合成高分子材料

1、土木工程材料 Civil Engineering Materials 主講：李慶錄 蔣連接 李琳,7 合成高分子材料,學(xué)習(xí)知識點(diǎn)： 1、高分子材料的分類、特點(diǎn)。 2、高分子材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。 3、塑料的組成、塑料的分類、塑料的特性。 4、建筑塑料的常用品種。 教學(xué)要求： 1、了解合成高分子材料的性能特點(diǎn)。 2、了解建筑塑料的組成、分類、特點(diǎn)。 3、了解建筑工程中塑料的主要制品及應(yīng)用。,7 合成高分子材料,3、合成高分子防水材料,1、高分子材料的合成與分類,2、建筑塑料,4、建筑涂料,7.1 高分子材料的合成與分類,一、高分子材料 在有機(jī)化合物中，一般將分子量在103 104以上的化合物稱為高分

2、子化合物，高分子化合物有天然的和合成的兩大類。 以高分子化合物為主要成分的材料稱為高分子材料。棉織品、木材、天然橡膠等為天然高分子材料，塑料、化學(xué)纖維等為合成高分子材料。 二、高分子材料的特點(diǎn) 1、密度低比、強(qiáng)度高 高分子化合物的密度一般在（0.82.2）103kg/m3，為鋼材的1/81/4，混凝土的1/3，鋁的1/2。比強(qiáng)度多大于鋼材和混凝土，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)的材料。,7.1 高分子材料的合成與分類,二、高分子材料的特點(diǎn) 2、優(yōu)良的加工性能 高分子材料可用多種加工方法（擠出、壓鑄等）制成各種形狀不同的產(chǎn)品，加工方便，能耗低、效率高。 3、多功能性 高分子材料種類多，性能各異，可作為各種不同用

3、途的功能材料，如高強(qiáng)度材料、防水材料、保溫隔熱材料、耐腐蝕材料等。 4、裝飾性能好 可加工成為裝飾性能優(yōu)良的材料。 5、主要缺點(diǎn) 耐熱性差、易燃燒、易老化、彈性模量小、剛度差等。,7.1 高分子材料的合成與分類,三、高分子化合物的合成方法及命名 合成高分子化合物是由不飽和的低分子化合物（單體）聚合而成。 1、加成聚合（加聚） 加成聚合反應(yīng)是由許多相同或不同的單體（通常為烯類），在加熱或催化劑的作用下產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，使各個單體分子中的雙鍵打開，并且相互連接起來成為高聚物。如： 其中n代表單體數(shù)目，稱為聚合度，聚合度越高，分子量愈大。 加聚反應(yīng)得到的高聚物稱為聚合樹脂，多在其原料名稱前面冠以“聚”字

4、命名。一般為線型分子結(jié)構(gòu)，反應(yīng)過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物。常用的聚合樹脂有聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂等。,7.1 高分子材料的合成與分類,2、縮合聚合（縮聚） 縮合聚合反應(yīng)是由許多相同或不同的單體，在加熱或催化劑的作用下，逐步相互結(jié)合成高聚物，同時析出水、氨、醇等副產(chǎn)物?？s合反應(yīng)生成物的組成與原始單體完全不同，得到的高聚物可以是線型的或體型的。如：酚醛樹脂是由苯酚和甲醛兩種單體聚合而成，在不同的反應(yīng)條件下，可分別生成線型酚醛樹脂或體型酚醛樹脂，反應(yīng)過程中還生成水。 縮聚反應(yīng)得到的高聚物稱為縮合樹脂，多在其原料名稱后面加上“樹脂”字命名。常用的縮合樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚脂樹脂、三

5、聚氰胺甲醛樹脂及有機(jī)硅樹脂等。,7.1 高分子材料的合成與分類,四、聚合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1、聚合物大分子鏈的幾何形狀與性質(zhì) 線型結(jié)構(gòu)：線型結(jié)構(gòu)的高聚物分子間以分子間力結(jié)合在一起，具有強(qiáng)度較低、彈性模量較小、變形較大、耐熱性較差、耐腐蝕性較差的特點(diǎn)。線型結(jié)構(gòu)的樹脂可反復(fù)加熱軟化，冷卻硬化，故稱為熱塑性樹脂。 體型結(jié)構(gòu)：線型大分子以化學(xué)鍵交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)度較高、彈性模量較高、變形較小、耐熱性較好、塑性差，不溶不熔。體型結(jié)構(gòu)的樹脂僅在第一次加熱時軟化，分子間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)而固化，以后再加熱時不會軟化，故稱為熱固性樹脂。,7.1 高分子材料的合成與分類,2、聚合物的結(jié)晶 晶態(tài)高聚物：線型

