第七章 合成高分子材料

第二节
工程中常用的合成树脂 及塑料
分 类
一、聚氯乙烯（简称PVC） 定义
聚氯乙烯是由氯乙烯单 体加聚聚合而得的热塑 性线形树脂
一、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride 简称PVC）
聚氯乙烯是由氯乙烯单体加聚聚合而得的热塑性线形树脂。 经成塑加工后制成聚氯乙烯塑料，具有较高的粘结力和良好的 化学稳定性，也有一定的弹性和韧性，但耐热性和大气稳定性 较差。用聚氯乙烯生产的塑料有硬质和软质两种。软质PVC有 较好的柔韧性和弹性、较大的伸长率和低温韧性，但强度、耐 热性、电绝缘性和化学稳定性较低。软质PVC可制成塑料止水 带、土工膜、气垫薄膜等止水及护面材料；也可挤压成板材、 型材和片材作为地面材料和装饰材料；软管可作为混凝土坝施 工的塑料拔管，其波纹管常在预应力锚杆中使用。硬质PVC具 有良好的耐化学腐蚀性和电绝缘性，且抗拉、抗压、抗弯强度 以及冲击韧性都较好，但其柔韧性不如其他塑料。硬质PVC常 用作房屋建筑中的落水管、给排水管、天沟及塑钢窗和铝塑管 ；还可用作外墙护面板、中小型水利工程中的塑料闸门等。 聚氯乙烯乳胶可作为各种护面涂料和浸渍材料。也可制成合 成纤维，称为氯纶。 PVC制品可以焊接、粘接,也可以机械加工,因此在各领域使用 很普遍。
特点
粘结 抗裂 防水 防氯离子渗透 防腐 不燃
抗冻
耐磨
耐老化性能
无毒
不爆
无污染 无腐蚀性
用途
配制丙乳砂浆 作为护面和修补材料
适用性较广
丁苯橡胶 丁腈橡胶
分类 氯丁橡胶 乙丙橡胶 丁基橡胶
一、丁苯橡胶（简称SBR） 定义
丁苯橡胶由丁二烯与苯乙烯 共聚而成，是合成橡胶中应 用最广的一种通用橡胶
一、丁苯橡胶（Styrene-Butadiene Rubber 简SBR） 丁苯橡胶由丁二烯与苯乙烯共聚而成，是合成橡胶中应用 最广的一种通用橡胶。按苯乙烯占总量中的比例，分为丁 苯-10、丁苯-30、丁苯-50等牌号。随着苯乙烯含量增大， 硬度、耐磨性增大，弹性降低。丁苯橡胶综合性能较好， 强度较高、延伸率大，耐磨性和耐寒性亦较好。 丁苯橡胶是水泥混凝土和沥青混合料常用的改性剂。丁苯 橡胶可直接用于拌制聚合物水泥混凝土；也可与乳化沥青 共混制成改性沥青乳液，用于道路路面和桥面防水层。丁 苯块胶需用溶剂法或胶体磨法将其掺入沥青中。丁苯橡胶 对水泥混凝土的强度、抗冲击和耐磨等性能均有改善；对 沥青混合料的低温抗裂性有明显提高，对高温稳定性亦有 适当改善。
一、高分子聚合物的分类
加聚聚合物
（一）按合成方法分
缩聚聚合物
热塑性聚合物
（二）按作用性质分 热固性聚合物
塑料类
（二）按形状不同分
合成橡胶类
合成纤维类
二、高分子聚合物在建筑材料中的应用
高分子聚合物主要用于制成塑料、橡胶、合成纤维，还广泛用于制成 胶粘剂、涂料及各种功能材料。塑料、橡胶和合成纤维被称为三大合成材料 。一般地说，分子链之间吸引力大、链节空间对称性和结晶性高的高分子 聚合物，适宜制成纤维和塑料；分子链间吸引力小、链柔顺性高的高分子 聚合物，适宜制成橡胶。有些高分子聚合物，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚 乙内酰胺等，既可用于制成塑料，也可用于制成纤维；又如聚丙烯酸甲酯， 则可用于制造塑料或橡胶。虽然有些高分子聚合物的化学成分相同，但通 过控制生产条件，可以形成不同的结构，使其具有不同的性质，因而也就 可以用于制作不同的材料。
