5修建与交通化学[资料]

1、建筑与交通化学 第一节 建筑化学 1塑料建筑材料 2壁纸、衬垫与建筑粘合剂 3建筑涂料 （1）内墙涂料 (2)外墙涂料 (3)地板涂料 (4) 特种涂料防水涂料防火涂料防霉涂料 4人造大理石 5有机合成高分子地板 6有机建材的发展方向 第二节 交通化学 1交通离不开的橡胶 2胶鞋与轮胎3鞋与粘合剂 4、交通工具和油5汽车与塑料 第五章 生活化学(四) -建筑与交通化学(住、行) 第一节 建筑化学 住，是人类生活的基本需要之一。 住的含义：已在原始人为躲避风雨与严寒而住的狭义基础上得 到了大规模的延伸。原来主要意指住的“房屋”.由于生产用房、 工作或学习用房、科学研究用房、社交用房、文化娱乐用房

2、、 商业用房等等各种用途房屋的涌现，它们规模之大、数量之多、 用材之考究、结构之复杂、装饰之豪华设备之现代化，早已大 大超过了住房。所以，用“建筑”一词代替“住房”更显确切。 建筑材料包括：结构材料、装修(装饰或修理)材料、功能材料 以及配套设施材料。 分成两大类：一类是无机(含金属)材料，另一类是有机材料。 往往为了取两类材料之长，补两类材料之短，而使用两类材料 的复合材料。 防水保温 材料 绝缘材 料 建筑的结构以所用的材料可分为:木结构、砖木结构、砖混结 构、钢混结构和钢塑结构五类，木头是天然有机纤维材料，塑 料是有机合成高分子材料。钢塑结构材料就是以金属钢材为骨 架，以有机塑料为基本材

3、料的无机-有机复合建筑材料。 无机-有机复合建筑材料古代早巳使用:用稻草（或麦秸）与 黄泥、石灰相伴制成的“草泥”作屋顶防雨、保温材料或室内墙 壁的修理、平整材料. 随着有机化学及其应用技术的蓬勃发展，许多性能优异的 合成有机化合物制品(尤其合成高分子化合物制品)或复合材料 已越来越多地应用于建筑，统称为有机建筑材料。 有机建材(主要制有机合成建材，非木材等天然有机建材)已经 成为继木材、钢材、水泥之后第四大建筑材料。 有机建材具有许多优点: 它的节能效果十分显著 如pvc建材的生产能耗仅为钢材的四分之一和铝材的八分之一。 若用pvc作排水管，每平方米建筑面积仅为0.36千克，可以节约生铁3.

4、80 千克，折算节能2.14千克标准煤。塑料窗与钢窗或铝窗相比，采暖节能 可达30-50。 它的社会效益好 不生锈、不结垢，无需防锈或除垢处理，仅省去用防锈涂料和 人工一项就能节省许多经费和人工。 有机建材做的门窗不变形； 密封性、抗腐蚀性和不吸水性，特别适用寒冷地区、沿海盐雾 性地区的建筑和具腐蚀性的工业厂房。 重量轻、安装方便；可明显提高建筑工效 性能优异、外形美观；有利于改善和美化建筑物和室内环境 有机建材不霉不蛀不生锈，经久耐用。 在建筑工程造价上较铝合金及金属其他制品占有明显的总体 优势。 1塑料建筑材料 塑料建筑材料多用于作结构材料，塑料建筑材料主要指塑料 结构建材而言。通常以聚乙

5、烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯 等树脂为原料加入少量发泡剂，注塑成型。 表面是一层有一定厚度的不发泡层，内芯则是充满蜂窝状 的纵横交织的低发泡体(发泡率限于五倍以下)。比重与木材相近。 其中以钢网或钢筋作骨架，强度大大增强，称为“钢塑”结构 材料。大量用于建筑房屋的外墙及作活动房屋的预制构件。表 面仿照木材的纹理，制成木材状，则叫“合成木材”，经喷涂 润色，木质感更强，可用于作仿木制品，如制建筑物中的内门、 门框、窗框等。 用“玻璃钢”(环氧树脂与玻璃布制的层压塑料制品)所 制造的门、瓦也是常用的塑料建材制品。 它与木制的门窗相比，具有质轻、不吸水、不收缩、 不开裂、不变形、不蛀不烂、强度高等

