10章 建筑塑料與膠粘劑

1、建筑工程系建筑工程系 10章建筑塑料與膠粘劑章建筑塑料與膠粘劑 塑料在建筑中大部分是用于非結(jié)構(gòu)材料。僅 有一小部分用于制造承受輕荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 如塑料波形瓦、候車(chē)棚、商亭、儲(chǔ)水塔罐、充 氣結(jié)構(gòu)等。然而更多的是與其他材料復(fù)合使用， 可以充分發(fā)揮塑料的特性，如用作電線的被覆 絕緣材料、人造板的貼面材料、有泡沫塑料夾 心層的各種復(fù)合外墻板、屋面板等。 建筑工程系建筑工程系 11 建筑塑料與膠粘劑建筑塑料與膠粘劑 11.1 塑料的組成、性能及分類(lèi)塑料的組成、性能及分類(lèi) 11.2 常用的建筑塑料常用的建筑塑料 11.3 塑料粘結(jié)劑塑料粘結(jié)劑 建筑工程系建筑工程系 11.1 塑料的組成、性能及分類(lèi)塑料的

2、組成、性能及分類(lèi) 合成樹(shù)脂是有機(jī)高分子化合物，它是由低分 子量的有機(jī)化合物(又稱(chēng)單體)經(jīng)加聚反應(yīng)或縮聚 反應(yīng)而制得。 合成樹(shù)脂在塑料中起膠粘作用，通過(guò)它把其 他成分牢牢膠結(jié)在一起，使其具有加工成型性能。 11.1.1 塑料的組成塑料的組成 11.1.1.1 合成樹(shù)脂合成樹(shù)脂 建筑工程系建筑工程系 (1)加聚合成樹(shù)脂 許多烯類(lèi)及其衍生物單體在一定反應(yīng)條件下， 其中不飽和鍵(如雙鍵)有一個(gè)斷開(kāi)，相互聚合成 鏈狀高分子物質(zhì)。 加聚反應(yīng)所得的高聚物一般為線型分子。建 筑塑料常用的加聚合成樹(shù)脂有聚氯乙烯(PVC)、 聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)等。 建

3、筑工程系建筑工程系 (2)縮聚合成樹(shù)脂 在一定反應(yīng)條件下，由兩種或兩種以上單體， 通過(guò)縮合反應(yīng)形成高分子化合物。如縮聚酚醛樹(shù) 脂是由苯酚和甲醛兩種單體縮聚而成。 縮聚反應(yīng)所得的高聚物可以是線型的，可以 是體型的(三度空間許多分子交聯(lián))。建筑塑料常 用的縮聚樹(shù)脂有酚醛樹(shù)脂(PF)、脲醛樹(shù)脂(DF)、 環(huán)氧樹(shù)脂(EP)及聚酯樹(shù)脂等。 建筑工程系建筑工程系 填充料按其化學(xué)組成不同分有機(jī)填充料(如木 粉、棉布、紙屑)和無(wú)機(jī)填充料(如石棉、云母、 滑石粉、石墨、玻璃纖維)。按形狀可分粉狀和纖 維狀。 不同填料不僅可以提高塑料強(qiáng)度和硬度，增 加化學(xué)穩(wěn)定性，而且由于填充料價(jià)格低于合成樹(shù) 脂，因而可以節(jié)約樹(shù)脂

4、、降低成本。 一般填充料摻量可達(dá)20%50%。 11.1.1.2 填充料填充料 建筑工程系建筑工程系 (1)增塑劑 增塑劑能增加塑料的可塑性，減少脆性，使 其便于加工，并能使制品具有柔軟性。對(duì)增塑劑 的要求是：應(yīng)能與合成樹(shù)脂均勻混合在一起，并 具有足夠的耐光、耐大氣、耐水穩(wěn)定性。 常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、 樟腦和二苯甲酮等。 11.1.1.3 其他添加劑其他添加劑 建筑工程系建筑工程系 (2)穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑可以增強(qiáng)塑料的抗老化能力。穩(wěn)定劑 應(yīng)能耐水、耐油、耐化學(xué)藥品并與樹(shù)脂相溶。常 用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽、鉛化合物、環(huán)氧化合物 (3)潤(rùn)滑劑 塑料在加工成型時(shí)，加入潤(rùn)滑劑，可以防止

