高分子材料在現(xiàn)代工程建筑中的應(yīng)用

1、高分子材料在現(xiàn)代工程建筑中的應(yīng)用論文研究員：趙啟超,曾子悅。研究時(shí)間：2013年4月30日 指導(dǎo)教師:王麗簡介有機(jī)高分子材料是以有機(jī)高分子化合物為主要組分的材料。有機(jī)高分子材料分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類，木材、天然橡膠、棉織品、瀝青等都是天然高分子材料；而現(xiàn)代生活中廣泛使用的塑料、橡膠、化學(xué)纖維以及某些涂料、膠粘劑等，都是以高分子化合物為基礎(chǔ)材料制成的，這些高分子化合物大多數(shù)又是人工合成的，故稱為合成高分子材料。高分子材料是現(xiàn)代工程中不可缺少的一類材料，由于有機(jī)高分子合成材料的原料（石油、煤等）來源廣泛，化學(xué)結(jié)合效率高，產(chǎn)品具有多種建筑功能且質(zhì)輕、強(qiáng)韌、耐化學(xué)腐蝕、多功能、易加工

2、成型等優(yōu)點(diǎn)，因此在建筑工程中應(yīng)用日益廣泛，不僅可用作保溫、裝飾、吸聲材料，還可用作結(jié)構(gòu)材料代替鋼材、木材。目錄1.高分子化合物的基本知識(shí)2.高分子建筑材料和制品（1）高分子建筑塑料（2）高分子建筑涂料（3）高分子建筑膠粘劑3.高分子建筑材料現(xiàn)狀 1.高分子化合物的基本知識(shí)一、高分子化合物的定義及反應(yīng)類型：定義：是由千萬個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵連接的大分子化合物,常稱聚合物或高聚物。其分子量一般>104。高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工業(yè)用高分子材料主要是人工合成的。高分子化合物的定義及反應(yīng)類型:（1）加聚反應(yīng)：加聚反應(yīng)是由許多種相同或不同的低分子化合物，在加熱或催化劑的作用下，相互加合

3、成高聚物而不析出低分子副產(chǎn)物的反應(yīng)。其生成物稱為加聚物（或加聚樹脂），加聚物具有與單體類似的組成結(jié)構(gòu)。如：其中n代表單體的數(shù)目，稱為聚合度。N值越大，聚合物的分子量越大。工程中常見的加聚物有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等。（2）縮聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)是由許多相同或不同的低分子化合物，在加熱或催化劑的作用下，相互結(jié)合成高聚物并析出水、氨、醇等低分子副產(chǎn)物的反應(yīng)。其生成物稱為縮聚物（也稱縮合樹脂）?？s聚物的組成與單體完全不同，例如：苯酚和甲醛兩種單體經(jīng)縮聚反應(yīng)得到酚醛樹脂。特點(diǎn)：（1）所用單體是帶有兩個(gè)或兩個(gè)以上-OH, -COOH, -NH2等反應(yīng)基團(tuán)的化合物。

4、 （2）是通過一連串的縮合反應(yīng)來完成的。和低分子的縮合反應(yīng)一樣。都是可逆反應(yīng)。相對(duì)分子量隨反應(yīng)時(shí)間增加而逐漸增大，但單體的轉(zhuǎn)化率卻幾乎與反應(yīng)時(shí)間無關(guān)。 工程中常用的縮聚物有：酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂及有機(jī)硅樹脂等。二 、高分子化合物的分類及主要性質(zhì)1、高分子化合物的分類按用途分類：塑料、橡膠、纖維、膠粘劑、涂料等。 按聚合物反應(yīng)類型分類：加聚物和縮聚物。 按聚合物的熱行為分類：為熱塑性聚合物和熱固性聚合物 按主鏈上的化學(xué)組成分類：為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機(jī)聚合物 按分子鏈的幾何形狀分類：線性結(jié)構(gòu)、直鏈型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)（或稱網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)）三種。 2、高分子化

5、合物的性質(zhì)（1）物理力學(xué)性質(zhì)1）密度較小，一般為0.8-2.2g/cm3，只有鋼材的1/8-1/4，混凝土的1/3，鋁的1/2。2）比強(qiáng)度高（為輕質(zhì)高強(qiáng)材料），但力學(xué)性質(zhì)受溫度變化的影響很大。3）導(dǎo)熱性?。ū馗魺嵝阅芎茫?）電絕緣性能好。（2）化學(xué)及物理化學(xué)性質(zhì)1）易老化2）耐腐蝕性能較強(qiáng) 3）具有可燃性，且在燃燒過程中會(huì)釋放有毒氣體2.高分子建筑材料和制品（1）高分子建筑塑料塑料是以合成高分子化合物或天然高分子化合物為只要基料，與其他原料在一定條件下經(jīng)混煉、塑化成型，在常溫常壓下能保持產(chǎn)品形狀不變的材料。塑料在一定的溫度和壓力下具有較大的塑性，容易做成所需要的各種形狀尺寸的制品，而在成型后

