第九章、高分子建筑材料.ppt

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第九章高分子建筑材料（PolymerMaterialsforConstruction）,第一节高分子建筑材料的基本性质,第二节高分子建筑材料和制品,思考题,第九章高分子建筑材料,用于建筑工程中的有机材料（organicmaterials）主要有：

木材（timber）、沥青材料（bitumen）、合成高分子材料（syntheticpolymer）。

合成高分子材料包括三大类：

塑料（plastic）、橡胶（rubber）、合成纤维（syntheticfiber）（其中塑料占3/4）。

在塑料、橡胶的基础上衍生出胶粘剂（adhesive）、涂料（paint）。

合成高分子材料的基本成分是合成高分子化合物。

预计到21世纪初，合成高分子材料将占建筑材料用量的25%以上，主要用于制作建筑材料与制品、对传统建筑材料进行改性。

合成高分子建筑材料，除少数用作结构材料代替钢材和木材外，绝大多数用作非结构材料及装饰装修材料。

小资料：

用于纺织的合成纤维，我国习惯以“纶”作后缀，如：

涤纶（polyesterfiber）（聚对苯二甲酸乙二酯）、锦纶（polyamidefiber,jinlun）（尼龙-6）、腈纶（acrylicfiber）（聚丙烯睛）、氯纶（polyvinylchloridefiber）（聚氯乙烯）、维尼纶（vinylon）（聚乙烯醇缩甲醛）。

第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,一、高聚物的基本知识（Theelementaryknowledgeofpolymer）,在有机化合物中，一般将分子量为几十、几百的化合物称为低分子化合物，而将分子量在104以上的称为高分子化合物（有时将分子量在103以上的也称为高分子化合物）。

常见的高分子有机化合物有：

合成树脂（resin）、天然树脂、纤维素酯或醚、沥青等。

高分子化合物分为两大类：

天然高分子化合物（粮食、棉织品、木材、天然橡胶等）、合成高分子化合物（简称高聚物或聚合物或合成树脂）。

后者发展应用迅速。

高聚物是由单体（monomer）（不饱和的低分子化合物）聚合而成。

常用的聚合方法有两种：

加成聚合、缩合聚合。

第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,加成聚合是在加热或催化剂的作用下，单体分子互相连结起来成为高聚物，反应过程中不产生副产物，所生成的高聚物具有与单体完全相同的组成。

加聚反应生成的高聚物称为聚合树脂，为线型结构，绝大多数属热塑性树脂，由一种单体加聚而得的称为均聚物，以“聚”+单体名称命名，由两种以上单体加聚而得的称为共聚物，以单体名称+“共聚物”命名。

建筑中常用的有：

聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene,PTFE）、丁苯胶乳（butadienestyrenelatex）等。

一、高聚物的基本知识（Theelementaryknowledgeofpolymer）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,缩合聚合是在加热和催化剂的作用下，单体分子互相结合成为高聚物，同时析出水、氨、醇等副产物（低分子化合物），所生成高聚物的组成与原始单体完全不同。

缩聚反应生成的高聚物称为缩合树脂，多为体型结构，属热固性树脂，一般以单体名称+“树脂”命名。

建筑中常用的有：

酚醛树脂（PF）、脲醛树脂（UF）、环氧树脂（EP）、不饱和聚酯树脂（UP）、密胺树脂、有机硅树脂（SI）等。

一、高聚物的基本知识（Theelementaryknowledgeofpolymer）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,根据分子链的形态，高聚物分为：

线型结构、支链型结构、网型结构、体型结构。

一般地，线型结构的树脂：

强度较低、弹性模量较小、变形较大、耐热性差、耐腐蚀性较差、可溶可熔、呈热塑性；体型结构的树脂：

强度较高、弹性模量较大、变形较小、较硬脆且多无塑性、耐热性较好、耐腐蚀性较好、不溶不熔、呈热固性。

加聚物多为线型、支链型结构，缩聚物可为线型、支链型、网型、体型结构（如酚醛树脂）。

根据受热时的性能，高聚物分为：

热塑性（thermoplastic）、热固性（thermosetting）。

热塑性高聚物为线型、支链型结构，热固性高聚物为体型结构。

一、高聚物的基本知识（Theelementaryknowledgeofpolymer）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,根据物质的聚集态结构，高聚物分为：