6、結(jié)構(gòu)的高聚物一般為部分結(jié)晶，結(jié)晶所占的百分比稱為結(jié)晶度。結(jié)晶度越高，則密度、強(qiáng)度、硬度、耐熱性、折光系數(shù)越大。晶態(tài)高聚物一般為不透明或半透明的。 非晶態(tài)高聚物：體型結(jié)構(gòu)的高聚物均為非晶態(tài)高聚物，一般為透明的。,3、高聚物的變形與溫度 非晶態(tài)高聚物在不同的溫度條件下具有不同的形態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。 玻璃化溫度低于室溫的稱為橡膠，高于室溫的稱為塑料。,A玻璃態(tài)；C高彈態(tài)；E粘流態(tài)；B、D過渡態(tài)；Tb脆化溫度； Tg玻璃化溫度； Tf流動溫度； Td分解溫度；,7.2 建筑塑料,一、塑料的組成 1、合成樹脂：塑料的基本成分，決定塑料的性能，占塑料質(zhì)量的3060。 主要品種有：聚乙烯、聚氯乙稀

7、、聚苯乙烯、ABS共聚物、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、有機(jī)硅樹脂等。 2、填充料：作用是降低成本，提高強(qiáng)度和硬度及耐熱性，減少塑料制品的收縮。主要品種有：石粉、滑石粉、木粉、碳黑等。 3、增塑劑：降低塑料的粘流態(tài)溫度，增加塑料的塑性、韌性、柔順性，降低強(qiáng)度、硬度，使塑料具有較大的可塑性以利加工。主要品種有：鄰苯二甲酸丁脂、鄰苯二甲酸辛磷酸三甲酚脂、樟腦等。 4、固化劑：又稱硬化劑，主要作用是使線型高聚物交聯(lián)成體型高聚物，使塑料具有熱固性。根據(jù)樹脂品種選擇不同的固化劑。 5、著色劑：使塑料具有鮮艷的顏色，改善塑料的裝飾性。一般為有機(jī)或無機(jī)顏料。 6、穩(wěn)定劑：防止塑料老化而加入的少量物質(zhì)。常用

8、抗氧化劑、紫外線吸收劑等。,7.2 建筑塑料,建筑塑料中常用的合成樹脂的性能,7.2 建筑塑料,二、建筑塑料制品 1、塑料門窗 塑料門窗的主要原料為聚氯乙?。≒VC）樹脂。塑料門窗可分為全塑門窗、復(fù)合門窗。 塑料門窗與其他門窗相比，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、裝飾性好的特點(diǎn)，而且不需油漆，維護(hù)保養(yǎng)方便，節(jié)能效果明顯，是替代木門窗、金屬門窗、節(jié)約能源的重要途徑。,7.2 建筑塑料,2、塑料管材 塑料管材和金屬管材相比，具有質(zhì)輕、不生銹、不生苔、不積垢、管壁光滑、流體阻力小、安裝加工方便、節(jié)能等特點(diǎn)，在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。 塑料管材分為硬管和軟管。按主

9、要原料可分為聚氯乙稀管、聚乙烯管、ABS管、玻璃鋼管等。品種有：建筑排水管、雨水管、給水管、波紋管、電線穿線管、燃?xì)夤艿取?7.2 建筑塑料,3、塑料壁紙 壁紙是當(dāng)前使用最廣泛的墻面裝飾材料。塑料壁紙圖案變化多樣，色澤豐富多彩。通過印花、發(fā)泡等工藝，可仿制木紋、石紋、織物、瓷磚等，處理得當(dāng)，可以假亂真。 普通壁紙：在紙面上涂刷塑料面層而成。為增加裝飾效果，一般在紙面上印有圖案或壓出花紋。特點(diǎn)是耐水、可擦洗、價格低。 發(fā)泡壁紙：在紙面上涂刷發(fā)泡塑料面層。特點(diǎn)是立體感強(qiáng)、吸聲性能好，裝飾效果好，為提高強(qiáng)度，可用棉布、化纖布作底。,壁紙的最大特點(diǎn)就是可以隨時更新，經(jīng)常不斷改變居住空間的氣氛，常有新鮮

10、感。不愿經(jīng)常更換、怕麻煩，這是觀念的陳舊和落后。如果3-4年能更換一次,花不多的錢和時間,改變一下居室氣氛，無疑是一種很好的精神調(diào)節(jié)和享受。國外發(fā)達(dá)國家的家庭有的一年一換，有的一年換兩次，圣誕節(jié)、過生日都要換一下家中的壁紙。,7.2 建筑塑料,4、塑料地板 塑料地板與傳統(tǒng)地面相比，具有質(zhì)輕、美觀、耐磨、耐腐蝕、防潮、防霉、防火、吸聲、絕熱、有彈性、易清洗、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，以成為主要的地面裝飾材料。 塑料地板按樹脂材料分為聚氯乙稀塑料地板、聚乙烯塑料地板、聚丙烯塑料地板、氯乙烯醋酸乙烯塑料地板等。目前市場上大多數(shù)是聚氯乙稀塑料地板。 按形狀分為塊狀塑料地板和卷狀塑料地板。塊狀塑料地板可拼成不同色