6、，在常溫常壓下又能保持既得的形狀和必需的強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)：1.輕質(zhì)高強(qiáng)2.加工性能好3.導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性好4.裝飾性優(yōu)異5.多功能6.經(jīng)濟(jì)性好缺點(diǎn)：1.耐熱性差、易燃2.易老化3.熱膨脹性大4.剛度小常用建筑塑料制品：玻璃鋼（GRP）：以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，以合成樹脂為基體，經(jīng)成型、固化而成的固體材料。玻璃鋼制品具有良好透光性和裝飾性，且強(qiáng)度高，重量輕，具有良好耐化學(xué)腐蝕性能和電絕緣性能，加之成型工藝簡單靈活，在建筑衛(wèi)生潔具上被廣泛使用。水暖工程材料：給排水管、各種管件、衛(wèi)生潔具防水工程材料：防水卷材、防水涂料、密封材料、止水帶隔熱材料：泡沫塑料、現(xiàn)場發(fā)泡的泡沫塑料裝飾材料：塑料地板、地毯、壁紙、

7、建筑涂料、塑料門窗、塑料吊頂、塑料隔斷等（2）高分子建筑涂料 簡稱涂料，是指涂覆于物體表面，能與基體材料牢固粘結(jié)并形成連續(xù)完整面堅(jiān)韌的保護(hù)膜，具有防護(hù)、裝飾及其他特殊功能的物質(zhì)。能以其豐富的色彩和質(zhì)感裝飾美化建筑物，并能以其某些特殊功能改善建筑物的使用條件，延長建筑物的使用壽命，同時(shí)，建筑涂料具有涂飾作業(yè)方法簡單，施工效率高，自重小，便于維護(hù)更新，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。因而建筑涂料已成為應(yīng)用十分廣泛的裝飾材料。1、建筑涂料的功能裝飾功能：可通過不同的涂飾方法，形成各種紋理、圖案和不同程度的質(zhì)感，達(dá)到美化環(huán)境及裝飾建筑物的作用。保護(hù)功能：建筑物在使用中，結(jié)構(gòu)材料會(huì)受到環(huán)境介質(zhì)的破壞，而涂料使結(jié)構(gòu)材料與環(huán)

8、境中的介質(zhì)隔開，可減緩這種破環(huán)作用，延長建筑物的使用性能；同時(shí)涂膜具有一定的硬度、強(qiáng)度、耐磨、耐候、耐蝕等性質(zhì)，可提高建筑物的耐久性。其他特殊功能：除了上述功能外，一些涂料還具有各自的特殊功能，進(jìn)一步適應(yīng)各種特殊使用的需要，如防水、防火、吸聲隔聲、隔熱保溫、防輻射等。2、建筑涂料的分類1、按主要成膜物質(zhì)分：有機(jī)涂料無機(jī)涂料有機(jī)無機(jī)涂料2、按使用部位分：外墻涂料內(nèi)墻涂料頂棚涂料地面涂料屋面防水涂料3、按分散介質(zhì)和主要成膜物質(zhì)的溶解情況分：溶劑型涂料水溶型涂料乳液型涂料（3）高分子建筑膠粘劑 具有良好的粘結(jié)性能，能在兩個(gè)物體表面間形成薄膜并把他們牢固地粘結(jié)在一起的材料通稱為膠粘劑。建筑膠劑在現(xiàn)代化

9、建筑施工中，已成為裝修工程、修補(bǔ)加固工程重要的建筑材料，正在逐步替代大量的建筑裝修濕作業(yè)，為裝修工程的工業(yè)化創(chuàng)造極有利的條件。 一、膠粘劑的組成及分類組成：膠粘劑通常是由主體材料（粘結(jié)物質(zhì)）和輔助材料（固化劑，增塑劑、填料、稀釋劑、改性劑）配制而成。主體材料主要指粘料，它是膠粘劑中起粘接作用并賦予膠層一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，如各種樹脂、橡膠、瀝青等合成或天然高分子材料以及硅溶膠、水玻璃等無機(jī)材料。輔助材料是膠粘劑中用以完善主體材料的性能而加入的物質(zhì)，如常用的固化劑，增塑劑、填料、稀釋劑、改性劑等。分類：膠粘劑的分類方法很多，目前尚無統(tǒng)一的方法。按主要成分可分為有機(jī)物質(zhì)膠粘劑和無機(jī)物質(zhì)膠粘劑；按粘劑

