建筑材料第九章有機高分子材料

第九章有機高分子材料第一頁，共三十八頁。

第一節(jié)高分子化合物的基本知識

第二節(jié)建筑塑料

第三節(jié)建筑涂料第四節(jié)建筑膠粘劑第二頁，共三十八頁。有機高分子材料是以有機高分子化合物為主要組分的材料。有機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、強韌、耐化學(xué)腐蝕、多功能、易加工成型等優(yōu)點，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。第三頁，共三十八頁。一、高分子化合物的定義及反應(yīng)類型：定義：是由千萬個原子彼此以共價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)（2）縮聚反應(yīng)

第一節(jié)高分子化合物的基本知識第四頁，共三十八頁。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：乙烯聚乙烯環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧乙烷高分子化合物的定義及反應(yīng)類型: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。第五頁，共三十八頁。

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：（1）所用單體是帶有兩個或兩個以上-OH,-COOH,-NH2等反應(yīng)基團的化合物。（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)。相對分子量隨反應(yīng)時間增加而逐漸增大，但單體的轉(zhuǎn)化率卻幾乎與反應(yīng)時間無關(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硅樹脂等。第六頁，共三十八頁。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聚合物

第七頁，共三十八頁。按產(chǎn)源分類：按加熱時的性質(zhì)分類：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(jìn)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。天然有機高分子材料木材、天然橡膠、瀝青等合成有機高分子材料塑料、橡膠、化學(xué)纖維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。