6、优点。 2壁纸、衬垫与建筑粘合剂 壁纸是建筑的装饰材料。纸张是天然有机制品，在其表面印 上各种图案，染上各种颜色，经在墙壁上表糊后，虽可美化室 内，但不经久耐用。 温馨家具 壁纸 易退色、变色，或被虫蚁等蛀蚀或因纸张老化 发脆面变得支离破碎，不甚美观。 普通塑料壁纸：(或叫塑料糊墙纸)。其品种很多，常见的是用 加有3三聚氰胺乳液的晒图原纸，在它的表面涂上一层氯乙烯 与醋酸乙烯的共聚体或聚氯乙烯。 发泡塑科壁纸：是把普通塑料壁纸与泡沫塑料合二为一的新型 壁纸。它以100g/m2的纸作基料，涂塑300-400g/m2掺有发泡 剂的pvc糊状料、印花后再加热发泡而成。由于是在印花后再发 泡，油墨会起

7、不同的抑制发泡作用，所以发泡后表面形成具有不 同色彩的凹凸花纹图案，叫做化学浮雕，立体感强，既美观又 吸声与保温，是很好的室内装饰材料。 耐水壁纸：(在玻璃纤维布作的基材上涂塑料，适用于卫生间、 浴室等墙面装饰)； 防火壁纸：(用石棉纸作基材，上涂掺有阻燃剂的塑料，适用 于防火要求高的建筑和木板面装饰)； 彩色砂粒壁纸：(在基材上撒布彩色砂粒，再喷涂粘结剂和塑料， 使壁纸表现有砂粒毛面，作门厅、柱头、走廊等局部装饰)等特种 壁纸。 壁纸裱糊到墙面上所用的粘合剂，通常是用107胶、羧甲基纤维 素与聚乙酸乙烯酯乳液等。其配比如下； 3建筑涂料 建筑涂料是涂料中的一大类。它除了具有涂料普遍具有的保护

8、 (建筑物)作用外，还具有装饰室内外墙面的作用，使建筑物显得 美观。有的还兼具有居住性改进功能，如隔音、吸声、可擦洗、 香味、防火、防霉、防静电等。工业建筑、道路设施及构筑物上， 涂料还可起到标志作用和彩色调节作用。在美化环境的同时，在 利于提高入们的安全意识，改善心理状况。 建筑涂料通常分为墙体涂料、地板涂 料和特种功能涂料。墙体涂料又分为内墙 涂料和外墙涂料。 （1）内墙涂料 常用无机物石灰。石灰(氢氧化钙)与室内空气中二氧化碳(或 住前用碳火生成的二氧化碳)反应生成碳酸钙，使墙面成白色。 为了增加白色，常在石灰水中加少量的群青或铁篮等色的颜料 (俗称“吊篮”)。为了使碳酸钙能牢固地粘附于

9、墙上(俗称“不 掉灰”)，还要在石灰水中加入一定的胶。 近年来，用作内墙涂料的石灰已 越来越普遍地被106#、803#等有机涂料 所代替。 持香涂料：它可使室内留香半年以上，耐洗刷，不脱粉，无 毒，它的配方之一 基料61(其中聚乙烯醇6，水80，甲醛4， 盐酸3，水玻璃6，磷酸三丁酯1，将+混合， 加热至80，加入搅拌后加入半缩醛化而后加入， 边搅边加至泡沫消失，再用盐酸调至ph=8.4-8.7)。 填料25（其中轻质碳酸钙占65，立德粉15，滑石 粉20。 香胶料14(其中聚乙烯醇3，水45，香精50， -环状糊精2，将十，加热至90100使溶解，加入 ，高速搅拌下加入，过滤。 (2)外墙涂

10、料 要求：能经得住日晒雨淋长期不退色，不掉灰，防水性和 防腐性好。目前用得较多的是107涂料和厚质彩砂喷涂涂料。 107涂料是以107胶为主(69)，配以钛白粉(2)，立德粉 (4)，轻质碳酸钙(20.7)，滑石粉(4)，磷酸三丁酯(0.15， 焦磷酸钾(0.15)及适当色料调制而成。 近年来,还将有机硅(如硅油)掺入有机 涂料，对建筑物防水、防腐起很好作用。 厚质彩砂喷涂涂料是以苯乙烯-丙烯酸酯共 聚物乳液(含量481)为基料(12)，辅 以丙二醇与丙二醇丁醚混合液(1)及含2 羧甲基纤维素的水溶液(2.5)，加上81 和彩砂(80目直径3毫米不同等级彩砂配 比)，掺上3.5水拌合而成。 (

