土木工程第八章建筑塑料

1、第第 料料8. 8. 建筑塑料建筑塑料 建筑塑料较传统的建筑材料有许多优点，无建筑塑料较传统的建筑材料有许多优点，无论是从本身的生产，还是从在建筑物上使用来讲，论是从本身的生产，还是从在建筑物上使用来讲，都具有良好的节能效果。近年来我国已开始普遍都具有良好的节能效果。近年来我国已开始普遍推广使用各种塑料管道卫生设备、塑料装饰板、推广使用各种塑料管道卫生设备、塑料装饰板、塑料门窗、泡沫塑料复合墙体等建筑材料，其发塑料门窗、泡沫塑料复合墙体等建筑材料，其发展前景十分广阔。展前景十分广阔。 8. 8. 建筑塑料建筑塑料 塑料是以聚合物塑料是以聚合物( (或树脂或树脂) )为主要成分，在一为主要成分，

2、在一定的温度、压力等条件下可塑制成一定形状，且定的温度、压力等条件下可塑制成一定形状，且在常温下能保持其形状不变的有机材料。塑料用在常温下能保持其形状不变的有机材料。塑料用做建筑材料始于做建筑材料始于2020世纪世纪5050年代，现在，发达国家年代，现在，发达国家在建筑上用的塑料已占塑料总产量的在建筑上用的塑料已占塑料总产量的3030，有着，有着非常广阔的发展前景。非常广阔的发展前景。 塑料和传统建筑材料相比，有很多优异的性能：塑料和传统建筑材料相比，有很多优异的性能： (1)(1)表观密度小；表观密度小； (2)(2)比强度高；比强度高； (3)(3)可加工性好；可加工性好； (4)(4)耐

3、化学腐蚀性好；耐化学腐蚀性好； (5)(5)抗震、吸声和保温性好；抗震、吸声和保温性好； (6)(6)耐水性和耐水蒸气性强；耐水性和耐水蒸气性强； (7)(7)装饰性强；装饰性强； (8)(8)电绝缘性优良。电绝缘性优良。 塑料的主要缺点是弹性模量低、易老化、不耐塑料的主要缺点是弹性模量低、易老化、不耐高温和易燃。塑料的弹性模量只有钢材的高温和易燃。塑料的弹性模量只有钢材的1 110101 12020，热变形温度一般在，热变形温度一般在6060120120。部分塑料易。部分塑料易着火或缓慢燃烧，同时产生大量有毒烟雾，会造成着火或缓慢燃烧，同时产生大量有毒烟雾，会造成建筑物失火时人员伤亡。建筑物

4、失火时人员伤亡。 8.1 8.1 塑料的组成塑料的组成 根据塑料所含的组分数目可分为单组分塑料根据塑料所含的组分数目可分为单组分塑料和多组分塑料。单组分塑料基本上是由聚合物构和多组分塑料。单组分塑料基本上是由聚合物构成，仅含少量辅助物料。多组分塑料则除聚合物成，仅含少量辅助物料。多组分塑料则除聚合物外，尚包含大量辅助剂外，尚包含大量辅助剂( (增塑剂、稳定剂、改性剂、增塑剂、稳定剂、改性剂、填料等填料等) )，如酚醛塑料、聚氯乙烯塑料等。，如酚醛塑料、聚氯乙烯塑料等。 塑料根据受热后形态性能表现的不同，可分塑料根据受热后形态性能表现的不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料为热塑性

5、塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料受热后软化，冷却后又变硬，这种软化和变硬可受热后软化，冷却后又变硬，这种软化和变硬可重复进行，如聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料等。热重复进行，如聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料等。热固性塑料在加工时受热软化，产生化学变化，形固性塑料在加工时受热软化，产生化学变化，形成交联聚合物而逐渐硬化成型，再受热后不能回成交联聚合物而逐渐硬化成型，再受热后不能回复可塑性状态。如酚醛树脂、不饱和聚酯、有机复可塑性状态。如酚醛树脂、不饱和聚酯、有机硅等。硅等。 8.1.1 8.1.1 聚合物聚合物 聚合物是塑料中的基本组分，一般含量聚合物是塑料中的基本组分，一般含量4040100 %100

