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第九章 高分子材料. 定义： 高分子材料是指分子量大于 10000 以上的化合物 ( 又称聚合物 ) 材料。 特点： 优点： 1 、优良的加工性能 2 、质轻，比强度高。 3 、导热系数小。 4 、化学稳定性能好 5 、电绝缘性好 6 、装饰性能好 缺点 : 易老化、易燃、耐热性差、刚度小。. §9 ． 1 高分子材料的组成 一、合成树脂 合成树脂是高分子材料的基本组成，是决定高 分子材料性质的主要成分，在高分子材料中的含量 可达 30 ％～ 100 ％。 1 、 合成树脂按生产时的化学反应不同，可分为聚 合树脂和缩合树脂两类.
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第九章 高分子材料
定义： 高分子材料是指分子量大于10000以上的化合物(又称聚合物) 材料。 • 特点： • 优点： • 1、优良的加工性能 • 2、质轻，比强度高。 • 3、导热系数小。 • 4、化学稳定性能好 • 5、电绝缘性好 • 6、装饰性能好 • 缺点:易老化、易燃、耐热性差、刚度小。
§9．1 高分子材料的组成 一、合成树脂 • 合成树脂是高分子材料的基本组成，是决定高 分子材料性质的主要成分，在高分子材料中的含量 可达30％～100％。 1、 合成树脂按生产时的化学反应不同，可分为聚 合树脂和缩合树脂两类
聚合树脂：是由一种或一种以上单体经热、光及催化剂的作用聚合而成的树脂。合成物的组成与单体的化学组成基本相同，分子为线型结构。 聚合树脂：是由一种或一种以上单体经热、光及催化剂的作用聚合而成的树脂。合成物的组成与单体的化学组成基本相同，分子为线型结构。 • 缩合树脂：由两种以上的单体经加热和催化剂 作用缩合而成的树脂。合成物的化学组成与反应单 体的组成完全不同，在反应过程中有低分子的反应 副产物产生(如水、氨等)。如酚醛树脂由苯酚和甲 醛经缩合而成；脲醛树脂由尿素与甲醛缩合而成。 缩合树脂的结构有体型结构和线型结构两种。
2、按加热时表现的性质分：热塑性树脂和热固性树脂两类。2、按加热时表现的性质分：热塑性树脂和热固性树脂两类。 • 热塑性树脂受热软化，冷却后变硬，反复多次 性质无明显变化，这类树脂的分子为线型结构，包 括全部聚合树脂及部分缩合树脂。 • 热固性树脂加热后先转变成粘稠状态，然后继 续发生化学变化而最终成为不熔、不溶的物质，受 热后不再软化。这类树脂的分子为体型结构，它包 括大部分的缩合树脂。
二、填充料 • 为提高高分子材料的强度、耐热性、耐磨性、 硬度，降低高分子材料的成本，可掺入适量的填充 料。 • 常用的填充料有粉状和纤维状两类，粉状填充 料有木粉、滑石粉、石灰石粉、石英粉、铝粉、硅 藻土、碳黑等，纤维状填充料有石棉、玻璃纤维 等。 • 高分子材料中填充料的掺入量可达40％～70％
三、添加剂 • 添加剂是为改善高分子材料性质而掺入的某些 助剂，如增塑剂、固化剂、稳定剂、抗老化剂、抗 静电剂、阻燃剂、着色剂、发泡剂等。
§9．2 高分子材料(塑料)常用的品种 • 塑料是以合成树脂或天然橡胶为主要基料，与其它原料在一定条件下，经混炼、塑化、成型，且在常温下保持产品形状不变的材料。 • 塑料与合成橡胶、合成纤维并称为三大合成高分子材料
建筑塑料装饰品: • 塑料装饰板 • 塑料地板 • 塑料地毯 • 塑料壁纸 • 塑料门窗 • 塑料管道
一、热塑性塑料 (一) 薄膜聚氯乙烯 (PVC) • 硬质聚氯乙烯机械性能好，耐老化性能较好， 具有自熄性、良好的耐腐蚀性，易加工，价格低， 但耐热性较差，长期耐热温度不大于60℃（玻璃化 温度为80℃左右），是建筑工程中应用最为广泛的 一种塑料，如制造给排水管道、塑料门窗、电线配 管、装饰饰面板、楼梯扶手等。
近年来，我国已研制了高聚合度聚氯乙烯(聚合度达4000～8000)，具有价低、性能优异的特点，可用于门窗框、家电、各种软管、各种性能电缆料、伸缩绝缘带、汽车内部材料以及压延透明膜等。近年来，我国已研制了高聚合度聚氯乙烯(聚合度达4000～8000)，具有价低、性能优异的特点，可用于门窗框、家电、各种软管、各种性能电缆料、伸缩绝缘带、汽车内部材料以及压延透明膜等。
