土木工程材料 高分子建筑材料

五、高分子材料的分类
➢按用途：合成树脂（塑料）、合成橡胶、 合成纤维 ➢聚合物在常温下是否表现出高弹性能：塑 料（热固性塑料、热塑性材料）、弹性体 （热塑性弹性体、橡胶）
六、建筑上常用的高分子材料
1.热塑性塑料
➢聚氯乙稀（PVC）塑料； ➢聚乙烯（PE）塑料； ➢聚丙烯（PP）塑料； ➢聚苯乙烯（PS）塑料； ➢ABS。一种改性聚苯乙烯； ➢聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称有机玻璃。
2.热固性塑料
➢不饱和聚酯（UP）与玻璃钢； ➢环氧树脂（EP）； ➢聚氨酯； ➢氨基塑料（UF和MF）； ➢有机硅树脂。
3.天然高分子衍生物
➢水溶性纤维素衍生物 ➢淀粉衍生物
应用于干混砂浆领域，用于改善砂浆的工作 特性，显著的缓凝作用，还能提高砂浆的粘结性 能，并影响砂浆的耐水性能。
七、高分子材料的建筑特性
9.高分子建筑材料
9.1 高分子建筑材料的基本性能 9.2 高分子建筑材料和制品
9.1 高分子建筑材料的基本性能
➢概述 ➢高分子化合物的合成与命名 ➢高分子材料的基本组成 ➢高分子材料的基本性能 ➢高分子材料的分类 ➢常用的建筑高分子聚合物 ➢高分子材料的建筑特性
一、概述
➢高分子化合物：分子量在10000以上的有机化合物称作高分子 化合物（简称高分子），又叫作聚合物或高聚物。 ➢高分子材料：以高分子化合物为主要成分的材料。包括天然 高分子材料和合成高分子材料； ➢天然高分子材料：棉织品、木材、天然橡胶等； ➢合成高分子材料：塑料、合成橡胶、涂料、胶粘剂、高分子 防水材料、化学纤维等；
四、高分子材料的基本性能
1.聚合物的结构 1）分子链的化学结构
线型
支链型
体型
➢线型：大分子间以分子间力结合，作用力微弱， 弹性、塑 性、柔顺性好，强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性较差， 且可溶可熔。
➢支链型：分子排列较松，分子间作用力较弱，密度、熔点及 强度更低。
➢体型：化学链间以化学键结合，作用力强，且交联成一个巨 型分子，强度和弹性模量较高，耐热性、耐腐蚀性较好，且 不溶不熔，塑性小，较硬脆。
➢密度小，比强度高； ➢加工性能好； ➢装饰效果好； ➢化学稳定性好，耐腐蚀性能较强； ➢电绝缘性能好； ➢减震、吸声和隔热性好； ➢耐水性和耐水蒸汽性好； ➢热膨胀系数较大； ➢易燃烧，且燃烧时释放有毒气体。
9.高分子建筑材料
9.1 高分子建筑材料的基本性能 9.2 高分子建筑材料和制品
9.2 高分子建筑材料和制品
二、高分子建筑材料异型材和门窗
➢ 增塑聚氯乙烯（PVC-P） 和硬聚氯乙烯（PVC-U） ➢ 塑料窗的主要技术性能： 1）气密性 2）水密性 3）抗风压强度 4）保温性
塑料门窗
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三、塑料管材与管件
优点： ➢质量轻，运输、施工方便； ➢表面光滑，流体阻力小； ➢不生锈，耐腐蚀，适应性强； ➢韧性好，强度高； ➢使用寿命长。
➢粘结的基本原理： 1）机械粘结理论：粘合剂分子渗透到被粘物表面的 孔隙或凹槽中，会形成许多机械键合，产生粘结力。
2）物理吸附理论：将粘结力归因于粘合剂分子与被 粘物表面之间的物理吸附作用。
3）扩散理论：认为粘合剂分子与被粘物分子相互扩 散，从而增加它们的物理吸附作用。
二、高分子化合物的合成与命名
1.合成。单体通过加聚反应或者缩聚反应。
高分子化合物又称高分子聚合物或高聚物或聚合物；
2.命名。 ➢加聚反应得到的高聚物，多在原料名前冠以“聚”字，如聚 乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等； ➢缩聚反应得到的高聚物，多在其原料名后面加上“树脂”二 字。如酚醛树脂、环氧树脂等； ➢二种以上单体的共聚物，则从共聚物中各取一字，后附“橡 胶”二字，如丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚物）、三元乙丙 橡胶（乙烯、丙稀、乙烯炔共聚物）等。
通常，“树脂”泛指作为塑料基材的高聚物。
乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE
“水立方”
世界最大的膜结构工程
三、高分子材料的基本组成
聚合物 + 助剂
➢ 稳定剂：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂； ➢ 增塑剂：降低流动温度，便于加工成型； ➢ 填充剂和增强剂：起增强作用； ➢ 固化剂：增加热固性； ➢ 着色剂：提高装饰性； ➢ 阻燃剂等。
➢高分子建筑材料和制品的分类 ➢高分子建筑材料异型材和门窗 ➢土木合成材料 ➢粘合剂
一、高分子建筑材料和制品的分类
➢通常把高分子材料分为为塑料、橡胶、纤维、涂料 和粘结剂四大类
➢按制品的形态将高分子建筑材料和制品分为11个大 类：薄膜（防水层）、薄板（地板）、异型板材（护 墙板）、管材、异型材（门窗）、泡沫高分子建筑材 料、模制品（卫生洁具）、溶液或乳液（涂料、粘合 剂）、复合板材（墙板）、盒子结构（玻璃钢卫生间） 和织物（壁布、土工布）。
➢线型和支链型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化， 称为热塑性树脂；
➢体型结构的合成树脂仅在第一次加热时软化，固化后再加热 时不会软化，称为热固性树脂。
2）聚集态结构
➢晶态和非晶态； ➢晶态高聚物一般不透明或半透明，非晶态高聚物一 般透明。 ➢晶态高聚物总存在非晶区； ➢晶区所占的百分比称为结晶度。 ➢结晶度越高，密度、弹性模量、强度、硬度、耐热 性、折光系数越高，冲击韧性、粘附力、塑性、溶解 度越小。
塑料管材
四、土木合成材料
➢ 土工织物：也叫土工布，可透水 ➢ 土工膜：防水阻隔型 ➢ 其他土工合成材料：土工网、土工格栅、土工 格室、土工席垫、土工模袋
五、粘合剂
凡能在两个物体表面之间形成薄膜并将它们 紧密粘结在一起的材料称为粘合剂，又叫粘结剂 或胶粘剂。
➢ 粘合剂的组成： 基本组分：起基本粘结作用 配合剂：如固/硫化剂、固/硫化促进剂、填充剂、 增韧剂、增塑剂、稀释剂等
变形，％ 变形，％
2.聚合物的基本性能 （1）物理状态
玻璃态 高弹态
粘流态 （线型）
少交联
粘流态
1
2
分子量 很大时
高 弹 态 粘流态
O
Tg
Tf
温度，℃
非晶态聚合物的形变－温度曲线
O
Tm
温度，℃
晶态聚合物的形变－温度曲线
Tg——玻璃化温度；Tf——粘流温度； Tm——熔点。
（2）力学性能：高弹性和粘弹性 （3）耐热性能：保持使用性能的最高温度、分解温 度 （4）耐腐蚀性能 （5）耐老化性能