高分子材料-高分子建筑材料的基本性能（建筑材料）

建筑材料

高分子建筑材料的基本性能高分子建筑材料是以聚合物為基礎(chǔ)、配以適當(dāng)?shù)闹鷦┲婆涠傻?、多?shù)以產(chǎn)品的形式在建筑現(xiàn)場使用的材料。其主要形式有塑料制品、橡膠制品、涂料、粘結(jié)劑和密封劑、玻璃鋼、防水材料、裝飾材料等。因此，高分子建筑材料是一類產(chǎn)品形式多樣、性能范圍很寬(從柔軟的橡膠狀到堅硬的結(jié)構(gòu)材料)、適用面很廣的建筑材料。建筑物通過使用高分子材料，可以獲得更好的使用性能、裝飾性能和耐久性能，可以達到更好的節(jié)能效果。高分子建筑材料第一節(jié)高分子建筑材料的基本性能第二節(jié)高分子建筑材料和制品第一節(jié)高分子建筑材料的基本性能一、什么是高分子？二、高分子材料的基本組成三、高分子材料的基本性能四、高分子材料的分類五、建筑上常用的高分子材料六、高分子材料的建筑特性一、什么是高分子材料？一般把分子量低于1000或1500的化合物稱作低分子化合物；分子量在10000以上的化合物稱作高分子化合物(簡稱高分子)；介于其間的是分子量中等的化合物。高分子一般又稱作聚合物(或高聚物)，兩詞往往相互混用。因為常用的高分子雖然分子量高達幾萬到幾百萬，但它們絕大多數(shù)是由分子結(jié)構(gòu)簡單、分子量很小的小分子(通常稱為單體)通過聚合反應(yīng)而生成的。一、什么是高分子材料？例如聚乙烯由乙烯(CH2=CH2，分子量為28)聚合而成，分子量在10000～35000，而超高分子量聚乙烯的分子量可高達500000。聚合反應(yīng)—由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)。加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)高分子材料的分類按產(chǎn)源分：天然高分子材料木材、天然橡膠、瀝青等合成高分子材料塑料、橡膠、化學(xué)纖維高分子材料的分類按加熱時的性質(zhì)分熱塑性聚合物熱固性聚合物受熱時的特點受熱時軟化，冷卻后固化。此過程可以反復(fù)進行。成型前分子量較低，經(jīng)加工后固化成型為制品，再受熱則制品破壞。此過程不可逆。性能差異密度、熔點較低；耐熱性較差；剛度?。坏箾_擊韌性較好。密度。熔點較高；耐熱性較好；剛度大；但質(zhì)地硬脆。二、高分子材料的基本組成1．聚合物聚合物，或稱之為樹脂，是高分子材料中最主要的成分，起著膠結(jié)劑的作用，它可將其他添加劑膠結(jié)在一起組成一種性能穩(wěn)定的材料整體。在多組分塑料中，合成樹脂往往要占到30％以上。2、穩(wěn)定劑聚合物在加工成型及其制品的使用過程中，由于受熱、光、氧的作用，會過早地發(fā)生降解、交聯(lián)等現(xiàn)象，造成顏色變深、性能降低。加入穩(wěn)定劑可起到提高塑料制品質(zhì)量、延長使用壽命的作用。例如，抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑。3．增塑劑增塑劑一般是高沸點的液體或低熔點的固體有機化合物，可提高聚合物在高溫加工條件下的可塑性，增加塑料制品在使用條件下的彈性和韌性，改善塑料的低溫脆性。增塑劑主要用于聚氯乙烯，可以將聚氯乙烯加工成半硬質(zhì)到柔軟的制品，例如塑料地板和聚氯乙烯防水卷材等。4.填充劑和增強劑5.固化劑和固化促進劑6.發(fā)泡劑和發(fā)泡促進劑7.阻燃劑8.著色劑9.抗靜電劑10.其他助劑三、高分子材料的基本性能1.聚合物結(jié)構(gòu)高分子材料是以聚合物為主要成分的材料，而聚合物是以結(jié)構(gòu)簡單的小分子通過化學(xué)鍵重復(fù)連接而成的。隨著重復(fù)結(jié)構(gòu)單元增多，分子量逐漸增大超過某一臨界值，材料將表現(xiàn)出與其基本結(jié)構(gòu)相同的小分子材料完全不同的性能，體現(xiàn)了量變到質(zhì)變基本規(guī)律。2．聚合物的基本性能

(1)聚合物的物理狀態(tài)在室溫下，一般凝聚成固體，隨分子結(jié)構(gòu)和排列規(guī)整性不同，可能成為結(jié)晶聚合物或無定型聚合物。沒有明顯的熔點，而只有一熔融范圍。(2)聚合物的力學(xué)性能聚合物力學(xué)性能的最大特點是高彈性和粘彈性。

