建筑材料第9章合成高分子材料

体型聚合物
特点：制备成型后再加热时不软化，也不能流动。 应用： 酚醛树脂、不饱和聚酯、环氧树脂、尿酸树脂等。
2020/6/27
9
9.1.2 合成高分子材料的性能特点
一般合成高分子材料有七方面的性能优点：
优良的加工性能； 质轻； 导热系数小； 化学稳定性较好； 电绝缘性好； 功能的可设计性强； 出色的装饰性能。
粘结料
是粘结剂中最基本的组分，它的性质决定了胶黏剂的性 能、用途和使用工艺。
固化剂 使胶粘剂变成坚硬的固体。
增韧剂 提高粘结剂硬化后的韧性和抗冲击能力。 填料 改善粘结剂的机械性能，降低胶粘剂的成本。 稀释剂 降低胶粘剂的粘度，便于操作，提高胶粘剂湿润性和流动性。
改性剂 改善粘结剂的某一性能，满足特殊要求。
及其合金。非金属基体主要有合成树脂、
橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要
有玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、石棉 纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
2020/6/27
29
3. 塑料型材及管材
(2)塑料管材
• （1）质量轻，施工安装和维修方便。 • （2）表面光滑，不生锈，不结垢，流体阻力小。 • （3）强度高，韧性好，耐腐蚀，使用寿命长。 • （4）品种多样，可满足各行业的使用要求。
2020/6/27
14
9.2 土木工程常用的合成高分子材料 9.2.1 建筑塑料 9.2.2 胶粘剂
2020/6/27
15
9.2.1 建筑塑料
1. 建筑塑料的基本组成 2. 建筑塑料的分类及主要性能 3. 塑料型材及管材
2020/6/27
16
1. 建筑塑料的基本组成
建筑上常用的塑料制品绝大多数都是以合成树脂（即合成 高分子化合物）和添加剂组成的多组分材料。
21
3. 塑料型材及管材
(1)塑料型材 2)塑料门窗 塑料门窗一般采用PVC（聚氯乙烯）塑料; 塑料门窗与钢木门窗及铝合金门窗相比有以下特点：
①隔热性能优异； ②气密性、水密性好； ③装饰性好； ④加工性能好； ⑤隔声性能好。
2020/6/27
22
塑料窗异型材截面
2020/6/27
23
2020/6/27
高分子板整体橱柜
2020/6/27
10
老化：高分子化合物在阳光、空气、热以及环境介质中的酸、碱、盐等
作现9用裂.1下纹.，、2 分变合子硬组、成成变高和软分结或材构变子高料发脆材分燃生 、子烧变 发料材时化 粘的料发， 失一烟性致 去般，使 原能属产其 有特于生性 使可有质 用点燃毒变 功的气化 能材体， 的料。如现，一失象部般去。分可弹高通性分过、子改出
2020/6/27
40
3. 土木工程中常用的胶粘剂性能特点及应用 胶粘剂可分为热塑性树脂胶粘剂和热固性树脂胶粘剂。
(1)热塑性树脂胶粘剂 (2)热固性树脂胶粘剂 (3)合成橡胶胶粘剂
2020/6/27
41
(1)热塑性树脂胶粘剂
聚醋酸乙烯胶粘剂是常用的热塑性树脂胶粘剂， 俗称白乳胶。它是一种使用方便、价格便宜，应用广 泛的非结构胶。
2020/6/27
18
（2）添加剂
2）增塑剂 作用：提高塑料加工时的可塑性及流动性；改善塑料 制品的柔韧性。
常用增塑剂：用于改善加工性能及常温的柔韧性的邻 苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯；属于耐寒增塑 剂的脂肪族二元酸酯类增塑剂等。
3）其他添加剂 根据建筑塑料使用及成型加工的需要，还有着色剂、 固化剂、稳定剂、润滑剂、发泡剂、阻燃剂等。
2020/6/27
32
4)其他塑料管
①ABS塑料管 具有比硬聚氯乙烯管更高的冲击韧性和热稳定性，可用作 工作温度较高的管道。
②聚丁烯（PB）塑料管 主要用作给水管、冷、热水管、楼板采暖供热管及燃气管道。
③玻璃钢（FRP）管
玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢。
特点：强度高、质量小、耐腐蚀、不结垢、阻力小、运输方 便、拆装简便、检修容易。
实例：塑料、有机涂料进、配有方机制胶成黏自剂熄都和会难出燃现甚老至化不。燃的产品，但其防 防老化措施：①加防老火化性剂仍；比②无涂机防材护料层差。。
