Dựa vào cấu tạo, tính chất; người ta phân loại vật liệu phi kim loại thường dùng trong ngành cơ khí như hình:

Hình 1. Phân loại vật liệu phi kim loại

 

a. Tính chất cơ học

– Vật liệu phi kim loại có tính đàn hồi nhưng không có tính dẻo.

– So với vật liệu kim loại và hợp kim, vật liệu phi kim loại mềm hơn, ngoại trừ kim cương.

b. 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, do đó chúng không hỗ trợ dẫn nhiệt và điện.

– Ở nhiệt độ phòng, các vật liệu phi kim loại có thể được tìm thấy ở thể rắn hoặc thể khí, ngoại trừ bromine là phi kim duy nhất có ở thể lỏng.

– Các vật liệu phi kim loại được đun sôi và nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.

c. Tính chất hoá học

– Vật liệu phi kim loại không bị oxi hoá, không bị ăn mòn trong các môi trường acid, muối,…

– Tuy nhiên theo thời gian, chất lượng của vật liệu phi kim sẽ bị 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,…

d. Tính công nghệ

– Chất dẻo được gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau như đùn, đúc phun, thổi ép,… tuỳ theo từng loại vật liệu.

– Công nghệ đùn thường dùng cho loại vật liệu nhiệt dẻo, cao su; công nghệ đúc phun dùng cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su; công nghệ đúc thổi dùng cho nhựa nhiệt dẻo.

a. Nhựa nhiệt dẻo

Nhựa nhiệt dẻo là hợp chất cao phân tử (hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản).

 

– Nhựa nhiệt dẻo là một loại nhựa chảy mềm thành 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, ít bị hoả chất tác dụng, dễ pha màu, dễ gia công và có khả năng chế biến lại.

– Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt dẻo được dùng để chế tạo bánh răng, ổ trượt, bu lông, ốc vít nhựa trong một số máy móc như thiết bị kéo sợi,…

Hình 2. Nhựa nhiệt dẻo

 

b. Nhựa nhiệt rắn

Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử. Nhựa nhiệt rắn hoá rắn ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công.

 

– Nhựa nhiệt rắn không thể nóng chảy hay hoà tan trở lại được nữa, không có khả năng tái chế lại (do nhiệt độ nóng chảy cao).

– 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 bánh răng, ổ trượt, thanh nẹp chịu nhiệt của các loại bếp, lò điện; vỏ tàu thuyền, ô tô; ống dẫn hoá chất, bể chứa hoá chất; các chi tiết trong và trên máy bay (cửa, cánh quạt, khoang hàng, cánh đuôi).

Hình 3. Nhựa nhiệt rắn

 

c. Cao su

Cao su là hợp chất cao phân tử. Cao su gồm 2 loại: cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo. Cao su thiên nhiên thường được chế biến từ nhựa cây cao su, còn cao su nhân tạo thường được chế biến từ than đá, dầu mỏ.

 

– Cao su là loại vật liệu có tính đàn hồi cao, độ giãn dài khi kéo đạt tới 700% đến 800%, khả năng giảm chấn động tốt, độ cách nhiệt, cách âm cao.

– Trong ngành cơ khí, cao su được dùng làm săm lốp, ống dẫn, các phần tử đàn hồi của khớp, trục, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện,…

Hình 4. Cao su

 

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

a. 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.

b. 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.

c. 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.