5、 粘模，并使塑料制品光滑。 常用的潤(rùn)滑劑有油酸、硬脂酸、硬脂酸的鈣 鹽和鎂鹽。塑料中潤(rùn)滑劑一般用量為0.5%1.5% 建筑工程系建筑工程系 (4)著色劑 為使塑料具有各種顏色，可摻有機(jī)染料或無(wú) 機(jī)染料。 對(duì)著色劑的要求是：色澤鮮明、著色力強(qiáng)、 分散性好、與塑料結(jié)合牢靠、不起化學(xué)反應(yīng)、不 變色。 常用的顏料有酞菁藍(lán)、聯(lián)苯胺黃、甲苯胺紅 和苯胺黑等。 建筑工程系建筑工程系 (5)其他添加劑 為了滿足塑料某些特殊要求還需加入的各種 助劑。如加入異氰酸酯發(fā)泡劑，可制成泡沫塑料； 加入適量的銀、銅等金屬微粒，可得導(dǎo)電塑料； 在組分中加進(jìn)一些磁鐵末，可制成磁性塑料；加 入阻燃劑三水合氧化鋁可降低塑料制品的

6、燃燒速 度，并具有自熄性。 建筑工程系建筑工程系 (1)優(yōu)良的加工性能 (2)密度小、比強(qiáng)度高 (3)耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良 (4)電絕緣性好 (5)耐水性、耐水蒸氣性能好 (6)裝飾性、耐磨性好 另外塑料還具有耐光性、隔聲、隔熱，有的 塑料還具有彈性。 11.1.2 塑料的性能塑料的性能 建筑工程系建筑工程系 11.1.3.1 熱塑性塑料熱塑性塑料 熱塑性塑料加熱呈現(xiàn)軟化，逐漸熔融，冷卻 后又凝結(jié)硬化，這一過(guò)程能多次重復(fù)進(jìn)行。因此 熱塑性塑料制品可以再生利用。 常用的熱塑性塑料由聚氯乙烯、聚苯乙烯、 聚酰胺、聚丙烯等樹(shù)脂制成。 11.1.3 塑料的分類(lèi)塑料的分類(lèi) 建筑工程系建筑工程系 熱固性塑料

7、一經(jīng)固化成型，受熱也不會(huì)變軟 改變形狀，所以只能塑制一次。 屬于這類(lèi)塑料的有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不 飽和聚酯、聚硅醚樹(shù)脂等制成的塑料。 11.1.3.2 熱固性塑料熱固性塑料 建筑工程系建筑工程系 11.2 常用的建筑塑料常用的建筑塑料 PVC是聚氯乙烯樹(shù)脂加某些增塑劑、潤(rùn)滑劑、 填料、著色劑等塑制或壓鑄而成。 (1)硬質(zhì)聚氯乙烯塑料(硬PVC) 硬質(zhì)PVC表觀密度為1.381.43g/cm3，機(jī)械強(qiáng) 度高，介電性能優(yōu)良，耐酸堿性特強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定 性、耐油性及抗老化性也較好。 11.2.1 熱塑性塑料熱塑性塑料 11.2.1.1 聚氯乙烯塑料（聚氯乙烯塑料（PVC） 建筑工程系建筑工程系 缺點(diǎn)是

8、抗沖擊性較差，使用溫度低(60以 下)，線膨脹系數(shù)大，成型加工性不好。 (2)軟質(zhì)聚氯乙烯塑料(軟PVC) 軟質(zhì)PVC材質(zhì)較軟，耐摩擦、耐撓曲，具有 一定彈性，吸水性低，沖擊韌性較硬質(zhì)PVC低， 易于加工成型。耐寒性、大氣穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定 性好，破斷時(shí)伸長(zhǎng)率較高。 缺點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度較低，使用溫度 低(在-1555之間)。 建筑工程系建筑工程系 按其聚合方法不同，可分高壓、中壓、低壓 三種。 聚乙烯塑料表觀密度較小，有良好的耐低溫 性(-70)和耐化學(xué)腐蝕性，有突出的電絕緣性和 耐輻射性，同時(shí)耐磨性、耐水性均較好。其缺點(diǎn) 是機(jī)械強(qiáng)度不高，質(zhì)較軟；線型收縮率大；易燃， 燃燒時(shí)火焰呈藍(lán)色，并