二、高 分子聚 合物在 建筑材 料中的 应用
制成塑料 橡 胶 合成纤维
制成胶粘剂 涂 料 各种功能材料
（一）塑料 塑料是一种以高分子聚合物为主要成分，并内含各种助剂，在一定条件下 可塑制成一定形状,并在常温下能保持形状不变的材料。 塑料的主要成分是高分子聚合物，占塑料总重量的40%～100%，常称为 合成树脂或树脂。它是由低分子量有机化合物，经聚合反应或缩聚反应而 成。塑料中所使用的绝大多数是聚合反应制得的合成树脂。助剂能在一定 程度上改进合成树脂的成型加工性能和使用性能，而不明显地影响合成树 脂的分子结构物质。常用的助剂主要有增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂 、固化剂、阻燃剂、着色剂、发泡剂等。塑料在建筑中有着广泛的应用。 塑料可作为装修材料，用于制造门窗、楼梯扶手、踢脚板、隔墙等；可以 作为装饰材料，如塑料地板、塑料地砖、塑料卷材及塑料墙面材料；可制 成涂料，如过氯乙烯溶液涂料、增强涂料等；可作为防水工程材料，如塑 料止水带、嵌缝材料、塑料防潮模等；也可制成各种类型的水暖设备，如 管道、卫生洁具及隔热隔音材料；还可作为混凝土工程材料及建筑胶粘剂， 如塑料模板、聚合物混凝土等。
特点
Hale Waihona Puke Baidu粘 结 力 高
化学 稳定 性好
耐 热 性 差
大气 稳定 性较 差
用途
焊接
机械加工
粘结
PVC
工 艺 品
二、聚乙烯（简称PE）
特点
强度较高 耐腐蚀 韧性好 无毒
延伸率较大
耐寒性好
强度较高 耐腐蚀
无毒
特点
延伸率较大
韧性好
耐寒性好
聚乙烯是由乙烯加聚得到的聚合物。聚乙烯塑料（Polyethylene Plastics）是以聚乙烯为基材的塑料。聚乙烯的特点是强度较高、延伸 率较大、耐寒性好、韧性好、无毒、耐腐蚀，常用来作为塑料管、防 水工程材料及装饰材料等。聚乙烯按其密度可分为高密度聚乙烯、中 密度聚乙烯及低密度聚乙烯三种。其中，高密度的PE具有低温性和水 锤击适应性能好的特点，但不易粘接；低密度PE具有良好的热熔连接 性能，具有较大的伸长率和较好的耐寒性，价格较便宜，常用于改性 沥青。 聚乙烯塑料可制成薄膜，半透明、柔韧不透气，亦可加工成建筑用 的板材或管材。
（二）合成橡胶 合成橡胶是一种在室温下呈高弹状态的高分子聚合物。橡胶经硫化作用后可 制成橡皮，橡皮可制成各种橡皮止水材料、橡皮管及轮胎等；橡胶也可作为橡胶 涂料的成膜物质，主要用于化工设备防腐及水工钢结构的防护涂料：合成橡胶的 胶乳可作为混凝土的一种改性外加剂，以改善混凝土的变形性。工程中常用的橡 胶有丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚胺基甲酸酯橡胶、乙丙橡胶及三元乙丙 橡胶等。 （三）合成纤维 合成纤维是将液态树脂经高压通过喷头喷入稳定液后而得到的一种纤维状产 品。合成纤维的线性结构分子中有部分结晶存在，故非常坚韧,具有强度高、变形 小、耐磨、耐腐蚀等特点，广泛用于工业及日常生活中，如纤维混凝土、用作护 坡和反滤等的土工合成材料。工程中常用的合成纤维有尼龙、涤纶纤维、腈纶纤 维、维纶纤维、乙纶纤维、氯纶纤维等品种。
