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第十章 高分子材料,组员: 陈晓凯 黄宇翔 林伟杰 吴晓胜 黄旭钊,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。 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。 注：下面介绍的主要围绕建筑方面的用材,什么是高分子材料？,高分子材料,塑料,合成橡胶,合成树脂,合成纤维,基本组成,添加剂,塑料,通用塑料,特种塑料,胶黏剂,填料,工程塑料,目录,第一章、塑料成分 第二章、塑料 1、通用塑料 2、工程塑料 3、特种塑料 第三章、胶黏剂 第四章、塑料壁纸 第五章、实料应用篇 第六章、常见问题及解答,合成树脂 填料 添加剂 下面主要讲解一下填料和添加剂,第一章,塑料成分,（1）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。,（2）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。,塑料是以合成树脂或天然橡胶为主要原料，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,塑料,第二章,近年来，我国已研制了高聚合度聚氯乙烯,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。,一、通用塑料,聚氯乙烯塑料 (PVC) 聚乙烯塑料 (PE) 聚苯乙烯塑料 (PS) 聚丙烯塑料(PP) 酚醛塑料 (PF) 玻璃纤维增强塑料 (GRP) 脲醛塑料 (UF),(1) 聚氯乙烯塑料 (PVC) 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。,聚氯乙烯 (PVC),实物展示,观察与讨论,建筑塑料和土工合成材料,塑料管与镀锌铁管优缺点比较,请观察使用两年后的塑料管和镀锌铁管的照片，如图A和图B所示，对其优缺点予以比较。,图A 塑料管 图B 镀锌铁管,塑料管与镀锌铁管优缺点比较,从图A和图B中可见，镀锌铁管已生锈，产生污垢。塑料管内壁光滑如新，水的流动摩擦阻力很小，而且不会生锈，所以用塑料管作为上水管，不仅可以减少输水的水头损失，减少能耗，而且没有管内的锈蚀和污垢产生，使水的卫生标准提高。,(2) 聚乙烯塑料 (PE) 机械性能好，易燃烧，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。 (3) 聚苯乙烯塑料 (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，在建筑工程中可用作保温材料、制作成片材(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。,聚乙烯 (PE)和聚苯乙烯 (PS),(4) 聚丙烯塑料(PP) 聚丙烯塑料的机械性能和耐热性都优于聚乙烯（PE），耐溶剂性好，易燃烧，耐低温较差，有一定的脆性。主要用于生产管材和卫生洁具。,聚丙烯塑料(PP),(5) 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。,酚醛塑料 (PF),(6) 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、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。 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、门窗、浮雕、贴面板等，还可制作浴缸、管道及各种容器。,玻璃纤维增强塑料 (GRP),创新能力培养,人们把玻璃纤维增强塑料称之为玻璃钢。它具有玻璃般的透明或半透明，又具有钢铁般的高强度。它是以玻璃纤维或其他织物增强的高分子树脂。玻璃钢密度小、强度大，比钢铁结实，比铝轻；具有良好的耐酸碱腐蚀特性；不具磁性；瞬间耐高温，且是优良的绝热材料。 玻璃钢应用广泛。美国波音747飞机上，采用玻璃钢制造的零件就达1万多种。 玻璃钢在土木工程中得到广泛应用。许多新建的体育馆、展览馆巨大的屋顶就是用玻璃钢制成的，以发挥其质轻、高强及透阳光的长处。由于玻璃钢耐腐蚀性好，所以利用它制造各种管道、贮罐等。玻璃钢在土木工程中必将发挥越来越大的作用。,既非玻璃亦非钢的玻璃钢,（7) 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。,脲醛塑料 (UF),水立方的外衣,ETFE(乙烯、四氟乙烯共聚物) 中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物。厚度通常小于0.20mm，是一种透明膜材。,二、工程塑料,ABS塑料 聚碳酸酯塑料(PC) 聚酯塑料 (UP) 聚氨酯塑料 (PV),(1) 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。,ABS塑料,(2) 聚碳酸酯塑料 (PC) 聚碳酸酯塑料有不碎玻璃之称。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。,聚碳酸酯塑料 (PC),工程实例分析,建筑塑料和土工合成材料,聚碳酸酯（PC）阳光板的应用,聚碳酸酯（PC）阳光板有极好的透光性，大量用于大型展馆的采光天幕和外罩，故也称之为阳光板；聚碳酸酯的透光率可以达93，耐热、耐冲击性非常优良，虽然其表面硬度稍低，但PC制品表面涂耐磨层后，可以克服这一缺点，适中的成本和价格，使得PC已开始应用于建筑工程上的采光板。,广州体育馆屋顶用阳光板,(3) 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。 (4) 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。