6、%，成型后在制品中成为均一的连续相，成型后在制品中成为均一的连续相，能将各种添加剂粘结在一起，并赋予制品必要能将各种添加剂粘结在一起，并赋予制品必要的物理机械性能。的物理机械性能。 8.1.2 8.1.2 添加剂添加剂 塑料中除主要成分聚合物外，通常最重要的塑料中除主要成分聚合物外，通常最重要的添加剂可分成四种类型：改进材料力学性能的填添加剂可分成四种类型：改进材料力学性能的填料、增强剂、增塑剂等；改善加工性够的润滑剂料、增强剂、增塑剂等；改善加工性够的润滑剂和热稳定剂；提高耐燃性能的阻燃剂；改进使用和热稳定剂；提高耐燃性能的阻燃剂；改进使用过程中耐老化性能的各种稳定剂。过程中耐老化性能的各种

7、稳定剂。 (1) (1)填料及增强剂填料及增强剂 填料的主要功能是降低成本和收缩率，在一填料的主要功能是降低成本和收缩率，在一定程度上也有改善塑料某些性质的作用，如增加模定程度上也有改善塑料某些性质的作用，如增加模量和硬度，降低蠕变，提高塑料的强度和耐热性。量和硬度，降低蠕变，提高塑料的强度和耐热性。常用的填料有木粉、滑石粉、硅藻土、云母、石灰常用的填料有木粉、滑石粉、硅藻土、云母、石灰石粉、炭黑等。加入玻璃纤维等各种纤维状材料做石粉、炭黑等。加入玻璃纤维等各种纤维状材料做增强剂，可显著提高塑料制品的强度和刚性。增强剂，可显著提高塑料制品的强度和刚性。 (2)(2)增塑剂增塑剂 增塑剂一般为沸

8、点较高、不易挥发、与树脂增塑剂一般为沸点较高、不易挥发、与树脂有良好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工成有良好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工成型方便，而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性型方便，而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、樟脑等。酸二辛酯、樟脑等。 (3) (3)稳定剂稳定剂 塑料在成型加工和使用过程中，因受光、热或塑料在成型加工和使用过程中，因受光、热或氧的作用会引起降解或交联。稳定剂包括抗氧化剂、氧的作用会引起降解或交联。稳定剂包括抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂等。常用的稳定

9、剂有钛白热稳定剂、紫外线吸收剂等。常用的稳定剂有钛白粉、硬质酸盐等。粉、硬质酸盐等。 (4)(4)润滑剂润滑剂 加入润滑剂是为了防止塑料在成型加工过程中加入润滑剂是为了防止塑料在成型加工过程中发生粘模现象。发生粘模现象。 8.2 8.2 常用建筑塑料常用建筑塑料 8.2.1 8.2.1 热塑性塑料热塑性塑料 热塑性塑料较热固性塑料一般有质轻、耐磨、热塑性塑料较热固性塑料一般有质轻、耐磨、润滑性好、着色力强、加工方法多等特点，但耐热润滑性好、着色力强、加工方法多等特点，但耐热性差、尺寸稳定性差、易变形、易老化。性差、尺寸稳定性差、易变形、易老化。 8.2.1.1 8.2.1.1 聚氯乙烯聚氯乙烯

10、(PVC)(PVC)塑料及其建筑制塑料及其建筑制品品 目前，建筑上使用最多的是聚氯乙烯塑料制目前，建筑上使用最多的是聚氯乙烯塑料制品，它成本低、产量大，耐久性较好，加入不品，它成本低、产量大，耐久性较好，加入不同添加剂可加工成软质和硬质的多种产品。同添加剂可加工成软质和硬质的多种产品。 PVCPVC是多组分塑料，当加入是多组分塑料，当加入30305050的增塑的增塑剂时形成软质剂时形成软质PVCPVC塑料制品，硬质塑料制品，硬质PVCPVC制品则要加制品则要加入稳定剂、外润滑剂。入稳定剂、外润滑剂。 硬质硬质PVCPVC是建筑上最常用的一种塑料，力学强是建筑上最常用的一种塑料，力学强度较高，具