9、且熔融滴落，導(dǎo)致火焰蔓 延，因此通常須加阻燃劑改善其耐燃性。 聚乙烯塑料主要用于化工耐腐蝕管道，用于 配制多種涂料，也可作防水、防潮材料。 11.2.1.2 聚乙烯塑料（聚乙烯塑料（PE） 建筑工程系建筑工程系 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)系由甲基丙烯酸 甲酯單體加入引發(fā)劑、增塑劑聚合而成，密度 1.181.19g/cm3。 聚甲基丙烯酸甲酯塑料質(zhì)輕，機(jī)械強(qiáng)度高， 不易破碎，耐水性及電絕緣性良好；但耐磨性差， 表面易發(fā)毛，光澤難以保持，易燃燒，易溶于有 機(jī)溶劑。 建筑工程中它可制成板材、管材、穹形天窗、 浴缸和室內(nèi)隔斷等。 11.2.1.3 聚甲基丙烯酸甲酯塑料（有機(jī)玻璃）聚甲基丙烯酸甲酯塑料

10、（有機(jī)玻璃） 建筑工程系建筑工程系 尼龍PA是某些氨基酸的縮聚物，或是二元酸 與二元胺的縮聚物。常用的品種有尼龍6、尼龍 66、尼龍610及尼龍1010等。它們都是線型結(jié)構(gòu) 的高聚物。 尼龍塑料突出的性能是摩擦系數(shù)小，抗拉伸， 耐磨性、耐油性良好。缺點(diǎn)是熱膨脹大，吸水性 高，對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酚類(lèi)等抗蝕力低。 現(xiàn)將建筑中常用的熱塑性塑料的鑒別方法列 于表12.1。 11.2.1.4 聚酰胺塑料（尼龍聚酰胺塑料（尼龍PA） 建筑工程系建筑工程系 表表11.1 筑工程中常用熱塑性塑料的簡(jiǎn)易識(shí)別方法筑工程中常用熱塑性塑料的簡(jiǎn)易識(shí)別方法 塑料名稱(chēng) 識(shí)別方法 燃燒難易 離火后 是否自 熄 火焰狀態(tài) 燃后塑料

11、 變形情況 燃燒氣味 聚苯乙烯(PS)易 繼續(xù)燃 燒 橙黃色、濃黑 煙炭束 軟化、起 泡 特殊苯乙烯、 單體味 聚乙烯(PE)易 繼續(xù)燃 燒 上端黃色、下 端藍(lán)色 熔融、滴 落 石蠟燃燒的 氣味 聚氯乙烯(PVC)難 離火即 滅 黃色、下端綠 色、白煙 軟化刺激性酸味 聚丙烯(PP易 繼續(xù)燃 燒 上端黃色、下 端藍(lán)色、少 量黑煙 熔融、滴 落 石油味 建筑工程系建筑工程系 塑料名稱(chēng) 識(shí)別方法 燃燒難易 離火后 是否自 熄 火焰狀態(tài) 燃后塑料 變形情況 燃燒氣味 聚甲醛(POM)易 繼續(xù)燃 燒 上端黃色、下 端藍(lán)色 熔融、滴 落 強(qiáng)烈刺激的 甲醛味魚(yú)腥 臭味 尼龍(PA)慢慢燃燒 慢慢熄 滅 藍(lán)