11、彩的圖案，裝飾效果好，便于修補(bǔ)；卷狀地板施工速度快。 按質(zhì)地分為半硬質(zhì)和軟質(zhì)地板。半硬質(zhì)塑料地板具有成本低、尺寸穩(wěn)定、耐熱性能好、裝飾性能好、易于施工等特點(diǎn)使用最為廣泛。軟質(zhì)地板的彈性好，行走舒適，并有吸聲、隔熱、隔潮等優(yōu)點(diǎn)。 按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為單層和多層復(fù)合塑料地板。 按使用功能分為普通塑料地板、抗靜電地板、橡膠地板等。,7.2 建筑塑料,5、玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼） 玻璃纖維增強(qiáng)塑料是由合成樹脂將玻璃纖維或玻璃纖維布膠結(jié)而成的復(fù)合材料。合成樹脂用量一般為3040，常用的合成樹脂有酚醛樹脂、不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂等。玻璃鋼具有質(zhì)輕、耐水、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、裝飾性能好等特點(diǎn)。玻璃鋼主要制品為

12、波形瓦、管材、薄殼容器、浴缸面盆等。 6、塑料面板 可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)、軟質(zhì)三種。表面可印制圖案花紋。具有絕熱、吸聲、耐水、裝飾性好等特點(diǎn)，廣泛用于內(nèi)墻或吊頂裝修，家具貼面。 7、塑料薄膜 耐水、耐腐蝕、伸長率大、可印花、能與各種板材、紙張、纖維布粘結(jié)復(fù)合?？勺鳛槭覂?nèi)裝飾材料，也可用于防水材料、混凝土施工養(yǎng)護(hù)等。,7.3 合成高分子防水材料,二、建筑防水材料的作用 建筑防水質(zhì)量的好壞直接影響到人民的生活和工作環(huán)境的安定、安全以及建筑物的使用壽命。防水材料的性能和質(zhì)量以及施工質(zhì)量的好壞在建筑物防水功能中起著決定性的作用。,一、建筑防水材料的分類 1、防水卷材：熱塑性樹脂基防水卷材、橡膠基防水卷材

13、、樹脂橡膠共混防水卷材。 2、防水密封材料：樹脂基密封材料、橡膠基密封材料、定型密封材料 3、防水涂料,7.3 合成高分子防水材料,三、建筑防水卷材的現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的建筑防水材料主要為油氈、瀝青等所謂二氈三油防水層。近年來雖然其他新型防水材料不斷涌現(xiàn)，由于材料在性能上固有的不足，如延伸率小、溫度敏感性強(qiáng)、抗老化能力較差等，致使防水效果不佳。我國油氈防水質(zhì)量低，使用壽命短。建筑中長期存在的屋面漏雨、衛(wèi)生間漏水、裝配式墻板板縫漏水和地下室滲漏等問題仍困擾著我國建筑業(yè)。,大力發(fā)展以玻纖氈和聚酯無紡布為胎體的改性瀝青油氈取代傳統(tǒng)的紙?zhí)r青油氈，將是我國建筑防水材所面臨的一項重大課題。高分子卷材，我國雖然起

14、步較晚，但近十幾年來發(fā)展迅速，質(zhì)量和品種都在不斷增加。,7.3 合成高分子防水材料,4、建筑防水卷材的發(fā)展 以橡膠和塑料為基的高分子卷材新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，材料質(zhì)量穩(wěn)步提高，向傳統(tǒng)的迭層油氈屋面提出了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。乙丙橡膠是橡膠類材料耐大氣老化、耐臭氧最優(yōu)良的橡膠，另外其耐高溫性和化學(xué)介質(zhì)腐蝕性也是很好的。改性瀝青材料的出現(xiàn)使油氈屋面防水材料也發(fā)生了很多實(shí)質(zhì)性的變化，其在材料和施工技術(shù)方面所取得的重要成就和改進(jìn)，從而增強(qiáng)了自身的竟?fàn)幒桶l(fā)展能力。許多國家新一代的高強(qiáng)防水材料已開始取代傳統(tǒng)的氧化瀝青紙?zhí)ビ蛯臃浪?，并占?jù)防水材料一半以上的市場。60年代主要用SBS、APP來改性瀝青，70年代用聚酯胎基采用聚