(二) 聚乙烯 (PE) • 机械性能好，易燃烧(设计时宜加阻燃剂)，柔 性好，耐溶剂性好，能耐大多数酸碱作用，主要用 于卫生洁具及给排水管材等。 (三) 聚苯乙烯 (PS) • 聚苯乙烯塑料透明性好，透光率可达88％以 上，机械强度较好，但抗冲击性较差，性脆，易 燃，能溶于甲苯、苯等有机溶剂中。在建筑工程中 可用作保温材料、制作成片材(可用于隔断、吊顶灯 片等)。目前，其产量仅次于聚氯乙烯和聚乙烯。
(四) 聚丙烯 (PP) • 聚丙烯塑料的机械性能和耐热性都优于聚乙烯，耐溶剂性好，易燃烧，耐低温较差，有一定的脆性。主要用于生产管材（如目前用作上水管的无规共聚丙烯管材PPR管）和卫生洁具。 • (五) ABS塑料 • ABS塑料是一种经改性的聚苯乙烯，具有较好的抗冲性、耐低温性、耐热性、耐候性及抗静电性。可用作结构材料，是通用工程塑料中应用最为广泛的一种，也可制作成管道、异型板材、门窗框架、高级卫生洁具、模板等用于建筑工程中。
(六) 聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) • 聚甲基丙烯酸甲酯(又称有机玻璃)具有良好的 透明性，透光率可达92％以上，耐老化性能优良， 能溶于氯仿，但表面硬度较无机玻璃低、易划伤。 在建筑上可用于隔断、护墙板、广告牌、面盆、浴 缸等。
(七) 聚碳酸酯塑料 (PC) • 聚碳酸酯塑料是一种力学性能和耐热性能俱佳 的非结晶型热塑性工程塑料，有不碎玻璃之称。该 塑料具有特高的冲击强度，质轻，隔热性能好，与玻璃相比可节约10％的能源；具有自熄性，阻燃；抗紫外线能其常制作成板材，用于办公大楼、宾 馆、体育馆、娱乐中心、教学楼、医院、工业厂房 等采光大棚，公路隔音墙，车库，车站雨棚，广告 牌，出租车防盗及警用防暴盾牌等。
二、热固性塑料 (一) 酚醛塑料 (PF) • 酚醛塑料具有耐热、耐化学腐蚀及绝缘性能好 的特点，有电木之称，性脆、坚硬、阻燃。 • 建筑上采用酚醛塑料制作成各种饰面板，采用 酚醛树脂生产涂料或粘结剂，用于粘贴人造板材。 （二) 脲醛塑料 (UF) • 脲醛树脂具有无色、无味、无毒、着色性好、 粘结强度高，有自熄性、耐菌性等特点。用于制作 建筑小附件及娱乐用品，经发泡处理可制得填充用 保温材料。
(三) 不饱和聚酯塑料 (UP) • 聚酯树脂具有化学稳定性高，强度高、粘结性 好，弹性、耐热性、耐水性及工艺性能优良等特 点，可用于生产玻璃钢、卫生洁具、人造大理石、 人造花岗石及塑料涂布地板等。 (四) 聚氨酯塑料 (PV) • 聚氨酯塑料具有良好的机械性能，耐老化性能 好，耐热性好，耐磨性、耐污性好等特点，可用于 制作建筑涂料、防水材料、粘结剂、塑料地板等。
(五) 玻璃纤维增强塑料 (GRP) • 玻璃纤维增强塑料又称玻璃钢，具有质轻、高 强(抗拉强度可达100～150 MPa，此强度超过钢 材)、化学稳定性好、价低等特点，但刚度不如金 属，会产生较大的变形。由于纤维布层与层之间， 纤维布平面内经纬向不同，玻璃钢表现出为各向异 性。 玻璃钢常用作采光材料、围护材料和装饰材 料，如透明波形板、半透明的中空夹层板、采光 罩、各种复合板、门窗、浮雕、贴面板等，还可制 作浴缸、管道及各种容器。
§9．3 胶 粘 剂 • 胶粘剂是指能形成薄膜，并能将两种物体的表 面通过薄膜紧密联接而达到一定物理化学性能要求 的物质。 • 现代建筑业胶粘剂的使用越来越广泛，目前建 筑胶粘剂的基料主要有聚醋酸乙烯(PVAC)及其共聚 物、丙烯酸酯聚合物、环氧树脂及聚氨酯等。
一、聚醋酸乙烯胶粘剂 • 聚醋酸乙烯胶粘剂是由醋酸和乙炔合成醋酸乙 烯，再经乳液聚合而成的一种乳白色的具有酯类芳 香的乳状液体，又称白胶。 • 聚醋酸乙烯胶粘剂可在常温下固化，使用方 便，固化较快，粘结强度高，粘聚层有较好的韧性 和耐久性，不易老化，无毒，无污染，价低，但耐 水性、耐热性较差，只能作室温下非结构胶用。它 主要用于非金属材料如墙纸、木材、玻璃、陶瓷、 混凝土的粘结。