第八頁，共三十八頁。2、高分子化合物的性質(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）比強度高（為輕質(zhì)高強材料），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3）具有可燃性，且在燃燒過程中會釋放有毒氣體返回鍵第九頁，共三十八頁。第二節(jié)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，在常溫常壓下又能保持既得的形狀和必需的強度。第十頁，共三十八頁。一、塑料的基本組成與性質(zhì)組成含量主要作用合成樹脂30～60％起膠粘劑作用填料40～70％可提高塑料的強度、硬度、耐熱性、耐老化性、抗沖擊性等增塑劑提高塑料加工時的可塑性、流動性，以及塑料制品的彈性和柔軟性固化劑用于熱固性樹脂中著色劑染料、顏料使塑料制品具有鮮艷的色彩和光澤其他助劑改善和調(diào)節(jié)塑料的其他性能第十一頁，共三十八頁。優(yōu)點輕質(zhì)高強加工性能好導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性好裝飾性優(yōu)異多功能經(jīng)濟性好缺點耐熱性差、易燃易老化熱膨脹性大剛度小第十二頁，共三十八頁。二、常用建筑塑料名稱代號主要特性主要用途聚乙烯PE若軟性好，耐低溫性能好，加工性能好；剛度差，耐熱性能差，耐老化性能差。防水材料、給排水管、絕緣材料聚氯乙稀PVC耐化學(xué)腐蝕和電絕緣性能優(yōu)良，難燃；但耐熱性能較差，高溫時易降解是建筑中應(yīng)用最多的塑料聚苯乙烯PS電絕緣性能好，耐輻射，加工性好；但脆性大，耐沖擊和耐熱性能差。主要以泡沫塑料的形式作為隔熱材料聚丙烯PP耐腐蝕性能優(yōu)良，力學(xué)性能和剛性超過聚乙烯，耐疲勞性和耐應(yīng)力開裂性好，但收縮率較大，低溫脆性大。管材、衛(wèi)生潔具、模板等ABS塑料強度、剛性高、沖擊韌性好、硬度大、耐化學(xué)腐蝕性強、易加工等。建筑五金、各種管材、模板、異型管酚醛樹脂PF電絕緣性能和力學(xué)性能良好。堅固耐用、尺寸穩(wěn)定、不易變形生產(chǎn)各種層壓板、玻璃鋼制品、涂料第十三頁，共三十八頁。第十四頁，共三十八頁。三、常用建筑塑料制品玻璃鋼（GRP）：以玻璃纖維為增強材料，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、建筑涂料、塑料門窗、塑料吊頂、塑料隔斷等第十五頁，共三十八頁。塑料管件塑料門窗返回鍵第十六頁，共三十八頁。第三節(jié)建筑涂料建筑涂料簡稱涂料，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)完整面堅韌的保護膜，具有防護、裝飾及其他特殊功能的物質(zhì)。建筑涂料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，建筑涂料具有涂飾作業(yè)方法簡單，施工效率高，自重小，便于維護更新，造價低等優(yōu)點。因而建筑涂料已成為應(yīng)用十分廣泛的裝飾材料。第十七頁，共三十八頁。一、建筑涂料的功能和分類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。保護功能：建筑物在使用中，結(jié)構(gòu)材料會受到環(huán)境介質(zhì)的破壞，而涂料使結(jié)構(gòu)材料與環(huán)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；同時涂膜具有一定的硬度、強度、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。第十八頁，共三十八頁。2、建筑涂料的分類有機涂料無機涂料有機－無機涂料外墻涂料內(nèi)墻涂料頂棚涂料地面涂料屋面防水涂料1、按主要成膜物質(zhì)分：2、按使用部位分：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第十九頁，共三十八頁。二、涂料的組成主要成膜物質(zhì)將涂料中的其他組分粘結(jié)成為一體。具有獨立成膜能力，決定涂料的使用和所形成涂膜的主要技術(shù)性能。分為樹脂和油料兩類。次要成膜物質(zhì)是涂料中的各種顏料。使得涂膜著色，并賦予涂膜良好的遮蓋力，增加涂膜質(zhì)感，改善涂膜性能，降低涂料成本。溶劑（稀釋劑）有機溶劑水助劑改善涂料性能，提高涂膜質(zhì)量的輔助材料第二十頁，共三十八頁。三、有機建筑涂料常用的有機涂料有以下三種類型：溶劑型涂料水溶型涂料乳液型涂料第二十一頁，共三十八頁。1、溶劑型建筑涂料組成以高分子合成樹脂或油脂為主要成膜物質(zhì)，以有機溶劑為稀釋劑，再加入適量的顏料、填料及助劑，經(jīng)研磨而成的涂料。優(yōu)點涂膜細(xì)膩、光潔、堅韌，有較好的硬度、光澤，耐水性、耐候性、耐酸堿性能及氣密性較好。缺點易燃，溶劑揮發(fā)時對人體有害，施工時要求基層干燥，涂膜透氣性差，價格較貴。第二十二頁，共三十八頁。2、水溶型建筑涂料組成以水溶性合成樹脂為主要成膜物質(zhì)，以水為稀釋劑，再加入適量顏料、填料及助劑經(jīng)研磨而成的涂料。優(yōu)點用水作為稀釋劑，無毒，環(huán)保。成本較低缺點涂膜耐水性差，耐候性不強，耐洗刷性差，一般只能作為內(nèi)墻涂料。第二十三頁，共三十八頁。3、乳液型建筑涂料（乳膠漆）組成由合成樹脂借助乳化劑的作用，以0.1～0.5μm的極細(xì)微粒分散于水中構(gòu)成的乳液，并以乳液作為主要成膜物質(zhì)，再加入適量顏料、填料等助劑，經(jīng)研磨而成的涂料。特點以水稀釋劑，價格便宜，無毒、不燃，對人體無害，涂膜具有一定透氣性，涂布時布需要基層很干燥，涂膜耐水性和耐擦洗的性能較好。應(yīng)用：室內(nèi)、室外第二十四頁，共三十八頁。四、無機建筑涂料無機建筑涂料是以堿金屬硅酸鹽或硅溶膠為主要成膜物質(zhì)，加入相應(yīng)的固化劑，或有機合成樹脂、顏料、填料等配制而成，主要用于建筑物外墻。優(yōu)點：與有機涂料相比，無機涂料的耐水性、耐堿性、抗老化性能性能特別優(yōu)異；其粘結(jié)力強，對基層處理要求不是很嚴(yán)格，適用于混凝土墻體、水泥沙將抹面墻體、水泥石棉板、磚墻和石膏板等基層；溫度適應(yīng)性好，可在較低的維度下施工，最低成膜溫度5℃，負(fù)溫下仍可固化；顏色均勻，保色性好，遮蓋力強，裝飾性好；有良好的耐熱性，且遇火不燃、無毒；資源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，施工方便等。第二十五頁，共三十八頁。分類：按主要成膜物質(zhì)的不同可分為：A類：堿金屬硅酸鹽及混合物為主要成膜物質(zhì)，其代表產(chǎn)品是JH80-1型無機建筑涂料。B類：以硅溶膠為主要成膜物質(zhì)，其代表產(chǎn)品為JH80-2型無機建筑涂料。第二十六頁，共三十八頁。五、無機-有機建筑涂料有機涂料或無機涂料雖具有很多優(yōu)點，但在單獨使用時，總有這樣或那樣的不足，為取長補短，各自發(fā)揮優(yōu)勢，又有無機、有機相結(jié)合的復(fù)合涂料出現(xiàn)。返回鍵第二十七頁，共三十八頁。第四節(jié)建筑膠粘劑具有良好的粘結(jié)性能，能在兩個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)代化建筑施工中，已成為裝修工程、修補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。第二十八頁，共三十八頁。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械強度的物質(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物質(zhì)膠粘劑和無機物質(zhì)膠粘劑；按粘劑來源可分為天然膠粘劑和合成膠粘劑；按強度特性劃分為結(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。