高彈性是聚合物大分子長鏈的柔性和分子鏈的纏結(jié)在性能上的表現(xiàn)。其彈性變形大，可高達1000％，而一般金屬材料的彈性變形不超過1％。高彈態(tài)聚合物的模量小，只有105～106MPa，而一般金屬材料的模量高達1010～1011MPa。聚合物的粘彈性是指聚合物材料不但具有彈性材料的一般特性，同時還具有粘性流體的一些特征。聚合物的粘彈性表現(xiàn)在它有突出的力學(xué)松弛現(xiàn)象，如應(yīng)力松弛、蠕變、動態(tài)力學(xué)損耗行為等。正是聚合物分子運動的松弛本質(zhì)及其隨溫度的變化才造成了聚合物具有獨特的力學(xué)狀態(tài)。因此，描述聚合物的力學(xué)行為時，必須同時考慮應(yīng)力、應(yīng)變、時間和溫度4個參數(shù)。拉伸應(yīng)力一應(yīng)變試驗是評價材料力學(xué)行為的重要手段。由于聚合物材料品種繁多，它們的應(yīng)力一應(yīng)變曲線表現(xiàn)各異。如果按照拉伸過程中屈服點的表現(xiàn)、伸長率大小及其斷裂情況，大致可以分為5種類型。它們是：①軟而弱，②硬而脆，③硬而強，④軟而韌，⑤硬而韌，見圖9—3。(3)聚合物材料的耐熱性能與無機材料相比，聚合物耐熱性一般較差。耐熱性包括兩方面，一是保持使用性能的最高溫度，二是分解(化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的)溫度。

(4)聚合物材料的耐腐蝕性能與無機材料相比，聚合物材料的耐腐蝕性能很好。(5)聚合物材料的耐老化性能聚合物材料受外界條件影響，性能逐漸變壞、質(zhì)量下降的過程為老化。光、熱、力、氧、臭氧以及其他化學(xué)介質(zhì)在一定條件下將引起聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致聚合物的降解，表現(xiàn)為聚合物材料變軟發(fā)粘，強度降低，或者變硬發(fā)脆，失去彈性。實際上，許多建筑塑料制品(如門窗和管材)的使用壽命完全可以和其他材料相比，其耐久性甚至高于傳統(tǒng)材料，在德國，最早使用的塑料門窗已經(jīng)超過了50年。四、高分子材料的分類合成樹脂(塑料)、合成橡膠和合成纖維通稱為三大合成材料。這是根據(jù)高分子材料的用途來對它們進行分類的。塑料通常指常溫下表現(xiàn)為堅硬的高分子材料，橡膠指常溫下表現(xiàn)為軟而有彈性的高分子材料，而合成纖維顯然是指以纖維形態(tài)應(yīng)用的高分子材料。四、高分子材料的分類作為聚合物材料，它們?nèi)咧畣柕膮^(qū)分并不是明顯的。許多聚合物，既可以作為塑料，也能作為纖維使用，例如聚丙烯(丙綸)、聚酯(滌綸)、聚酰胺(尼龍)等等。同一種聚合物，由于使用助劑不同，既可以做成橡膠一樣有很好彈性的材料，又可以做成像塑料一樣堅硬的材料，例如聚氯乙烯(PVC)，是門窗和管材的主要原料，也常常用于制造柔軟的防水卷材。除了上述三類，高分子還常用作涂料和粘結(jié)劑。五、建筑上常用的高分子材料1.熱塑性塑料（1）聚氯乙烯----PVC（2）聚烯烴----聚乙烯、聚丙烯、（3）苯乙烯類聚合物----聚苯乙烯、ABS塑料（4）丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類聚合物（5）聚醋酸乙烯酯及其共聚物和衍生物（6）聚碳酸酯（7）聚酰胺（尼龍）高分子材料的分類按產(chǎn)源分：按加熱時的性質(zhì)分熱塑性聚合物熱固性聚合物受熱時的特點受熱時軟化，冷卻后固化。此過程可以反復(fù)進行。成型前分子量較低，經(jīng)加工后固化成型為制品，再受熱則制品破壞。此過程不可逆。性能差異密度、熔點較低；耐熱性較差；剛度?。坏箾_擊韌性較好。密度。熔點較高；耐熱性較好；剛度大；但質(zhì)地硬脆。天然高分子材料木材、天然橡膠、瀝青等合成高分子材料塑料、橡膠、化學(xué)纖維五、建筑上常用的高分子材料2.熱固性塑料（1）不飽和聚酯（2）環(huán)氧樹脂（3）聚氨酯（4）氨基塑料（5）有機硅樹脂五、建筑上常用的高分子材料3.天然高分子衍生物水溶性纖維素衍生物和淀粉衍生物在建筑材料領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。這些高分子在干混砂漿領(lǐng)域幾乎成為必不可少的添加劑，它們主要用于改善砂漿的工作特性，顯著的緩凝作用，同時也能提高砂漿的粘結(jié)性能，并影響砂漿的耐水性能。主要水溶性纖維素醚的品種見表9—2。六、高分子材料的建筑特性1.密度小，比強度高；2.加工性能優(yōu)良3.裝飾性好4.耐腐蝕性好5.電絕緣