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高分子材料. 讓人們又愛又恨的工程材料. 甚麼是高分子材料. 分子量:每 mole ( 6.02E23 )分子的公克數。 單一分子(單體),不會超過 500 。 單一分子(單體)連結(聚合)之後,就可能超過 10000 , 分子量 超過 10000 的 分子材料,就稱為高分子材料。. 高分子材料不是只有塑膠. 蛋白質是由胺基酸 聚合而成,脂肪 是由 脂肪 酸 聚合而成,澱粉與肝醣 由 葡萄糖聚合而成,所以「人是 高分子材料」。 木材由 葡萄糖聚合而成,瀝青 由 石油分子聚合而成,也是 高分子材料。. 汽車輪胎也是高分子材料.

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高分子材料

讓人們又愛又恨的工程材料

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甚麼是高分子材料
  • 分子量:每mole(6.02E23)分子的公克數。
  • 單一分子(單體),不會超過500 。
  • 單一分子(單體)連結(聚合)之後,就可能超過10000,分子量超過10000的分子材料,就稱為高分子材料。
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高分子材料不是只有塑膠
  • 蛋白質是由胺基酸聚合而成,脂肪是由脂肪酸聚合而成,澱粉與肝醣由葡萄糖聚合而成,所以「人是高分子材料」。
  • 木材由葡萄糖聚合而成,瀝青由石油分子聚合而成,也是高分子材料。
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汽車輪胎也是高分子材料
  • 最早的橡膠來自橡膠樹乳汁,是天然的高分子材料。
  • 現在的橡膠來自石油分子聚合,與塑膠差別只有鍵結的方向與強度。
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廉價的工程材料
  • 天然材料日益匱乏,人口與需求日益增加,高分子材料價廉物美,所以其重要性與日俱增。
  • 因其價廉,所以「用完即丟」造成環境重大衝擊。
  • 在廉價與環保取得平衡,必須完整資源回收。
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熱固型與熱塑形
  • 熱固型塑膠:因為使用縮和聚合製造(成分已經改變),製造後不能因為加熱而還原。
  • 熱塑型塑膠:因為使用加成聚合製造(成分沒有改變),製造後不能因加熱而還原。
  • 可以回收再利用的是熱塑型塑膠。
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塑膠的添加物
  • 塑膠的主成分為樹脂,就好似水泥是混凝土的主成分。
  • 為了快速生產,所以加入硬化劑。
  • 聚合物避免崩解回到單體,所以加入安定劑。
  • 加工過程為了製作方便,所以加入塑化劑、潤滑劑。
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塑鋼(FRP)
  • 塑鋼(FRP)根本與金屬沒有關係,裏面沒加入鋼鐵。
  • F為fiber(纖維) ,包括碳纖維與玻璃纖維。
  • P為plastic(塑膠) ,通常使用聚甲醛。
  • R為reinforce (加強)
  • FRP應該稱纖維加強塑膠
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加強物與填充物
  • FRP中的纖維,就是加強物,與混凝土加入鋼筋,作用相似。
  • 有時塑膠也要加入填充物,例如發泡塑膠加入發泡劑,除了增加體積,還有隔熱效果。
  • 混凝土中加入骨材,也是必要的填充物。
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顏料與香料
  • 為了配合使用者的需求,塑膠製品有時會添加原料與香料。
  • 在商品化經濟的今天,添加原料與香料對產品有刺激需求的功效。
  • 土木建築上為配合整體設計,有需要考慮。
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五大泛用塑膠-1
  • 五種最廣泛使用的塑膠:PE(聚乙烯) PP(聚丙烯) PS(聚苯乙烯) PVC(聚氯乙烯)ABS。
  • 發泡PS(聚苯乙烯) 就是保麗龍
  • ABS:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物適合做家電外殼與玩具。
  • 這五種都是熱塑型塑膠。
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五大泛用塑膠-2
  • 其中PE、PP、PVC都常用來製作塑膠袋,其中PE最不耐熱, PVC最耐熱。
  • PVC雖最耐熱,但製作過程大量使用塑化劑,燃燒後產生戴奧辛,最不環保,且對人體健康最有害。
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五大泛用塑膠-3
  • PVC (聚氯乙烯):建築上是製造冷水管、污水管主要材料,使用很廣泛。
  • PS(聚苯乙烯):若未發泡,可作為免洗餐具等用品;若發泡,可以作為絕緣隔熱材料,但因不耐火,所以除了屋頂隔熱,不適合建築上使用。
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五大泛用塑膠-4
  • ABS:(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物)台灣奇美公司製造量世界第一,對國內家電產業相當有貢獻。
  • 這五大泛用塑膠用量大,又可回收再製,既然不能不用塑膠製品,就該多應用五大泛用塑膠,並建立良好回收系統,確實回收。
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特殊的熱塑性塑膠PMMA
  • PMMA(壓克力、有機玻璃):是熱塑型塑膠中強度最大者,又其透光性超過玻璃,學名為聚甲基丙烯酸甲酯 。可製造飛機座艙蓋,常用來代替普通玻璃。
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特殊的熱硬性塑膠1
  • 環氧樹脂:是強度最高的高分子材料,可用於建物補強、植筋等特殊工法廣泛用於黏接劑,塗料等用途,但因有毒且可能致癌 ,使用時宜注意 。
  • PU 聚氨脂:軟發泡可以製造軟性襯墊,硬發泡可以防火隔熱,因此可作為輕質乾式施工隔間牆的優良材質。
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特殊的熱硬性塑膠2
  • 矽素樹脂:是最耐熱的塑膠,耐氣候性耐變形優良,又稱矽膠,常作為防水黏接劑。
  • 酚甲醛樹脂:又稱電木,是最早工業化的合成樹脂可用於製造各種層壓塑膠﹑壓塑粉﹑清漆﹑耐腐蝕塑膠﹑膠黏劑。
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高分子材料用於土木工程
  • 地工織物 :使用不織布,利用其透水但不會讓土壤及岩石流失的特性,配合適當工法,可以保護邊坡。
  • 高分子止水劑:是一種以高分子聚合物為基材,快速凝結的水凝性水泥修補材,初凝時間為一分鐘內,適用於瞬間止水或結構修補 。
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結論
  • 因近來化學工業快速發展,高分子材料各方面都有長足進步,甚至造成許多新工法的出現。
  • 高分子材料的缺點仍有待克服:例如耐氣候性、耐高溫、價廉不如混凝土,強度及抗變形能力不如金屬,所以仍未能取代以上材料。