11、有很好的耐风化性能和良好的抗腐蚀度较高，具有很好的耐风化性能和良好的抗腐蚀性能，但使用温度低。硬质性能，但使用温度低。硬质PVCPVC适于做给排水管道、适于做给排水管道、瓦棱板、门窗、装饰板、建筑零配件等。瓦棱板、门窗、装饰板、建筑零配件等。 PVC PVC塑料管道和塑钢门窗近年来发展迅猛。塑料管道和塑钢门窗近年来发展迅猛。塑料管道较金属管道具有质量轻、耐腐蚀、不塑料管道较金属管道具有质量轻、耐腐蚀、不易结垢、不生锈、输送效率高、安装维修简便易结垢、不生锈、输送效率高、安装维修简便等特点。硬质等特点。硬质PVCPVC压力管道主要用于民用住宅室压力管道主要用于民用住宅室内供水系统，非压力管道主要

12、用于排水排污系内供水系统，非压力管道主要用于排水排污系统。统。 塑钢窗一般采用塑钢窗一般采用PVCPVC塑料，它是在塑料，它是在PVCPVC塑料中空塑料中空异型材内安装金属衬筋，采用热焊接和机械联接制异型材内安装金属衬筋，采用热焊接和机械联接制成成品窗。成成品窗。 软质软质PVCPVC可挤压、注射成薄板、薄膜、管道、可挤压、注射成薄板、薄膜、管道、壁纸、墙布、地板砖等，还可磨细悬浮于增塑剂中壁纸、墙布、地板砖等，还可磨细悬浮于增塑剂中制成低粘度的增塑溶胶，作为喷塑或涂刷于屋面、制成低粘度的增塑溶胶，作为喷塑或涂刷于屋面、金属构件上的防水防蚀材料。用软聚氯乙烯制成的金属构件上的防水防蚀材料。用软

13、聚氯乙烯制成的止水带适用于地下防水工程的变形缝处，抗腐蚀性止水带适用于地下防水工程的变形缝处，抗腐蚀性能优于金属止水带。能优于金属止水带。 8.2.1.2 8.2.1.2 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 PEPE容易光氧化、热氧化、臭氧分解，紫外线容易光氧化、热氧化、臭氧分解，紫外线作用下容易发生光降解。炭黑对聚乙烯有优异的作用下容易发生光降解。炭黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。光屏蔽作用。PEPE易燃烧。易燃烧。 用用PEPE生产的建筑塑料制品有管道、冷水箱，生产的建筑塑料制品有管道、冷水箱，制成柔软薄膜可用于防水工程。低压制成柔软薄膜可用于防水工程。低压PEPE

14、塑料主要塑料主要用于喷涂金属表面作为防蚀耐磨层。用于喷涂金属表面作为防蚀耐磨层。 8.2.1.3 8.2.1.3 聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 PPPP的拉伸强度高于的拉伸强度高于PEPE、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)(PS)，且其耐，且其耐热性优于热性优于PEPE，在，在100100时抗拉强度仍保留时抗拉强度仍保留50%50%以上，以上，但低温抗冲击强度低于但低温抗冲击强度低于PEPE。 PPPP常用来生产管道、容器、建筑零件、耐腐蚀常用来生产管道、容器、建筑零件、耐腐蚀衬板等。衬板等。 8.2.1.4 8.2.1.4 聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)塑料及其建