聚乙烯的分类
按密度分
1 中密 度聚 乙烯
2 高密 度聚 乙烯
3 低密 度聚 乙烯
三、聚苯乙烯(简称PS)
耐化学腐蚀性
耐水性好
透明性极好
电缘性好
特 点
光泽度好
表面硬度好
刚性好
三、聚苯乙烯(Polystyrol 简称PS)
聚苯乙烯是以苯乙烯为单体制得的聚合物，是合成树 脂中最轻的树脂之一，具有耐化学腐蚀性、耐水性和良好 的电绝缘性，具有较高的刚性、表面硬度和光泽度，透明 性极好。常用作护墙材料、装修材料及装饰涂料等，其主 要制品有聚苯乙烯泡沫塑料、光学零件及文具用品。
有机硅树脂是用含三官能团的有机硅单体进行水解缩聚 ，或用三官能团与双官能团的有机硅单体进行共水解缩聚得 到的树脂的总称。有机硅树脂具有较高的耐热和化学稳定性 ，优良的电绝缘性和非常好的憎水性，同时具有较高的粘结 力，低温时抗脆裂性较强，但耐溶剂性较差。常制成胶粘剂 、涂料、浸渍剂及耐热和绝缘性较高的塑料。硅胶就是其中 的一种胶粘剂。有机硅漆即是以有机硅树脂为主要成膜物质 的涂料。
不 透 水 性
性 能
抗 冻 性
粘结力较好 电绝缘性高 机械强度较好
性能
不透水性 抗冻性
粘结力 较好
电缘性高
机械强 度较好
胶 粘 剂
胶泥
用 途
塑料
耐磨蚀涂料
七、有机硅树脂(SI)
定义 用含三官能团的有机硅单 体进行水解缩聚
或用三官能团与双官能团的有机硅单体进行 共水解缩聚得到的树脂的总称。
七、有机硅树脂
优点
有机硅树脂具有较高的耐热和化学 稳定性，优良的电绝缘性和非常好 的憎水性，同时具有较高的粘结力， 低温时抗脆裂性较强，但耐溶剂性 较差。
缺点
低温时抗脆裂性较强， 但耐溶剂性较差。
八、聚醋酸乙烯酯(PVAC)
定义
是醋酸乙烯的聚 合物，俗称白乳 胶无色粘稠状或 无色透明球状固 体
八、聚醋酸乙烯酯(PVAC) 醋酸乙烯的聚合物，俗称白乳胶，无色粘稠状或 无色透明球状固体，具有热塑性。聚醋酸乙烯酯具有粘 结力强，耐稀酸、稀碱作用的特点，但吸水性强。主要 用来配制水性涂料和胶粘剂，也可用于混凝土外掺剂， 配制成聚合物水泥混凝土。
五、环氧树脂(缩写EP)
用途
粘 涂 结 剂 料
各种增强塑料
五、环氧树脂(Epoxy Resin 缩写EP)
环氧树脂主要由环氧氯丙烷和酚类(如二酚基丙烷)等缩聚 而成，本身不会硬化，使用时必须加入固化剂，经室温放置 或加热后才能成为不熔、不溶的固体。环氧树脂广泛用作粘 结剂、涂料和用于制成各种增强塑料，如环氧玻璃钢等。 环氧树脂加固化剂固化后其脆性较大，常加入增塑剂提高 韧性和抗冲击强度。环氧树脂是主要的化学灌浆材料，还可 用作装饰材料、卫生洁具和门窗及屋面采光材料。环氧树脂 具有较强的抗冲耐磨性，工程中常用于配制抗冲耐磨部位的 混凝土或砂浆，但环氧砂浆成本较高、毒性大、施工不便。
特 点
抗水性好 防水性好 绝缘性好
耐水性强
耐磨性好
易加工
一、高分子聚合物的分类