第二十九頁，共三十八頁。二、常用的建筑膠粘劑1、酚醛樹脂膠粘劑酚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、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。對金屬、木材、玻璃、橡膠、皮革等也有很強的粘附力，是目前應(yīng)用最多的膠粘劑，有“萬能膠”之稱。第三十頁，共三十八頁。

3、聚醋酸乙烯膠粘劑聚醋酸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，且早期粘合強度較高。可單獨使用，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。第三十一頁，共三十八頁。

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。第三十二頁，共三十八頁。

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?？捎糜谀z接木材、紙張、皮革、玻璃、陶瓷、有機玻璃、金屬等。常見的501膠、502膠即屬熱固性丙烯酸酯類膠膠粘。第三十三頁，共三十八頁。如何根據(jù)材料性質(zhì)及環(huán)境條件，正確選取用膠粘劑，是保證膠接質(zhì)量的必要條件。選擇膠粘劑的基本原則有以下幾個方面：用膠粘劑時注意：了解粘結(jié)材料的品種和特性。根據(jù)被粘材料的物化性質(zhì)選擇適合的膠粘劑。了解粘結(jié)材料的使用要求和環(huán)境。即粘結(jié)部位的受力情況、使用溫度、耐介質(zhì)及耐老化性、耐酸堿性等。了解粘接工藝性。即根據(jù)粘結(jié)結(jié)構(gòu)的類型采用適宜的粘接工藝。了解膠粘劑組分的毒性。了解膠粘劑的價格和來源難易。在滿足使用性能要求的前提下，盡可能的選用價廉的、來源容易的、通用性強的粘結(jié)劑。第三十四頁，共三十八頁。為了提高粘結(jié)劑在工程中的粘結(jié)強度，滿足工程需要，使用膠粘劑粘接時應(yīng)注意：粘接界面要清洗干凈，徹底清除被粘接物表面上的水分、油污、銹蝕和漆皮等附著物。膠層要勻薄。大多數(shù)膠粘劑的膠接強度隨膠層厚度增加而降低。膠層薄，膠面的粘附力起主要作用，而粘附力往往大于內(nèi)聚力，同時膠層產(chǎn)生裂紋和缺陷的概率變小，膠接強度就高。但膠層過薄，易產(chǎn)生缺膠，更影響膠接強度。晾置時間要充分。對含有稀釋劑的膠粘劑，膠接前一定要晾置