoạt của con người, như: bao bì, các chi tiết máy trong ngành cơ khí, ngành điện, điện tử… Chất dẻo có ưu, nhược điểm sau:

Khối lượng riêng nhỏ (phần lớn chất dẻo có ), độ bền hóa học tốt, cách điện, cách âm tốt, tính bám dính tốt và đặc điểm là dễ gia công. Tuy nhiên chất dẻo cũng có nhược điểm là: dẫn điện, dẫn nhiệt cũng như khả năng chịu nhiệt kém và dễ bị lão hóa.

Theo tính chất liên kết, chất dẻo có thể phân thành 2 loại:

- Chất dẻo nhiệt rắn: khi đốt nóng sẽ mất tính chảy mềm, không hòa tan. Ví dụ: các loại bakelit, polyamit, epoxi… Các loại chất dẻo nhiệt rắn đều có cấu trúc mạch lưới.

- Chất dẻo nhiệt dẻo: có cấu trúc mạch thẳng và mạch nhánh. Ví dụ: poly izobutilen, poly vinylaxetat…

Các chất nhiệt dẻo thường dùng là:

- Chất dẻo có độ dẻo cao như: PP, PE dùng làm bao bì sản phẩm, chai, lọ…

- Chất dẻo có độ trong suốt như PMMA, PS dùng làm kính máy bay, dụng cụ gia đình, dụng cụ đo.

- Chất dẻo PVC dùng để làm ống, vỏ dây điện, loại này bền trong xăng và hóa chất (không dùng đựng thực phẩm).

- Baketlit, tetolit, polyamit, … có độ cứng và chịu nhiệt cao, thường dùng để chế tạo chi tiết máy.

- Các loại keo dán: phenol focmandehit, epoxi, polyvinylaxetat, acrylat.

7.2. Cao su

Là một polyme hữu cơ, ở nhiệt độ thường có tính đàn hồi rất cao. Cao su chịu kéo tốt, chịu nén kém, không thấm nước, ổn định khi tẩy rửa, cách điện tốt.

Cao su sau khi lưu hóa (với lượng lưu huỳnh từ 1 - 5%) sẽ có cơ tính được cải thiện tốt, môđun đàn hồi tăng và vẫn giữ được các tính chất đàn hồi. Loại này gọi là cao su thường (hoặc cao su dẻo).

Khi lưu hóa với lượng lưu huỳnh lớn sẽ làm cao su cứng hơn, có tính chống mòn, chống axit tốt, nhưng tính đàn hồi kém. Loại này gọi là cao su cứng.

Cao su được sử dụng rộng rãi trong sản xuất để chế tạo lốp ô tô (styren butadience). Cao su nitrile butadience dùng làm các sản phẩm dùng trong môi trường xăng, dầu, mỡ như ống cao su mềm, ống chịu áp lực, ống dẫn hơi, ống dẫn khí. Cao su cứng ebonit được dùng trong công nghiệp điện kỹ thuật.

7.3. Compozit

Là vật liệu kết hợp hay nói cách khác là vật liệu nhiều pha khác nhau về mặt hóa học. Chúng không hòa tan vào nhau mà phân cách nhau bởi ranh giới pha, chúng được tạo ra nhờ sự can thiệp kỹ thuật của con người.

Compozit thông thường có hai pha: pha liên tục trong toàn khối gọi là nền, pha phân bố gián đoạn và được nền bao bọc gọi là cốt. Tính chất cơ học của compozit là sự lựa chọn thích hợp và phát huy những ưu việt của từng pha thành phần, nhưng lưu ý là không phải bao gồm tất cả tính chất của các pha thành phần.

Nền là pha liên tục đóng vai trò liên kết toàn bộ các phần tử cốt tạo thành một khối thống nhất, đồng thời nó che phủ và bảo vệ cốt khỏi môi trường bên ngoài.

Các loại nền thường dùng: chất dẻo, kim loại, gốm.

Cốt là pha không liên tục đóng vai trò là pha tạo nên độ bền, độ đàn hồi và độ cứng.

Các loại cốt thường dùng: chất vô cơ (sợi bo, sợi cacbon, sợi thủy tinh…), chất hữu cơ (sợi polyamit), kim loại (sợi thép không rỉ, bột vonfram, bột molipđen).

Một số loại compozit được sử dụng phổ biến trong cơ khí:

Compozit cốt hạt

Loại này có đặc điểm là các phần tử cốt hạt thường cứng hơn nền thường là các oxit, cacbit…

Hợp kim cứng là compozit cốt hạt trong đó nền là coban còn cốt là các hạt cacbit.

Bê tông là compozit cốt hạt trong đó nền là xi măng, cốt là đá, sỏi, cát.

Compozit cốt sợi

Loại này có độ bền và mô đun đàn hồi riêng cao. Vật liệu nền phải tương đối dẻo, cốt phải có độ bền, độ cứng vững cao. Ngoài ra cơ tính của loại compozit này còn phụ thuộc vào hình dáng, kích thước và sự phân bố sợi.

Các loại compozit sợi sử dụng hiện nay là compozit polyme sợi thủy tinh để làm vỏ xe ô tô, tàu biển, ống dẫn, tấm lót sàn công nghiệp.

Compozit polyme sợi cacbon thường dùng chế tạo chi tiết của máy bay.

Compozit kim loại sợi (nền là Cu, Al, Mg… cốt là sợi cacbon, bo, cacbit silic) loại này chịu nhiệt cao, dùng để chế tạo chi tiết trong tuabin.

7.4. Gỗ

Là nguyên liệu được dùng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp như xây dựng, giao thông, chế tạo máy, tiêu dùng.

- Tính chất chung của gỗ:

+ Gỗ có tính hút ẩm, khi hút ẩm gỗ sẽ bị trương nở.

+ Gỗ có tính hút nước và thẩm thấu nước.

+ Gỗ có tính co rút và giãn nở.

+ Gỗ ẩm sẽ dẫn nhiệt, độ ẩm càng lớn thì tính dẫn nhiệt càng cao, gỗ dẫn nhiệt theo chiều dọc thớ gấp 2 - 2,5 lần theo chiều ngang thớ.

+ Gỗ khô cách điện, để tăng độ cách điện người ta tẩm gỗ bằng dung dịch parafin hoặc keo nhân tạo.

+ Gỗ có cấu tạo không đồng nhất theo các chiều, có khối lượng riêng lớn, khả năng chịu lực lớn. Chịu lực dọc thớ tốt, chịu kéo tốt hơn chịu uốn, nén và cắt.

- Ưu điểm:

+ Nhẹ, chắc, vật liệu tự nhiên dễ kiếm, dễ gia công.

+ Chịu lực khá tốt (chịu nén cao hơn gạch và bê tông).

+ Cách điện tốt.

- Nhược điểm:

+ Cơ tính không đồng nhất, nhiều khuyết tật.

+ Dễ bị mục, mối mọt.