晶态、非晶态。

非晶态线型高聚物在温度由低到高的不同范围内，具有三种力学性能不同的状态：

玻璃态、高弹态、粘流态。

玻璃化温度低于室温的称为橡胶，高于室温的称为塑料。

粘流温度以上可对高聚物进行塑造成型。

体型高聚物一般仅有玻璃态。

一、高聚物的基本知识（Theelementaryknowledgeofpolymer）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,塑料是以合成树脂为主要成分，加入一定的添加剂，经加工成型制成的有机合成材料。

塑料用于建筑始于1950年代，目前已成为继混凝土、钢材、木材之后的第四种重要的建筑材料。

世界上用于建筑上的塑料已占全部建筑材料用量的11%，占塑料总产量的25%以上。

建筑塑料主要用作装饰板材、保温材料、涂料、管道、门窗、防水及防腐材料等，玻璃纤维增强塑料可用作结构材料。

第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,1.塑料的组成（Thecompositionofplastics）,

（1）合成树脂（polymer）,合成树脂是塑料的基本成分，起胶结剂的作用，占塑料重量的40%100%，它决定了塑料的主要性质及成本。

二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,

（2）添加剂（additive）,为改善塑料的某些性能而加入的物质统称为添加剂（除填料外的也称助剂）。

a.填料（filler）：

作用是降低成本、提高强度、硬度、尺寸稳定性及耐热性。

常用：

木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、铝粉、碳黑、石棉、玻璃纤维等，掺量40%70%。

b.增塑剂（plasticizer）：

作用是提高加工时的可塑性、调节塑料的机械性能（强度、韧性、柔软性、耐寒性等）。

c.稳定剂（stabilizer）：

作用是改善塑料在加工、使用过程中对热、光、氧的耐久性。

d.其他（others）：

润滑剂、固化剂、发泡剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、稀释剂等。

1.塑料的组成（Thecompositionofplastics）,二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,2.塑料的特性（Thecharactersofplastics）,

（1）加工性能优良（processability）,可采用多种加工工艺（挤压、压铸、发泡）塑制成多种形状（薄膜、薄板、管材、异型材等）的产品，制品便于切割、焊接。

通过改变塑料组成配方与生产工艺，可按需要调节制品的硬度、密度、表观密度、色泽等，制成具有特殊性能的工程材料，如强度超过钢材的碳纤维复合材料，具有承重、质轻、隔音、保温性能的复合板材，柔软而富有弹性的密封、防水材料等。

二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,

（2）质轻（lightweight）,塑料的密度一般为0.82.2g/cm3，平均值（1.45g/cm3）与木材接近，是钢的1/5、混凝土的1/3、铝的1/2。

比强度接近或超过钢材，远超过混凝土，属于轻质高强材料。

（3）装饰性能好（decorative）,塑料制品可着色、印刷、压花、烫金、电镀，表现出良好的质感和装饰效果。

2.塑料的特性（Thecharactersofplastics）,二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,（4）耐水性、耐化学腐蚀性好：

适用于防潮、防水工程，化工建筑。

（5）隔热性、电绝缘性好：

塑料的热导率一般为0.0240.81W/（m.K），是金属的1/1500、混凝土的1/40。

（6）耐热、耐燃、耐老化性差,2.塑料的特性（Thecharactersofplastics）,二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,（7）弹性模量（刚度）小（仅为钢材的1/101/20）,（8）经济性较好：

目前塑料的成本较高，但随着高分子工业的发展，其成本在逐渐下降；而塑料生产的低能耗及优良的使用性能也会带来良好的综合效益。

小资料：

塑料的生产能耗是玻璃的50%、钢材的16%、铝材的8%,2.塑料的特性（Thecharactersofplastics）,二、塑料的基本知识（Theelementaryknowledgeofplastics）,第一节高分子建筑材料的基本性质（Thebasicpropertiesofpolymermaterialsforconstruction）,第九章高分子建筑材料,老化（ageing,deterioration），指高分子材料在长期使用中，由于受机械力、空气中的氧、光、热等作用，出现强度降低、软化、发粘、发脆、失去弹性、变色等现象。

老化的原因是高分子链的交链反应（线型结构转变为体型结构，使材料变硬、变脆、失去弹性。

）或裂解反应（高分子链断裂，长链变短，分子量变小，使材料变粘、变软、强度下降。

）。

2.塑料的特性（Thecharactersofplastics）,二、塑料的基本知识（Theelementarykn