11、3)地板涂料 特点是：要求耐磨性能好，且要耐水洗。 大致可分两类，一类是纯涂料，另一类是渗水泥涂料。前 者由于涂料较薄，耐磨性差，但施工容易；后者因涂层厚， 耐磨，但施工要求高。 是一类具有居住性改进功能的涂料。前述的持香内墙涂料 就是一种。此外，还有具防水、防火、防腐、防毒、防静电、 隔音、吸声等等特殊功能的涂料。 (4)特种涂料 防水涂料。用于建筑物屋面防水或地下工程防水，通常按涂 料的状态可分为乳液型、溶剂型和反应固化型。其中乳液型防 水涂料应用最广，它以水为稀释剂，不仅成本低，施工方便， 而且毒性小，不易燃。常用的有改性沥青系列防水涂料、丙烯 酸乳液防水涂料、改性煤焦油防水涂料等等。

12、防水涂 料 防火涂料:可有效防止易燃物点燃，阻止或延缓火焰的蔓延、 扩展。 常涂施于金属或木材表面。分为膨胀性和非膨胀性两大 类。膨胀性防火涂料的涂层在火焰作用下能产生膨胀作用， 形成比涂层厚度大几十倍的泡沫炭化层，从而有效阻止热源 对底材的作用，达到防火目的。 制这类涂料的原料包括成碳剂，脱水成碳催化剂，发泡 剂，不燃性树脂、难燃剂等。其典型配方如下： 非膨胀性防火涂料具较好的难燃性，以阻止火势蔓延，其原料 包括上述的不燃性树脂及难燃剂等。 配方如；五溴甲苯0.66(份，下同)，三氯化二锑1.32，钛白 粉20，瓷土5，碳酸钙10，云母粉5.55羟乙基纤维素0.24，六 偏磷酸钠(1水溶液)

13、6，阳离子湿润剂0.43，消泡剂1.0，乙二 醇单丁醚1.0，防霉剂0.05，水25.15，醋酸乙烯聚合物乳液23.6， pvc 53，固体量57.5 lb薄涂型钢结构膨胀防 火涂料 防霉涂料，具有高效、广泛、持久的防霉效果，具耐洗性，能防 腐蚀并有良好的装饰性多用于地下等潮湿环境中的建筑物内墙。用的成膜 物质为氯乙烯-偏二氯乙烯共聚乳液，其防霉性能优于其他有机高聚物。 成膜助剂可用乙二醇单丁醚（防霉性强)。颜料与填料宜用可增强涂膜防霉 性能的氧化锌、偏硼酸钡等。 防霉剂是防霉涂料的最重要成份，往往用复配的办法使用两种以 上防霉剂，以取得最佳的防霉效果。防霉剂品种很多，如用多菌灵（bcm， 苯

14、并咪唑氨基甲酸甲酯）、百菌清（tpn，四氰间苯二甲腈）、抑菌灵（防 霉剂a4）、苯甲酸、苯甲酸钠等等。绿色环保型是发展方向 水性防霉抗菌内墙 4人造大理石 极为美观、逼真的人造大理石，是一种轻质、高强、耐腐 性、耐污染、价廉美观的人造建材面料。其花纹图案还可人为 控制，胜过天然大理石料。因此，使用非常广泛。 最常用的是聚酯型有机人造大理石。其产品理化性能最好， 花纹设计容易，有重现性，适应多种用途。虽价格较其他人造 大理石高，但仍较天然大理石便宜，为最佳类型品种。复合人 造大理石的面料仍为聚酯型有机人造大理石，基底部是用水泥， 因而造价相对便宜。纯水泥型的无机人造大理石耐腐蚀性能差， 易出现龟

15、裂，陶瓷型的无机人造大理石制作时能耗大，破损率 高，造价高。 红色大理石 5有机合成高分子地板 指塑料地板、橡胶地板、现浇无缝地面而言的。 塑料地板和橡胶地板均可分为卷材地板和块状地板卷材地板生 产效率高、成本低、整体性强，装饰效果好，还可制成发泡地 板，保温、隔音、弹性好、步感舒适。块状地板便于运输、铺 贴，因内含大量填料，价格低廉，耐磨性好，耐污染，损坏后 易调换。 塑料地板质轻，其密度一般仅为2克厘米，耐磨性好，可使用 l0年以上. 花色品种极多，卷材地板花纹图 案不可胜数，块状地板还可用几 种单色地板块拼成各种图案；使 用功能良好，防滑、耐腐蚀，可 自熄；发泡塑料地板与橡胶地板 还具优

