非金屬材料是指除金屬以外的其他一切材料，非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，原料來源豐富，品種多樣，適合于因地制宜，就地取材，是一種有著廣闊發(fā)展的工程材料。非金屬材料分為無機非金屬材料、有機非金屬材料及復(fù)合材料。無機非金屬材料主要有陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等，有機非金屬材料主要有橡膠、塑料、涂料等，復(fù)合材料主要有玻璃鋼、不透性石墨等。
一、橡膠
橡膠在很寬的溫度范圍內(nèi)具有極好的彈性有高的拉伸強度和疲勞強度，并且具有不透水、不透氣、耐酸堿和電絕緣等性能。良好的性能，使其得到了廣泛的應(yīng)用。
(一)橡膠的組成
橡膠是以生膠為主要成分，添加各種配合劑和增強材料制成的。
生膠是指無配合劑、未經(jīng)硫化的天然或合成橡膠。生膠具有很高的彈性，但強度低，易產(chǎn)生變形；穩(wěn)定性差，如會發(fā)黏、變硬、溶于某些溶劑等。
配合劑用來改善橡膠的各種性能。常用配合劑有硫化劑、硫化促進劑、活化劑、填充劑、增塑劑、防老化劑、著色劑等。硫化劑用來使生膠的結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu)，從而使生膠變成具有一定強度、韌性、高彈性的硫化膠。硫化促進劑作用是縮短硫化時間，降低硫化溫度，改善橡膠性能�；罨瘎┯脕硖岣叽龠M劑的作用。填充劑用來提高橡膠的強度、改善工藝性能和降低成本。增塑劑用來增加橡膠的塑性和柔韌性。防老化劑用來防止或延緩橡膠老化，主要有胺類和酚類等防老化劑。
增強材料主要有纖維織品、鋼絲加工制成的簾布、絲繩、針織品等類型，以增加橡膠制品的強度。
(二)常用橡膠材料
橡膠根據(jù)原材料的來源可分為天然橡膠和合成橡膠。
1.天然橡膠
天然橡膠由橡膠樹上流出的乳膠提煉而成。天然橡膠具有較好的綜合性能，彈性高。有良好的耐磨性、耐寒性和工藝性能，電絕緣性好，價格低廉。但耐熱性差，不耐臭氧，易老化，不耐油。
天然橡膠廣泛用于制造輪胎、輸送帶、減振制品、膠管、膠鞋及其他通用制品。
2.合成橡膠
(1)丁苯橡膠 丁苯橡膠是應(yīng)用廣、產(chǎn)量最大的一種合成橡膠。它由丁二烯和苯乙烯共聚而成，其性能主要受苯乙烯的含量影響，隨著苯乙烯含量的增加，橡膠的耐磨性、硬度增大而彈性下降。丁苯橡膠比天然橡膠質(zhì)地均勻，耐磨性、耐熱性和耐老化性好。主要用于制造輪胎、膠板、膠布、膠鞋及其他通用制品，不適用于制造高速輪胎。
(2)丁基橡膠 丁基橡膠由異丁烯和少量異戊二烯低溫共聚而成。其氣密性極好，耐老化性、耐熱性和電絕緣性較高，耐水性好，耐酸堿、有很好的抗多次重復(fù)彎曲的性能。但強度低，易燃 不耐油。對烴類溶劑的抵抗力差。主要用于制造內(nèi)胎、外胎以及化工襯里、絕緣材料、防震動與防撞擊材料等。
(3)氯丁橡膠 氯丁橡膠由氯丁二烯以乳液聚合法而成。其物理、力學(xué)性能良好，耐油、耐溶劑性和耐老化性、耐燃性良好，電絕緣性差。主要用于制造電纜護套、膠管帶、膠黏劑及一般橡膠制品。
二、塑料
塑料密度小，耐腐蝕，有著良好的電絕緣性、耐磨和減摩性、消聲和隔熱性、加工性等。但強度、硬度低，耐熱性差，受熱易變形、易老化、易蠕變等。
(一)塑料的組成
塑料是以樹脂為主要成分，添加能改善性能的填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑、潤滑劑、發(fā)泡劑、著色劑、阻燃劑、防老化刑等制成的。
樹脂是相對分子質(zhì)量不固定的，在常溫下呈固態(tài)、半固態(tài)或流動態(tài)的有機物質(zhì)，在塑料中起膠黏各組分的作用，占塑料的40％-100％，如聚乙烯、尼龍、聚氯乙烯、聚酰胺、酚醛樹脂等，大多數(shù)塑料以所用樹脂命名。填充劑主要起增強作用，可以使塑料具有所要求的性能。增塑劑用來增加樹脂的塑性和柔韌性。穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定刑和光穩(wěn)定劑，可提高樹脂在受熱、光、氧作用時的穩(wěn)定性。潤滑劑用來防止塑料黏著在模具或其他設(shè)備上。固化劑能將高分子化合物由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。發(fā)泡劑是受熱時會分解，放出氣體的有機化合物，用于制備泡沫塑料等。
(二)常用塑料
塑料按受熱時的性質(zhì)可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料受熱時軟化或熔融，冷卻后硬化，并可反復(fù)多次進行。它包括乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚四氟乙烯等。熱固性塑料在加熱、加壓并經(jīng)過一定時間后即固化為不溶、不熔的堅硬制品，不可再生。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂等。
塑料按功能和用途可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。通用塑料是指產(chǎn)量大、用途廣、價格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75％以上。工程塑料是指具有較高性能，能替代金屬用于制造機械零件和工程構(gòu)件的塑料。主要有聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。特種塑料是指具有特殊性能的塑料，如導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。