12、色、上端黃 色 熔融、滴 落、起泡 羊毛、指甲 燃焦氣味 聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA) 易 繼續(xù)燃 燒 淺藍(lán)色、頂端 白色 融化、起 泡 強(qiáng)烈花果臭 味腐爛蔬菜 臭味 建筑工程系建筑工程系 11.2.2.1 酚醛塑料酚醛塑料 酚醛塑料是酚醛樹(shù)脂加填料制成的。 酚醛樹(shù)脂俗稱(chēng)電木膠，以這種樹(shù)脂為主要原 料的壓塑粉稱(chēng)電木粉。酚醛樹(shù)脂含有極性羥基， 故它在熔融或溶解狀態(tài)下，對(duì)纖維材料膠合能力 很強(qiáng)。以紙、棉布、木片、玻璃布等為填料可以 制成強(qiáng)度很高的層壓塑料。 酚醛塑料常用的填料有紙漿、木粉、玻纖和 石棉等，填料不同，酚醛塑料性能亦不同。 11.2.2 熱固性塑料熱固性塑料 建筑工程系建筑工程系 環(huán)

13、氧樹(shù)脂是由二酚基丙烷(雙酚A)及環(huán)氧氯 丙烷在氫氧化鈉催化作用下縮合而成。本身不會(huì) 硬化，必須加入固化劑，經(jīng)室溫放置或加熱處理 后，才能成為不溶(熔)的固體。固化劑常用乙烯 多胺鄰苯二甲酸酐。 環(huán)氧樹(shù)脂突出的性能是與各種材料有很強(qiáng)的 粘結(jié)力，能夠牢固地粘結(jié)鋼筋、混凝土、木材、 陶瓷、玻璃和塑料等。經(jīng)固化的環(huán)氧樹(shù)脂具有良 好的機(jī)械性能、電化性能、耐化學(xué)性能。 11.2.2.2 環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧樹(shù)脂（EP） 建筑工程系建筑工程系 11.2.3.1 塑料門(mén)窗塑料門(mén)窗 隨著建筑塑料工業(yè)的發(fā)展，全塑料門(mén)窗、噴 塑鋼門(mén)窗和鋼塑門(mén)窗將逐步取代木門(mén)窗、金屬門(mén) 窗，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 與其他門(mén)窗相比，塑料門(mén)窗

14、具有耐水、耐腐 蝕、氣密性、水密性、絕熱性、隔聲性、耐燃性、 尺寸穩(wěn)定性、裝飾性好，而且不需要粉刷油漆， 維修保養(yǎng)方便，節(jié)能效果顯著，節(jié)約木材、鋼材、 鋁材等優(yōu)點(diǎn)。 11.2.3 常用的建筑塑料制品常用的建筑塑料制品 建筑工程系建筑工程系 塑料管材與金屬管材相比，具有生產(chǎn)成本低， 容易模制；質(zhì)量輕，運(yùn)輸和施工方便；表面光滑， 流體阻力??；不生銹，耐腐蝕，適應(yīng)性強(qiáng)；韌性 好，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，能回收加工再利用等 優(yōu)點(diǎn)。 塑料管材按用途可分為受壓管和無(wú)壓管；按 主要原料可分為聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯 管、ABS管、聚丁烯管、玻璃鋼管等；還可分為 軟管和硬管等。 11.2.3.2 塑料管材及管

15、件塑料管材及管件 建筑工程系建筑工程系 塑料壁紙可分三大類(lèi)：普通壁紙、發(fā)泡壁紙 和特種壁紙。 塑料地板與傳統(tǒng)的地面材料相比，具有質(zhì)輕、 美觀、耐磨、耐腐蝕、防潮、防火、吸聲、絕熱、 有彈性、施工簡(jiǎn)便、易于清洗與保養(yǎng)等特點(diǎn)，近 年來(lái)，已成為主要的地面裝飾材料之一。 其他塑料制品還有塑料飾面板、塑料薄膜等 也廣泛應(yīng)用于建筑工程及裝飾工程中。 11.2.3.3 其他常用塑料制品其他常用塑料制品 建筑工程系建筑工程系 11.3 塑料粘結(jié)劑塑料粘結(jié)劑 (1)粘料(即粘合物質(zhì)) 塑料粘結(jié)劑的主要性能是由粘料決定。粘料 包括熱固性樹(shù)脂(如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù) 脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等)和熱塑性樹(shù)脂(聚醋酸乙烯