16、良的弹性，脚感舒适；清 洗方便，更换方便，造价低，价 格差别幅度大(从低级的再生单层 聚氯乙烯塑料地板即人造革 地板到高级发泡印花塑料卷材地 板)能满足不同层次的需求。 塑料地板目前多用聚氯乙烯为原料，也有用氯乙烯-醋酸乙烯 塑料、聚乙烯、聚丙烯塑料等。 现浇无缝地面又叫塑料涂布地面，常用的树脂有聚酯树脂、 聚酰胺树脂、环氧树脂，丙烯酸树脂等用于卫生要求较高的实验 室、医院等地面的辅设。 6有机建材的发展方向 近年来，我国有机建材的发展极为迅速，应用也日益广泛，开 发前景广阔。今后有机建材的发展方向将是： 新型结构建材继续发展，可用作墙体材料的有机建材的开发 将可能有突破性的发展. 新型功能性

17、建材品种将不断发展，功能将更加齐全。 防水材料和防火材料有更大的发展。 建筑涂料开发重点将是美观、耐久且价廉的外墙涂料。 建筑粘合剂的品种将更加多样化， 墙纸、化纤地毯、塑料地板等在防燃、防霉、防静电、防污染 方面将有较大的发展。 第二节 交通化学 吃、穿、用、住、行，是人类生活的五大基本需要。 “行”便是其中之一。 要“行”，就要穿鞋。无论是什么鞋，从原始的草鞋到木屐、 布鞋、胶鞋、塑料鞋、皮鞋，直至现代国际名牌的“耐克”鞋， 无不是化合物制品。 要“行”的省力，“行”的快，“行”的远，就要借助工具。 各种车辆、轮船、飞机等交通工具便应运而生。交通工具所用 的燃料，无论是煤、汽油还是柴油，都

18、是化合物。 因此，交通与化学也结下了不解之缘。 要“行”，就要有道路。要让交通工具跑得既快又稳，既要铺 设柏油(沥青)路，近来还提出用合成树脂机械化铺设路面。柏 油也好，树脂也好，都是有机化合物制品。 要“行”，所制造的各种交通工具。都渗透了化学的许多研究 成果和应用技术。 1交通离不开的橡胶 前面提到，无论是鞋子还是各种车辆、飞机的轮胎，都是用 橡胶制成的。橡胶是一类具有显著高弹性能的有机高分子化合 物。所谓高弹性能，是指在外力作用下很容易发生形变(可达 百分之几百)，而当外力解除后又会逐渐回复到原来状态的性 能。 橡胶的种类繁多，至今已达数十种。根据其来源，可分为天 然橡胶和合成橡胶两大类

19、。 天然橡胶：是高聚物聚异戊二烯。异戊二烯有两种异构体(顺 式和反式)，因而聚合成的聚异戊二烯有两种不同的结构。以 具有顺式结构的聚异戊二烯为主的天然橡胶叫希维亚橡胶，是 天然橡胶的主要品种；我们平时所讲的天然橡胶一般都是指这 种橡胶而言的。它因最早发现存在于希维亚橡胶树而得名。它 的最大优点是具有极为优良的弹性，是目前所有橡胶(包括合 成橡胶)所不能与之比拟的。 合成橡胶是在20世纪30年代末期面世的。由于橡胶的需要与日 俱增，天然橡胶的产量远远不能满足需要，而且天然橡胶的生 产受到自然环境及地理位置影响极大(是热带作物)，因此人工 合成的橡胶在20世纪50年代石油化工迅速兴起为合成橡胶准备

20、 了充足的原料的条件下得以蓬勃发展。目前世界合成橡胶的产 量已远远超过了天然橡胶，约为天然橡胶产量的34倍，而且 在品种与质量上(除弹性指标外)也大大超过了天然橡胶。合成 橡胶除硅橡胶外。大多以1.3-丁二烯的单体为主要原料，与其 他单体或化合物合成而成的。其中常见的有丁氰橡胶、顺丁橡 胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶等。聚氯乙烯在某些情况 下也可当作合成橡胶使用。 合成橡胶跑道 橡胶放的时间久了为什麽会变硬变脆、龟裂、甚至逐渐发粘， 性能大大降低？ 橡胶在空气中逐渐被氧化的结果，叫做橡胶的老化。自动催 化氧化产生过氧基、环氧基，导致发生高分子链的裂解或交联。 链裂解：分子量降低，熔化和软化点