15、筑制品塑料及其建筑制品 聚苯乙烯是非结晶聚合物，透明度高达聚苯乙烯是非结晶聚合物，透明度高达88889090，有光泽。，有光泽。PSPS的机械性能较高，但脆性大。的机械性能较高，但脆性大。PSPS的耐溶剂性较差，能溶于苯、甲苯等芳香族溶剂。的耐溶剂性较差，能溶于苯、甲苯等芳香族溶剂。PSPS导热系数不随温度变化，具有高的绝热性能，所导热系数不随温度变化，具有高的绝热性能，所以主要用于制作泡沫隔热材料。以主要用于制作泡沫隔热材料。 8.2.2 8.2.2 热固性塑料热固性塑料 热固性塑料的基本组分是体型结构的聚合物，热固性塑料的基本组分是体型结构的聚合物，且大都含有填料。热固性塑料较热塑性塑料耐

16、热且大都含有填料。热固性塑料较热塑性塑料耐热好，刚性大，制品尺寸稳定性好。好，刚性大，制品尺寸稳定性好。 这类聚合物不仅可用来制造热固性塑料制品，这类聚合物不仅可用来制造热固性塑料制品，还可做粘结剂和涂料，并且都要经过固化才能生还可做粘结剂和涂料，并且都要经过固化才能生成坚韧的涂层和发挥粘结作用。成坚韧的涂层和发挥粘结作用。 8.2.2.1 8.2.2.1 酚醛酚醛(PF)(PF)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 酚类化合物和醛类化合物缩聚而成的聚合物酚类化合物和醛类化合物缩聚而成的聚合物称为酚醛树脂，其中主要是苯酚和甲醛的缩聚物。称为酚醛树脂，其中主要是苯酚和甲醛的缩聚物。 将各种片状填料将

17、各种片状填料( (棉布、玻璃布、石棉布、纸棉布、玻璃布、石棉布、纸等等) )浸以热固性酚醛树脂，可多次叠放热压成各种浸以热固性酚醛树脂，可多次叠放热压成各种层压板和玻璃纤维增强塑料。层压板和玻璃纤维增强塑料。 8.2.2.2 8.2.2.2 聚酯聚酯(UP)(UP)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 聚酯树脂是多元酸和二元醇缩聚成的线型初聚酯树脂是多元酸和二元醇缩聚成的线型初聚物，在固化前是高粘度的液体，加入固化促进聚物，在固化前是高粘度的液体，加入固化促进剂后固化交联形成体型结构。剂后固化交联形成体型结构。 UPUP的优点是加工方便，可以在室温下固化，的优点是加工方便，可以在室温下固化，可在不

18、加压或低压下成型。可在不加压或低压下成型。UPUP主要用于制作玻璃主要用于制作玻璃纤维增强塑料、涂料和聚酯装饰板等。纤维增强塑料、涂料和聚酯装饰板等。 8.2.2.3 8.2.2.3 环氧环氧(EP)(EP)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 加入固化剂后可在室温和高温下固化，固化加入固化剂后可在室温和高温下固化，固化后具有坚韧、收缩率小、耐水、耐化学腐蚀等后具有坚韧、收缩率小、耐水、耐化学腐蚀等特点。特点。 它最大的特点是与各种材料均有很强的粘结它最大的特点是与各种材料均有很强的粘结力。力。EPEP主要用于制作玻璃纤维增强塑料，另外主要用于制作玻璃纤维增强塑料，另外的重要应用是做粘合剂。的重要

19、应用是做粘合剂。 8.2.2.4 8.2.2.4 有机硅有机硅(Si)(Si)塑料及其建筑制品塑料及其建筑制品 有机硅即有机硅氧烷，其主链由硅氧键构成，有机硅即有机硅氧烷，其主链由硅氧键构成，侧基为有机基团。以硅树脂为基本组分的塑料即侧基为有机基团。以硅树脂为基本组分的塑料即为有机硅塑料。为有机硅塑料。 有机硅塑料的主要特点是不燃，介电性能优有机硅塑料的主要特点是不燃，介电性能优异，耐水异，耐水( (常做防水材料常做防水材料) )，耐高温，可在，耐高温，可在250250以下长期使用。以下长期使用。 8.2.3 8.2.3 玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料 玻璃纤维增强塑料又称玻璃钢制品，是一种优玻璃纤