10、來源可分為天然膠粘劑和合成膠粘劑；按強(qiáng)度特性劃分為結(jié)構(gòu)膠粘劑、非結(jié)構(gòu)膠粘劑和次結(jié)構(gòu)膠粘劑；按固化條件的不同可分為溶劑型、反應(yīng)型和熱熔型。二、常用的建筑膠粘劑1、酚醛樹脂膠粘劑 醛樹脂膠粘劑屬熱固型高分子膠粘劑，它具有很好的粘附性能，耐熱性、耐水性好。缺點(diǎn)是膠層較脆，經(jīng)改性后可廣泛用于金屬、木材、塑料、等材料的粘結(jié)。 2、環(huán)氧樹脂膠粘劑環(huán)氧樹脂膠粘劑是由環(huán)氧樹脂、硬化劑、增塑劑，稀劑和填料等組成。具有粘合力強(qiáng)、收縮小和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，有效地解決了新舊砂漿、砼層之間的界面粘結(jié)問題。對(duì)金屬、木材、玻璃、橡膠、皮革等也有很強(qiáng)的粘附力，是目前應(yīng)用最多的膠粘劑，有“萬能膠”之稱3、聚醋酸乙烯膠粘劑聚醋酸

11、乙烯膠粘劑是醋酸乙烯單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得到的一種熱塑性水乳型膠粘劑，俗稱“白乳膠”，該膠合劑具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，以粘接各種非金屬為主。常溫固化速度較快， 且早期粘合強(qiáng)度較高?？蓡为?dú)使用，也可摻入水泥等作復(fù)合膠使用。但其耐熱性較差，且徐變較大，所以常作為室溫下使用的非結(jié)構(gòu)膠。4、聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑 聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑是由聚乙烯醇和醛為主要原料，加入少量氫氧化鈉和水，在一定條件下縮聚而成。市面上常見的107膠、801膠等均屬聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑。這類膠粘劑，具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度和較好的耐水、耐老化性，還能和水泥復(fù)合使用，可顯著提高水泥材料的耐磨性、抗凍性和抗裂性，可用來膠結(jié)塑料壁紙、墻布、瓷磚等。

12、 5、丙烯酸酯膠粘劑 丙烯酸酯膠劑是以丙烯酸酯樹脂為基體配以合適的溶劑而成的膠粘劑，分為熱塑性和熱固性兩大類。它具有粘接強(qiáng)度高，成膜性好，能在室溫上快速固化，抗腐蝕性、耐老化性能優(yōu)良的特點(diǎn)?？捎糜谀z接木材、紙張、皮革、玻璃、陶瓷、有機(jī)玻璃、金屬等。常見的501膠、502膠即屬熱固性丙烯酸酯類膠膠粘。 3.高分子建筑材料現(xiàn)狀 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 建筑行業(yè)也在突飛猛進(jìn)的發(fā)展著。建筑行業(yè)各種新技術(shù)新工藝新材料層出不窮，極大地促進(jìn)了建筑工程的發(fā)展，特別是高分子材料在建筑工程中的作用日漸顯現(xiàn)出來。1、應(yīng)用意識(shí)不強(qiáng)，應(yīng)用觀念陳舊（1） 有些建筑部門和企業(yè)的管理者不愿意花費(fèi)資金和人力進(jìn)行相關(guān)的研究， 這就使得高分子材料的研究無法進(jìn)行；（2） 建筑部門和企業(yè)的有些人員沒有認(rèn)識(shí)到高分子材料對(duì)于提高建筑質(zhì)量解決相關(guān)技術(shù)難題的意義，因此采用高分子材料的積極性不強(qiáng)；（3） 建筑行業(yè)中應(yīng)用高分子材料的企業(yè)還不是特別多，相關(guān)的技術(shù)也不是特別成熟，因而很多人不愿輕易嘗試。 2、應(yīng)用方法單一，應(yīng)用技術(shù)落后（1） 建筑企業(yè)在應(yīng)用高分子材料時(shí)只是被動(dòng)地選擇已經(jīng)研制出來的高分子材料卻沒有根據(jù)自身的需要研究更高性能的材料；（2）有些建筑部門總是受傳統(tǒng)建筑思想的束縛，在運(yùn)用高分子材料時(shí)不注意考慮建筑設(shè)計(jì)時(shí)的整體效果只是部分地應(yīng)用高分子材料已達(dá)到局部效果的提高；（3） 有些建筑行業(yè)的管理