三、陶瓷
傳統(tǒng)的陶瓷材料是黏土、石英、長石等硅酸鹽類材料，而現(xiàn)代陶瓷材料是無機非金屬材料的統(tǒng)稱。按原料可分為普通陶瓷(硅酸鹽材料)和特種陶瓷(人工合成材料)。按用途可分為日用陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷等。拉性能可分為高強度陶瓷、高溫陶瓷、耐磨陶瓷、耐酸陶瓷、壓電陶瓷、光學(xué)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、磁性陶瓷等。
陶瓷材料具有極高的硬度、優(yōu)良的耐磨性，彈性模量高、剛度大，抗拉強度很低但抗壓強度很高，塑性、韌性低，脆性大，在室溫下幾乎沒有塑性，難以進行塑性加工。陶瓷的熔點很高，大多在2000℃以上，因此具有很高的耐熱性能；線脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性差。陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性高，抗氧化性優(yōu)良，對酸、堿、鹽具有良好的耐腐蝕性。大多數(shù)陶瓷具有高電阻率，少數(shù)陶瓷具有半導(dǎo)體性質(zhì)。許多陶瓷具有特殊的性能，如光學(xué)性能、電磁性能等。
四、復(fù)合材料
由兩種或兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)結(jié)合起來而得到的一種多相固體材料稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料不僅具有各組成材料的優(yōu)點，而且還具有單一材料無法具備的優(yōu)越的綜合性能。故而復(fù)合材料發(fā)展迅速，在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
(一)復(fù)合材料的分類和性能
復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的，通常分成兩個基本組成相；一是連續(xù)相，稱為基體相，主要起粘接和固定作用；另一相是分散相，稱為增強相，主要起承受載荷作用。復(fù)合材料按基體材料可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等；按增強材料的類型和形態(tài)可分為纖維增強復(fù)合材料、顆粒增強復(fù)合材料、疊層復(fù)合材料、骨架復(fù)合材料、涂層復(fù)合材料等。
復(fù)合材料具有高的比強度、比模量(彈性模量與密度之比)和疲勞強度性能好，斷裂安全性高，抗沖擊性差，橫向強度較低。
(二)常用復(fù)合材料
1.樹脂基復(fù)合材料
樹脂基復(fù)合材料是將樹脂浸到纖維和纖維織物上固化而制成。在成型模具上涂樹脂、鋪織物，然后固化而成。
(1)玻璃纖維增強塑料 又稱為玻璃鋼，基體相為樹脂，分散相為玻璃纖維。根據(jù)樹脂的性質(zhì)可分為熱固性玻璃鋼和熱塑性玻璃鋼。熱固性玻璃鋼密度小、強度高、耐蝕性好、絕緣好、絕熱性好、吸水性低、防磁、彈性模量低、剛度差、耐熱性低。熱塑性玻璃鋼強度比熱固性玻璃低，但韌性、低溫性能良好，線脹系數(shù)低。玻璃鋼主要用于制造儀表盤、耐酸堿油的容器、管道，冷卻塔等。
（2）碳纖維增強塑料 基體相為樹脂，分散相為碳纖維。碳纖維增強塑料密度小，比強度、比模量高，抗疲勞性、減摩耐磨性、耐蝕性、耐熱性優(yōu)良，垂直纖維方向的強度、剛度低。在化工行業(yè)主要用于容器、管道。
（3）石棉纖維增強塑料 基體材料主要有酚醛、尼龍、聚丙烯樹脂等，分散相為石棉纖維�；瘜W(xué)穩(wěn)定好和電絕緣性良好，主要用于汽車制動件、閥門、導(dǎo)管、密封件、化工耐蝕件、隔熱件、電絕緣件、耐熱件等。
2.金屬基復(fù)合材料
金屬基復(fù)合材料是將金屬與增強材料利用一定的工藝均勻混合在一起而制成，基體相為金屬。常用的基體金屬有鋁、鈦、鎂等；常用的纖維增強材料有硼纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維等，顆粒增強材料 有碳化硅、氧化鋁、碳化鈦等。
金屬基復(fù)合材料具有高的強度、彈性模量、耐磨性、沖擊韌性，好的耐熱性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，不易燃，不吸潮，尺寸穩(wěn)定，不老化等優(yōu)點，大大擴展了金屬材料的應(yīng)用范圍。但密度較大，成本較高，有的材料工藝復(fù)雜。
3.陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基復(fù)合材料是將陶瓷與增強材料利用一定的工藝均勻混合在一起而制成，基體相為陶瓷，常用的增強材料有氧化鋁、碳化硅、金屬等。
陶瓷具有耐高溫、耐磨、耐蝕、高抗壓強度和彈性模量等優(yōu)點，但脆性大、抗彎強度低。但陶瓷基復(fù)合材料的韌性、抗彎強度都大大提高。