21、也随之降低，使得橡胶在 常温下龟裂或变粘； 交联：使橡胶变硬、变脆、丧失弹性。 防老化处理：在橡胶中加入酚类或芳香胺作防老剂（实质也是 抗氧剂）。 橡胶之所以会被氧化而导致老化，最主要原因在于橡胶的分 子链中存在着双键。 天然橡胶如此，许多合成橡胶也如此。加上橡胶本身的耐磨、 抗张等物理及机械性能不够理想，还容易 发生塑性形变等。为了克服橡胶本身存在 的缺陷，改善橡胶制品的物理与机械性能， 既要延长其使用寿命又能保持和改善 其性能，通常除了加防老剂以对付氧化外， 还添加适量的填料(如炭黑、碳酸钙、 陶土等等)以提高其机械强度及耐磨性。 橡胶 树 c c o2 c c o 硫化处理： 一般的硫化

22、剂是硫磺，用量约为胶量的23。用硫打开橡胶 分子链中的双键，使橡胶分子链间适当发生交联，形成网状结 构。这样既避免或减少被氧化的可能，又改善了橡胶的性能(提 高了物理和机械性能，减少塑性形变)。当然，硫化时要控制硫 化剂的用量、时间和温度避免硫化过度。硫化过度会使橡胶分 子链交联太多，变成体型结构，降低甚至丧失弹性。 2胶鞋与轮胎 穿的胶鞋与飞机、汽车轮胎，虽然同为交通工具的橡胶制品， 但是差别可大了。 穿的胶鞋一般只要求具有较好的弹性和耐磨性，而轮胎除了 要具有很好的弹性、高耐磨性外，还要求具很强的抗冲击、抗 压等机械性能。 做胶鞋用一般的橡胶就可以了，而轮胎除了要求用优质的橡 胶外，轮胎制

23、作时要象制钢筋混凝土结构材料一样，在橡胶中 “布筋”。这个“筋”有的是用优质长纤维棉花或尼龙织成的 帘子布，有的是用金属丝网(如铁丝网)。由于轮胎的橡胶中布有 与橡胶粘成一体的帘子布、钢丝网等网状结构的增强物，因此 轮胎既可以承受住交通工具的载荷，又可以经受住往轮胎中充 几个大气压的气体压力，还可以抗住飞机落地瞬间强大的、冲 击力。 3鞋与粘合剂 随着现代科学技术的发展，人民生活水平的提高，对穿的 鞋要求也日益提高。于是一些软皮面、空心底的高档旅游鞋， 软包边高档皮鞋等等纷纷问世。鞋的结构越复杂，对化学的依 赖性也就越强。因为复杂结构的鞋主要要靠各种优异性能的专 用有机粘合剂把各种复杂的部件粘

24、合起来。 这些鞋用的有机粘合剂要具有粘合性好(粘得牢)，干得快， 抗水性强(不至于因浸水而脱胶导致鞋子开裂、掉帮掉底)，无毒 (不引起过敏等反应)等性能。 鞋用的粘合剂各类繁多，但多用橡胶作基料，辅以其他树脂 或化合物。 例如用于皮面与橡胶底、人造革鞋面与橡胶底、皮面与 聚氨酯塑料底等鞋类粘合剂 汽油、柴油、航空煤油是汽车、轮船和飞机的燃料，都是 石油经一次加工和二次加工所得到的产品，它们多是含515 个碳原子的烃类。 为了使这些燃料能很好地在引擎或马达中燃烧，往往还要加入 各种添加剂，如由二氯乙烯、对甲酚、油酸等组成的除垢剂， 四乙基铅等防爆震剂，磷酸三甲苯酯等沉积物结构改进剂(防 止新的燃料被上次燃烧产生的灼热微粒点燃，还能防止火花塞 上沉积物过度导电，以免点火困难)，苯二胺、氨基酚、二丁 基对甲酚等抗氧化剂，磷酸三甲酯等防锈剂及乙二醇等防冻剂。