建筑材料-高分子材料

2012年9月
科园教育
第九章 有机高分子材料
一、塑料的基本组成
• 1 合成树脂 • 2 填充料 • 3 增塑剂 • 4 固化剂 • 5 着色剂 • 6 稳定剂
第二节 建筑塑料
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第九章 有机高分子材料
1 合成树脂
第二节 建筑塑料
定义 作用
含量
习惯或广义地讲，凡作为塑料基材的 高分子化合物（高聚物）都为树脂。
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树脂泛指作为 塑料基材的高
聚物
2012Fra Baidu bibliotek9月
第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
三、高聚物的结构与性质
1 高聚物分子链的形状与性质
按分子几何结构形态分为线型、支链型和体型
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图9-1 聚合物大分子链的形状
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
塑料的基本组成材料 在塑料中起粘结作用 种类、性质和数量决定塑料的性质 含量约为30%～60% 仅有少数的塑料完全由合成树脂所组 成，如有机玻璃。
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第九章 有机高分子材料
第二节 建筑塑料
2 填充料
降低分子链间的流淌性
• 作用
提高塑料的强度、硬度及耐热性 减少塑料制品的收缩
降低塑料的成本
晶区所占的百分比称为结晶度。
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识 高聚物在不同温度条件下的形态是有差别的，如
图9-2，表现为下列三种物理状态:
• 图9-2 非晶态线型高聚物的变形与温度的关系
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
• （1）玻璃态：当低于某一温度时，分子链作用力很大，分
子链与链段不能运动，高聚物呈非晶态的固体称为“玻璃 态”。 • （2）高弹态：当温度超过玻璃化温度Tg时，由于分子链段 可发生旋转，使高聚物在外力作用下能产生大的变形，外力 卸除后又缓慢恢复原状，高聚物的运动状态称为“高弹态”。 • （3）粘流态：随温度继续升高，当温度达到“流动温 度”Tf后，高聚物呈极粘的液体，这种状态称为“粘流态”。 此时，分子链和链段都可以发生运动，当受到外力作用时， 分子间相互滑动产生形变，外力卸去后，形变不能恢复。
（1）线型：大小分链节排列成线状主链（如图9-1a）。大多数呈卷 曲状，线状大分子间以分子间力结合在一起。线型高聚物具有良好 的弹性、塑性、柔顺性，但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性 较差，且可融可熔。线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。 （2）支链型：分子在主链上带有比主链短的支链（如图9-1b）。分 子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度低于线型 高聚物。 （3）体型：分子由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成，呈 空间网状结构（见图9-1c）。由于化学链结合力强，且交联成一个 巨型分子，因此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。
有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
第九章 合成高分子材料
主要内容：
建筑塑料 建筑涂料 建筑胶粘剂
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有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
合成高分子材料是指由人工合成的高分
子化合物为基础所组成的材料。
合成高分子材料有许多优良的性能，如密 度小，比强度大，弹性高，电绝缘性能好，耐 腐蚀，装饰性能好等。
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
2 高聚物的聚集态结构与物理
状态
• 定义 • 分类 • 其他
聚集态结构是指高聚物内部大分子 之间的几何排列与堆砌方式。 晶态 不透明或半透明 非晶态 透明
由于长链高分子难免弯曲，故在晶 态高聚物中也总有非晶区存在，且大分 子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。
合成高分子材料在土木工程领域广泛使用， 代替了很多传统材料。
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有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
第一节 高分子化合物的基本知识
一、高分子化合物的定义
高分子化合物又称高分子聚合物（简称高 聚物），是组成单元相互多次重复连接而构成 的物质。
高分子化合物分子量虽然很大，但化学组成 比较简单，由许多低分子化合物聚合而成。
塑料
合成橡胶
线型
加聚物
合成纤维
胶粘剂
支链型
缩聚物
涂料
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体型
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识 高聚物的命名
单体名称前 冠以“聚”字
聚乙烯 聚丙烯
原料后附以 “树脂”二字
酚醛树脂
从单体各取一 字，后附“橡胶”
丁苯橡胶 三元乙丙橡胶
大多数烯类单体聚 合物都可按此命名
• 常用填充料 木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、
石棉、铝粉、碳黑和玻璃纤维等
• 掺率
塑料中填充料的掺率约为40%～70%
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第九章 有机高分子材料
3 增塑剂
第二节 建筑塑料
降低树脂流动温度Tf，使树脂具有
作用
较大的可Tf性，以利于塑料加工成型 降低大分子链间的作用力，降低塑
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第九章 有机高分子材料
第二节 建筑塑料
第二节 建筑塑料
塑料是以天然或合成高分子化合物为基体材料， 加入适量的填料和添加剂，在高温、高压下塑化成型， 且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。
常用的合成高分子化合物是各种合成树脂。 塑料作为土木工程材料有着广阔的前途。如建筑 工程常用塑料制品有塑料壁纸、饰面板、塑料地板、 塑料门窗、管线护套等；防水和密封材料有塑料薄膜、 密封膏、管道、卫生设施等。
组成高聚物最小重复结构单元称为“链节”， 如—CH2—CH2—；
高聚物中所含链节的数目n称为“聚合度”； 高聚物的聚合度一般为1×103～1×107，分子 量必然很大。
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
二、高聚物的分类与命名
高聚物分类
按性能用途 按分子结构 按合成反应
例如，聚乙烯分子结构为：
…CH2—CH2…CH2—CH2…—[—CH2—CH2— ]n—
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第九章 有机高分子材料 第一节 高分子化合物的基本知识
这种结构称为分子链，可简写为—CH2— CH2—。即聚乙烯是由低分子化合物乙烯 （CH2=CH2） 聚合而成的。
可以聚合成高聚物的低分子化合物，称为“单 体”；