15、酯長絲無紡布的改性瀝青防水卷材仍然呈現(xiàn)上升勢頭。在美國有一家規(guī)模較大的工廠生產(chǎn)了條狀涂蓋層改性瀝青防水材料，這種材料更方面施工。在比利時專門生產(chǎn)了用于市政工程的APP改性瀝青，耐熱度可達(dá)140。,7.3 合成高分子防水材料,5、建筑密封材料 建筑密封材料在建筑中也是一種占主導(dǎo)地位的功能材料，許多建筑物引起滲漏的原因之一是由于工程未進(jìn)行接縫設(shè)計和未使用恰當(dāng)?shù)拿芊獠牧稀Ｒ虼?，密封材料的研制開發(fā)和應(yīng)用已成為制約我國建筑業(yè)發(fā)展的一個重要因素。 我國建筑密封材料發(fā)展較晚，早期以油性和瀝青材料為主，80年代初期，隨著我國基本建設(shè)的大力發(fā)展，傳統(tǒng)低檔密封材料已經(jīng)不能滿足對建筑物防水、隔熱、保溫、隔音的要求，

16、中高檔密封材料大量進(jìn)口。90年代，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，我國重點(diǎn)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，對推動我國建筑密封材料的發(fā)展，起了積極作用。從總體來看，我國密封材料發(fā)展速度較快，且品種門類齊全。但我國與世界主要發(fā)達(dá)國家的差距仍然較大。從時間上看，我國與發(fā)達(dá)國家要差810年。,7.4 建筑涂料,1、建筑涂料的定義和作用 將流動狀液體涂敷于物體表面，可以形成一層完整的膜，干燥固化后膜可牢固地粘附在物體表面，并能起保護(hù)、裝飾作用或兼?zhèn)淦渌δ?，這種液體就稱為涂料。 建筑涂料有許多優(yōu)點(diǎn)，如裝飾效果好，色彩豐富，換裝容易，施工簡便，并對建筑物有一定保護(hù)作用。 2、建筑涂料的組成,建筑涂料由主要成膜物質(zhì)、顏料、填料、溶劑或水

17、、助劑等五類物料組成。,7.4 建筑涂料,（1）基料（也稱膠粘劑） 主要成膜物質(zhì)，它將涂料中的其它組分粘結(jié)成一整體，涂層干燥固化后能粘附在物體表面形成均勻連續(xù)而堅韌的保護(hù)膜。有機(jī)成膜物質(zhì)有合成樹脂、天然樹脂和油脂。無機(jī)成膜物質(zhì)有水泥、水玻璃、硅溶膠等；還有有機(jī)無機(jī)復(fù)合系成膜物質(zhì)。（2）顏料 分有機(jī)顏料、無機(jī)顏料和金屬粉三類，主要功能是使涂料著色。 （3）填料（又稱體質(zhì)材料） 主要起改善膜層性能，增加膜層厚度降低涂料成本作用，常用的填料有各種石粉、高嶺土等。 （4）溶劑（或水） 涂料的輔助成膜物質(zhì)，主要作用是使涂料組成物分散成均勻液體。 （5）助劑 主要是改善涂料性能并利于生產(chǎn)工藝控制，摻量雖少

18、，效果卻十分顯著。,7.4 建筑涂料,3、建筑涂料的品種和選用 目前市場上用于裝飾裝修的涂料產(chǎn)品主要有醇酸磁漆、醇酸調(diào)合漆、內(nèi)外墻涂料、硝基清漆、醇酸清漆、地板涂料等。 選用時首先要根據(jù)用途來確定涂料的品種，比如說用來刷墻、刷門窗、刷地面還是刷家具等等；其次現(xiàn)在市場上的涂料產(chǎn)品非常豐富，在選購時一定要仔細(xì)，特別是市場上還有假冒偽劣涂料，所以在選購時要特別小心；第三在購買時應(yīng)該仔細(xì)觀察產(chǎn)品的包裝外觀、商標(biāo)標(biāo)識、生產(chǎn)日期、廠名廠址、包裝含量等內(nèi)容。在購買時還要商店出示涂料監(jiān)督檢驗機(jī)構(gòu)的檢驗證明及購銷有效憑據(jù)。一般來說，如果企業(yè)生產(chǎn)裝備先進(jìn)，生產(chǎn)能力和銷售額都較大，產(chǎn)品在一些重點(diǎn)工程上有成功應(yīng)用的范例，產(chǎn)品質(zhì)量保證體系通過了ISO9002認(rèn)證，則應(yīng)該優(yōu)先選用這樣的企業(yè)的產(chǎn)品，選用時可以貨比三家。對于新產(chǎn)品，則可根據(jù)技術(shù)鑒定意見進(jìn)行試用，試用效果好就可大量選用。,7.4 建筑涂料,目前我國建筑涂料產(chǎn)品良莠不齊，用戶需要慧眼識真金。選用涂料時應(yīng)盡量多了解涂料產(chǎn)品品質(zhì)狀況和涂料生產(chǎn)企業(yè)的信譽(yù)度。對于產(chǎn)品說明書和廣告宣傳內(nèi)容，不可不信