16、酯、 聚乙烯醇縮醛類(lèi)酯、聚苯乙烯等)。 11.3.1 塑料粘結(jié)劑的組成、分類(lèi)塑料粘結(jié)劑的組成、分類(lèi) 11.3.1.1 塑料粘結(jié)劑的組成塑料粘結(jié)劑的組成 建筑工程系建筑工程系 (2)硬化劑和催化劑 加硬化劑的目的是為了使線型高分子化合物 與粘料交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)。加入催化劑可以加速高 分子化合物的硬化過(guò)程。 常用的硬化劑有胺類(lèi)、酸酐類(lèi)；催化劑有硫 化劑、硫化促進(jìn)劑。 建筑工程系建筑工程系 (3)填料 填料的加入，可增加粘結(jié)劑的稠度，使粘度 增大，并降低膨脹系數(shù)，減少收縮性，提高膠層 的沖擊韌性及其機(jī)械強(qiáng)度。 常用的填料有石棉粉、石英粉、滑石粉、氧 化鋁粉、金屬粉等。 所用填料要求干燥，必須磨細(xì)通過(guò)2

17、00目篩 孔，并經(jīng)烘干后，才能使用。 建筑工程系建筑工程系 (4)溶劑 在溶劑型粘結(jié)劑中，需用有機(jī)溶劑來(lái)溶解粘 劑，調(diào)節(jié)粘結(jié)劑的粘度以便施工。常用的溶劑有 二甲苯、丁醇、丙酮、酒精等。 (5)其他外加劑 為滿足某些特殊要求，在塑料粘結(jié)劑中還須 加入某些附加劑。如增塑劑、防霉劑、防腐劑、 穩(wěn)定劑等，以使粘結(jié)劑增強(qiáng)、防霉、防腐、穩(wěn)定。 建筑工程系建筑工程系 通常將塑料粘結(jié)劑分為結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑和非結(jié)構(gòu) 粘結(jié)劑兩類(lèi)。前者主要為熱固性樹(shù)脂，用于膠結(jié) 受力或次受力結(jié)構(gòu)；后者主要為熱塑性樹(shù)脂，用 于膠結(jié)受力小的構(gòu)件或用作定位。 11.3.1.2 塑料粘結(jié)劑的分類(lèi)塑料粘結(jié)劑的分類(lèi) 建筑工程系建筑工程系 11.3.

18、2.1 聚乙烯醇縮甲醛粘結(jié)劑（聚乙烯醇縮甲醛粘結(jié)劑（107膠）膠） 該粘結(jié)劑是以聚乙烯醇與甲醛在酸性介質(zhì)中 進(jìn)行縮合反應(yīng)而得到的一種透明的水溶性膠體， 無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒，具有良好的粘結(jié)性能，是一 種應(yīng)用最廣泛的粘結(jié)劑。 建筑工程中可以用作墻布、墻紙、玻璃、木 材、水泥制品的粘結(jié)劑。用107粘結(jié)劑配制的聚 合砂漿可用于貼瓷磚、馬賽克等，且可提高粘結(jié) 強(qiáng)度。 11.3.2 常用的塑料粘結(jié)劑常用的塑料粘結(jié)劑 建筑工程系建筑工程系 白乳膠是由醋酸與乙炔合成醋酸乙烯，再經(jīng) 乳液聚合而制成的一種乳白色、具有酯類(lèi)芳香的 乳狀液體。 白乳膠的優(yōu)點(diǎn)是配制方便，固化較快，粘結(jié) 強(qiáng)度高，耐久性好，不易老化；缺點(diǎn)是耐水性、 耐熱性差。建筑工程中廣泛用于粘結(jié)墻紙、木材。 與水泥混合、配制的“乳液水泥”，用于粘結(jié)混 凝土、玻璃及金屬等。 11.3.2.2 聚醋酸乙烯粘結(jié)劑（白乳膠）聚醋酸乙烯粘結(jié)劑（白乳膠） 建筑工程系建筑工程系 這類(lèi)粘結(jié)劑具有粘結(jié)強(qiáng)度高、韌性好、耐熱、 耐酸堿、耐水及其他有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)氧樹(shù)脂 用不同的硬化劑、增塑劑、稀釋劑、填料可以配 制室溫硬化環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，如SY-01粘結(jié)劑； 加熱硬化環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，如鄰苯二甲酸酐環(huán) 氧樹(shù)脂粘結(jié)劑；水下環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，如801