1.按高分子聚合物的合成方法不同，可以分为加聚聚合物和缩聚聚合物两类。 加聚聚合物是一种或几种含有双键的单体在引发剂或光、热、辐射等作用下 ，经聚合反应合成的聚合物。其中，用一种单体聚合成的称为均聚物，如聚 乙烯、聚苯乙烯等；由两种或两种以上的单体聚合成的称为共聚物，如丁二 烯苯乙烯共聚物、醋酸乙烯氯乙烯共聚物等。缩聚聚合物是由含有两个或两 个以上官能团的单体，在催化作用下经化学反 应而合成的聚合物。其品种很多，常以参与反应的单体名称后加“树脂”二 字来命名,如酚醛树脂、脲醛树脂等。 2.根据聚合物在热作用下表现出来的性质，将高分子聚合物分为热塑性聚合 物和热固性聚合物。热塑性聚合物是指可反复受热软化、冷却硬化的聚合物, 一般是线性分子结构，如聚乙烯、聚氯乙烯等。热固性聚合物是指经一次受 热软化(或熔化)后，在热和催化剂或热和压力作用下发生化学反应而变成 坚硬的体型结构，之后再受热也不软化，在强热作用下即分解破坏的聚合 物。如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等。 3.按聚合物所表现的性状不同分为塑料类、合成橡胶类及合成纤维类等。
特点
具有粘结力强 热 塑 性
耐稀酸、稀碱
吸 水 性 强
九、聚丙烯酸酯(PAE)
定义
是丙烯酸酯共聚乳液 （简称丙乳）
配制丙 乳砂浆
用 途
护面和 修补材 料
九、聚丙烯酸酯(PAE) 聚丙烯酸酯是丙烯酸酯共聚乳液（简称丙乳），具有 优良的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、防腐、抗冻、 耐磨、耐老化性能，具有无毒、无污染、不燃、不爆、无 腐蚀性等优点。主要用于配制丙乳砂浆，作为护面和修补 材料，适用性较广
1
概
述
2
3 4 5
工程中常用的合成树脂及塑料 工程中常用的合成橡胶
聚合物砂浆、混凝土
化学灌浆材料
合成高分子材料是以不饱和的低分子碳 氢化合物（单体）为主要成分， 含少量 氧、氮、硫等 ， 经人工加聚或缩聚而合 成的分子量很大的物质，常称为高分子聚 合物。
高分子聚 合物
密度小 比强度高 耐腐蚀性强
１ 护 墙 材 料
２ 装 修 材 料
３ 装 饰 涂 料
主要制作
聚 苯 乙 烯 泡 沫 塑 料
光 学 零 件
文 具 用 品
四、聚酯树脂
定义 聚酯树脂是二元或多元酸 与二元或多元醇经缩聚而成 的树脂的总称 有饱和聚酯树脂
分 类
不有饱和聚酯树脂
四、聚酯树脂
聚酯树脂是二元或多元酸与二元或多元醇经缩聚而成的树 脂的总称，有饱和聚酯树脂和不饱和聚酯树脂两种，工程 中常用不饱和聚酯树脂。聚酯树脂可制成粘结剂以生产聚 酯砂浆和聚酯混凝土，作为过水建筑物护面材料，具有较 高的硬度及耐磨性；还可制成纤维、橡胶及涂料。聚酯树 脂能耐一切化学侵蚀，常与玻璃纤维共制成玻璃钢作为结 构材料使用。
六、呋喃树脂（FR）
定义
呋喃树脂是以糠醇或糠醛 等为原料制成的热固性树 脂的总称 糠 醛 树 脂 糠醛丙酮树脂 糠 醇 树 脂
分类
苯酚糠醛树脂
六、呋喃树脂
呋喃树脂是以糠醇或糠醛等为原料制成的热固性树脂的总 称，包括糠醇树脂、糠醛树脂、糠醛丙酮树脂和苯酚糠醛树 脂等几种。 呋喃树脂在酸性固化剂作用下，在常温情况下即能固化。 呋喃树脂具有不透水性，能耐侵蚀介质及承受拉力荷载的作 用，是一种耐火材料，具有较好的粘结力和机械强度，具有 很高的电绝缘性和足够的抗冻性，但性能较脆。常用作耐磨 蚀涂料、胶粘剂、胶泥和塑料。呋喃树脂涂料常用于木材及 混凝土的防腐护面材料，也可用于浸渍混凝土，以提高其抗 渗性能。呋喃胶粘剂常用于配制聚合物混凝土和聚合物砂浆 ，作为防渗抗腐蚀材料，如隧洞衬砌防水或处于侵蚀介质中 的结构防腐。