,聚酯塑料 (UP)和聚氨酯塑料 (PV),商场的顶层,透明波形板,三、特种塑料,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。,聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA),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。,胶粘剂,第三章,实物展示,（1）聚醋酸乙烯胶粘剂 聚醋酸乙烯胶粘剂又称乳白胶。 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。,聚醋酸乙烯胶粘剂,观察与讨论,胶粘剂,大理石面板粘结力低的原因分析,某工程外墙装修采用大理石面板，需使用硅石胶粘结，该胶粘剂的粘结强度达到20MPa，但实际测得的粘结强度远低于此值，观察大理石表面，发现不够清洁。讨论粘结力低的原因。,大理石面板粘结力低的原因分析,大理石表面不够清洁，是导致粘结强度不够的主要原因。 胶粘剂能够将材料牢固粘结在一起，是因为胶粘剂与材料间存在粘结力。一般认为粘结力主要来源于以下几个方面： 机械粘结力 胶粘剂涂敷在材料的表面后，能渗入材料表面的凹陷处和表面的孔隙内，胶粘剂在固化后如同镶嵌在材料内部。正是靠这种机械锚固力将材料粘结在一起。 物理吸附力 胶粘剂分子和材料分子间存在的物理吸附力，即范德华力将材料粘结在一起。 化学键力 某些胶粘剂分子与材料分子间能发生化学反应，即在胶粘剂与材料间存在有化学键力，是化学键力将材料粘结为一个整体。对不同的胶粘剂和被粘材料，粘结力的主要来源也不同，当机械粘结力、物理吸附力和化学键力共同作用时，可获得很高的粘结强度。,（2）醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(VAE) 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。,醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(VAE),工程实例分析,7.2.2 胶粘剂,硅胶密封胶失效,某工程采购单组分硅胶密封胶计划用作窗的密封，由于某种原因，该工程延迟了半年才施工，使用时发现胶粘剂无法施工。,硅胶：俗称”玻璃胶”！,单组分的密封胶贮存稳定性较差，是因为固化剂与粘合剂预先混合在一起，随着贮存时间的增加，固化剂分解变性的趋势增加，导致胶粘剂固化失效，所以其贮存的有效期较短。 防治措施 若使用单组分硅胶密封胶，即买即用，尽量减少贮存时间； 使用双组分密封胶。双组分的密封胶贮存稳定性好，固化时间短，且固化时间可调节。,硅胶密封胶失效,（3）丙烯酸系胶粘剂 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。,丙烯酸系胶粘剂,实物展示,（4）环氧树脂胶粘剂（俗称万能胶） 环氧树脂胶粘剂在配方不同时，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。 （5）不饱和聚酯树脂(UP) 胶粘剂。 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。,环氧树脂胶粘剂（俗称万能胶）,塑料壁纸强度较好，耐水可洗，装饰效果好 ，施工方便，成本低。目前广泛用作内墙，天花板等的贴面材料。 普通壁纸（单色压花壁纸、印花压花壁纸、有光印花和平光印花墙纸），发泡墙纸，特种墙纸等品种。 纸基织物壁纸 以纸为基层（绉纸），纸面由粘结各类彩色纺线而成。表面可为绒面或莹光面，或加入金、银丝。,塑料壁纸,第四章,塑料壁纸,2000年，全国塑料管道需求量为40万吨(其中33万吨为排水管、7万吨为给水管)，预计到2010年，全国塑料管道需求量将达到100万吨，其品种包括塑料给水管、电线导管、冷热水管、燃气管等。 常用类型 硬质聚氯乙烯（UPVC）管 聚乙烯（PE）管 三型聚丙烯(PP-R)管 交联聚乙烯(PEX)管材 铝塑复合(PAP) 管,塑料管材,实料应用篇,第五章,1、硬质聚氯乙烯（UPVC）管 UPVC管具有较高的抗冲击性能和耐化学性能。 用于城市供水、城市排水，建筑给水和建筑排水管道。,实料应用篇,4、交联聚乙烯(PEX)管材 将聚乙烯加入交联剂硅烷改性，分子呈三维网络结构 耐热（-70+110） 、耐压（6MPa）、耐化学腐蚀、绝缘好（击穿电压60KV）、使用寿命长（50年） 。 不能抗紫外线 用于建筑室内冷热水供应和地面辐射采暖、中央空调管道系统、太阳能热水器配管。,实料应用篇,5、铝塑复合(PAP) 管 铝合金层增加管道耐压和抗拉强度。 使管道容易弯曲而不反弹。外塑料层（MDPE或PEX）可保护管道不受外界腐蚀。 内塑料层采用MDPE时可作饮水管，无毒无味无污染，符合国家饮用水标准； 内塑料层采用PEX则可耐高温耐高压，适用于采暖及高压用管。,实料应用篇,管道供暖系统,塑钢门窗,产量将达到4000-4500万平方米，重点 在三北采暖和沿海地区加强推广应用 。 塑钢门窗是以氯乙烯(PVC)树脂为主要原料，加工成型材，型材的空腔里填加钢衬(加强筋）。 型材壁厚应在2.5毫米以上。,实料应用篇,塑钢门窗与铝合金门窗性能比较,抗风压强度：塑窗(15002500Pa)比铝窗(2500350Pa)低2个等级。 气密性：塑窗和铝窗在同一个等级上(2.50.5m3/mh)。 保温性：能塑窗是铝窗的1.36倍(单层窗)和1.44倍(单框双玻窗)。 采光性能：塑窗遮光面积比铝窗大10%左右 。 隔声性能：塑窗与铝窗性能相似 防火性能、防雷和静电、装饰性：塑窗比铝窗差 塑窗存在老化问题 铝窗也存在变形问题 塑窗一般用于低层住宅。,实料应用篇,6-1 使用型硬质聚氯乙稀（UPVC）塑料管作热水管。使用一段时间后，为什么管道会变形漏水？,6-2 土木工程材料所用的粘接剂应具备哪些基本条件？,6-1 解答,6-2 解答,常见问题及解答,第六章,常见问题及解答,6-1 使用型硬质聚氯乙稀（UPVC）塑料管作热水管。使用一段时间后，为什么管道会变形漏水？ 解答：型硬质聚