二、醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(VAE) • 由于在醋酸乙烯一乙烯共聚乳液其成膜温度和 玻璃化温度比聚醋酸乙烯(PVAC)乳液低，它对臭 氧、氧、紫外线稳定，耐冻融，抗酸碱性能优良， 价格适中。 • 用醋酸乙烯－乙烯共聚乳液作为胶料配成的聚 合物水泥混凝土或砂浆有非常明显的技术经济效 益，可广泛用于土木工程中。
三、丙烯酸系胶粘剂 • 丙烯酸系胶粘剂是以丙烯酸酯为基料制成的胶 粘剂。其原料来源充足，无毒，无污染，附着力 高，固化快，用途广泛。 • 丙烯酸系胶粘剂主要有： • 聚甲基丙烯酸酯胶：具有室温快速固化、强度 高、韧性好、可油面粘接、耐水、耐热、耐老化等 特点，但气味较大，储存稳定性较差。牌号有SA一 102，SA一200。 • －氰基丙烯酸酯：室温瞬间固化，强度较高， 使用方便，无色透明，毒性很小，耐油，脆性大， 耐热、耐水、耐溶剂，但耐候性较差，价格较高。 牌号有502、504、508三种。
四、环氧树脂胶粘剂 • 环氧树脂胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、填 料、增韧剂等组成的胶粘剂。配方不同时，可得到 不同品种和用途的胶粘剂。环氧胶粘剂具有粘结强 度高、韧性好、耐热、耐酸碱、耐水等特点，适用 于金属、塑料、橡胶、陶瓷等多种材料的粘结。 五、不饱和聚酯树脂(UP) 胶粘剂。 • 不饱和聚酯是一种热固性树脂，未固化时为一 种高粘度的液体，一般为室温固化，固化时需加固 化剂和促进剂。它具有工艺性能好、可室温固化、 固化时收缩率较大等特点，主要用于制造玻璃钢， 也可粘结陶瓷、金属、木材、混凝土等材料。
§9．4 土工布 • 土工合成材料是以高分子聚合物为原料的新型建筑材料，它以塑料、化纤、合成橡胶为原料制成的产品，置于土体内部、表面、各层土体之间起着加强和保护作用。 • 其中有一类具有透水性的布状织物，叫做“土工织物”，俗称“土工布”。
一、土工布的种类和特点 • 按照不同的制造工艺，可将土工布分为有纺、无纺、纺织和复合织物四种。 1．有纺织物是由经线和纬线相互交织而成的织物。 • 1）单丝有纺织物——织物的成分大多为聚酯或聚丙烯，主要用作反滤材料。 • 2）复丝有纺织物——由许多细纤维的纱线织成。主要用于加筋，价格较高，应用受限。 • 3）扁丝有纺织物——由宽度大于厚度许多倍的纤维织造而成。主要用作分隔材料。 2．无纺织物是将纤维沿一定方向或随机地以某种方法相互结合而制成的织物。 3．编织织物由一股或多股纱线组成的线卷相互连锁而制成，又称“针织物”。 4．复合织物将编织织物、有纺织物和无纺织物等重叠在一起，用粘合或针刺等方法使其相互组合加工而成的织物。
二、土工布在道路工程中的应用 • 合成织物用于土木工程始于20世纪50年代末， 20世纪70年代以后，国外织物的应用从公路、铁路 的路基工程逐步扩展到挡土墙、主坝等大型永久性 工程。20世纪80年代初，我国铁道部门开始试用无 纺织物，自80年代中期，水利、港建、航道和公路 部门开始推广使用。
其作用如下： 1．排水作用 埋在土中可以汇集水分，并将水排出主体。织物不仅可以沿垂直于其平面的方向排水，也可以沿其平面方向排水，即具有水平排水功能。 2．反滤作用 • 工程中往往同时利用织物的反滤和排水两种作用。
3．分隔作用 • 将织物铺设在不同粒料层之间，可以起分隔作用。例如，织物的分隔作用在软土路基处理中效果很好。 4．加筋作用 • 织物具有较高的抗拉强度和较大的破坏变形 率，以适当方式将其埋在土中，作为加筋材料，可 以控制土的变形，增加土体稳定性。也可用于加筋 土挡墙中 。
复习思考题 1．简述高分子材料的组成和特点。 2．什么是热塑性塑料和热固性塑料?各举几例。 3．简述聚氯乙烯、聚苯乙烯的特点和用途。 4．简述聚氨酯塑料的特点和用途。 5．简述几种常用胶粘剂的特点和用途。 6．什么是土工布？简述土工布在道路工程中的作 用？