合成高分子材料有三方面的性能缺点： 易老化； 可燃性及毒性； 耐热性较差。
使用温度偏高会促进其老化，甚至分解； 有的塑料受热会发生变形，在使用中要注 意其使用温度的限制。
2020/6/27
30
1)硬质聚氯乙烯（UPVC）塑料管 特点：具有较高的硬度和刚度，价格比其它塑料管低。
应用：可用作给水、排水、灌溉、供气、排气等管道，住 宅生活用管道，工矿业工艺管道以及电线、电缆套管等。
2）聚乙烯（PE）管
特点：比强度高，韧性和耐低温性能好。 应用：聚乙烯管中，中密度和高密度管材最适宜作城市燃 气和天然气管道；低密度聚乙烯管宜用作饮用水管、电缆 导管、农业喷洒管道，特别是用于需要移动的管道。
1.胶粘剂的基本要求
胶粘剂是能将各种材料紧密粘结在一起的物质的总称。
基本要求：
适宜的粘度，适宜的流动性；
具有良好的浸润性，能很好地浸润被粘结材料的表面；
在一定的温度、压力、时间等条件下，可通过物理和化 学作用固化；
具有足够的粘结强度和较好的其他性能；
胶粘剂还必须对人体无害。
2020/6/27
39
2. 胶粘剂的基本组成材料
2020/6/27
11
TgTf Tt
2020/6/27
12
工程实例分析
现象
PVC下水管破裂原因分析
广东某企业生产硬聚氯乙烯下水管，在广东 省许多建筑工程中被使用，由于其质量优良而受 到广泛的好评，当该产品外销到北方时，施工队 反应在冬季进行下水管安装时，经常发生水管破 裂的现象。
2020/6/27
塑料窗异 性材截面
24
塑料门异性材
2020/6/27
25
塑料门
2020/6/27
26
3. 塑料型材及管材
(2)塑料型材 3)塑料墙纸 塑料墙纸是以一定材料为基材，表面进行涂塑处理后，再 经过印花、压花或发泡处理等多种工艺制成的一种墙面装 饰材料。
2020/6/27
27
3. 塑料型材及管材
(2)塑料型材 4)玻璃钢建筑制品 用玻璃纤维及其织物为增强材料，以不饱和聚酯树脂或环 氧树脂等为胶粘材料制成的一种复合材料。 特点：质量小，强度接近钢材，因此称为玻璃钢。 应用：玻璃钢波形瓦、玻璃钢采光罩、玻璃钢卫生洁具等。
“有机玻璃”是由聚甲基丙烯酸甲酯合成的树脂，在聚合反应 中不加入其他组分，制成的具有较高机械强度和良好抗冲击性 能且有高透明度的有机高分子材料。如标牌、广告牌，灯箱的 面板。 （1）合成树脂
合成树脂在塑料中起胶结作用，通过胶结作用把填充料等胶 结成坚实整体。因此，塑料的性质主要取决于树脂的性质。 在一般树脂中，合成树脂约占30%~60%。
2020/6/27
5
第9章 合成高分子材料
9.1 合成高分子材料的分子特征及性能特点 9.2 高分子材料在土木工程中的应用
2020/6/27
6
9.1 合成高分子材料的分子特征和性能特点 9.1.1 合成高分子材料的分子特征 9.1.2 合成高分子材料的性能特点
2020/6/27
7
9.1.1 合成高分子材料的分子特征
2020/6/27
玻璃钢采光板
28
• 复合材料(Composite materials)，是由两 种或两种以上不同性质的材料，通过物理 或化学的方法，在宏观上组成具有新性能 的材料。各种材料在性能上互相取长补短， 产生协同效应，使复合材料的综合性能优 于原组成材料而满足各种不同的要求。
• 复合材料的基体材料分为金属和非金属两 大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛
应用：不饱和聚酯树脂胶粘剂可用于粘接陶瓷、玻璃、木材、混凝土 和金属等结构构件。
2)环氧树脂胶粘剂
特点：环氧树脂胶粘剂的耐酸、耐碱侵蚀性好，可在常温、低温和高温 等条件下固化，并对金属、陶瓷、木材、混凝土、硬塑料等均有很高的粘 附力。在粘接混凝土方面，其性能远远超过其它胶粘剂。
应用：广泛用于混凝土结构裂缝的修补和混凝土结构的补强与加固。
图B 镀锌铁管
37
讨论 塑料管与镀锌铁管优缺点比较
从图A和图B中可见： 镀锌铁管已生锈，产生污垢。 塑料管内壁光滑如新。水的流动摩擦阻力很小，而 且不会生锈，所以用塑料管作为上水管，不仅可以 减少输水的水头损失，减少能耗，而且没有管内的 锈蚀和污垢产生，使水的卫生标准提高。
2020/6/27
38
9.2.2 胶粘剂
它对各种极性材料有较高的粘附力，但耐热性、 对溶剂作用的稳定性及耐水性较差，只能作为室温 下使用的非结构胶。
2020/6/27
42
(2)热固性树脂胶粘剂
1)不饱和聚酯树脂胶粘剂
特点：不饱和聚酯树脂胶粘剂的粘接强度高，抗老化性及耐热性好， 可在室温下和常压下固化，但固化时的收缩大，使用时须加入填料或玻 璃纤维等。
2020/6/27
43
(3)合成橡胶胶粘剂
1) 氯丁橡胶胶粘剂
它是目前应用最广的一种橡胶胶粘剂。 氯丁橡胶胶粘剂对水、油、弱碱、弱酸、脂肪烃和醇类都具有良好的 抵抗力，可在－50～＋80℃的温度下工作，但具有徐变性，且易老化。 建筑上常用在水泥混凝土或水泥砂浆的表面上粘贴塑料或橡胶制品等。
2) 丁腈橡胶胶粘剂
第九章 合成高分子材料
6/27/2020
1
---合成高分子材料
2020/6/27
2
充气膜结构
张拉膜结构
2020/6/27
3
箱形拱桥——红旗桥
钢结构+膜结构
水立方
2020/6/27
4
高分子化合物的定义
• 高分子化合物是由千万个原子彼此以共价键 连接的大分子化合物，其相对分子量一般在 104以上，通常指高聚物或聚合物。虽然它的 分子量很大，但其化学组成却比较简单，一 个大分子往往是由许多相同的、简单的结构 单元通过共价键重复连接而成的。
2020/6/27
31
3)聚丙烯（PP）塑料管和PPR塑料管
①聚丙烯（PP）塑料管 特点：具有较高的表面硬度和表面光洁度，流体阻力小， 使用温度范围为100℃以下。 应用：多用作化学废料排放管、化验室废水管、盐水处理 管及盐水管道。
②无规共聚聚丙烯（PP-R）塑料管 特点：具有优良的韧性和抗温度变形性能，能耐95℃以上 的沸水，是制作热水管的优良材料。
应用：主要用作石油化工管道和大口径给排水管。
2020/6/27
33
塑料排水管
2020/6/27
34
塑料给水管
2020/6/27
35
塑料管
2020/6/27
36
塑料管与镀锌铁管优缺点比较
请观察使用两年后的塑料管和镀锌铁管的照片， 如图A和图B所示，对其优缺点予以比较。
图A 塑料管
2020/6/27
2020/6/27
17
1. 建筑塑料的基本组成
（2）添加剂 为了改善塑料的某些性能而加入的物质统称为添加剂。
1）填料 填料又称填充剂，常常占塑料组成材料的40%~70%。 作用：提高塑料的强度和刚度；减少塑料在常温下的 蠕变现象及改善热稳定性；降低塑料制品的成本，增 加产量等。 常用填充料：木屑、滑石粉、石灰石粉、碳黑、铝粉、 玻璃纤维等。
它的最大的优点是耐油性好，剥离强度高，对脂肪烃和非氧化性酸 具有良好的抵抗力。 丁腈橡胶胶粘剂主要用于粘接橡胶制品，以及橡胶制品与金属、织 物、木材等的粘结。
2020/6/27
44
观察与讨论
大理石面板粘结力低的原因分析
某工程外墙装修采用大理石面板，需使用挂石胶 粘结，该胶粘剂的粘结强度达到20MPa，但实际测得 的粘结强度远低于此值，观察大理石表面，发现不够 清洁。讨论粘结力低的原因。
高
分
子
按其链节在空间
化
排列的几何形状
合
物
线型 线型聚合物
支链型 体型聚合物
2020/6/27
8
9.1.1 合成高分子材料的分子特征
线型聚合物
特点：可以溶解在一定溶剂中，可以软化，甚至熔化。
应用： 线型无支链结构的聚合物：聚苯乙烯、用低压法制造的高密 度聚乙烯和聚酯纤维素分子。 线型带支链结构的聚合物：低密度聚乙烯、聚醋酸乙烯等。
2020/6/27
19
2. 建筑塑料的分类及主要性能
建筑上常用塑料有热塑性塑料和热固性塑料，主要性能见下表。
2020/6/27
20
3. 塑料型材及管材
(1)塑料型材 1)塑料地板 塑料地板包括用于地面装饰的各类塑料块板和铺地卷材。 应用：绝大多数的公用建筑，如办公楼、商店、学校等地面。
2020/6/27
13
百度文库
原因分析 PVC下水管破裂原因分析
经技术专家现场分析，认为主要是由于水管的配方所致， 因为该水管主要是在南方建筑工程上使用，由于南方常年的 温度都比较高，该PVC的抗冲击强度可以满足实际使用要求， 但北方的冬天，温度会下降到零下几十度，这时PVC材料变硬、 变脆，抗冲击强度已达不到要求。北方市场的PVC下水管需要 重新进行配方，生产厂家经改进配方，在PVC配方中多加抗冲 击改性剂，解决了水管易破裂的问题。