建筑材料第九章有机高分子材料

第九章有机高分子材料

第一节高分子化合物的基本知识

第二节建筑塑料

第三节建筑涂料

第四节建筑胶粘剂有机高分子材料是以有机高分子化合物为主要组分的材料。有机高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类，木材、天然橡胶、棉织品、沥青等都是天然高分子材料；而现代生活中广泛使用的塑料、橡胶、化学纤维以及某些涂料、胶粘剂等，都是以高分子化合物为基础材料制成的，这些高分子化合物大多数又是人工合成的，故称为合成高分子材料。高分子材料是现代工程中不可缺少的一类材料，由于有机高分子合成材料的原料（石油、煤等）来源广泛，化学结合效率高，产品具有多种建筑功能且质轻、强韧、耐化学腐蚀、多功能、易加工成型等优点，因此在建筑工程中应用日益广泛，不仅可用作保温、装饰、吸声材料，还可用作结构材料代替钢材、木材。一、高分子化合物的定义及反应类型：定义：是由千万个原子彼此以共价键连接的大分子化合物,常称聚合物或高聚物。其分子量一般>104。高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子材料主要是人工合成的。高分子化合物的定义及反应类型:

（1）加聚反应（2）缩聚反应

第一节高分子化合物的基本知识1．加聚反应

加聚反应是由许多种相同或不同的低分子化合物，在加热或催化剂的作用下，相互加合成高聚物而不析出低分子副产物的反应。其生成物称为加聚物（或加聚树脂），加聚物具有与单体类似的组成结构。如：乙烯聚乙烯环氧乙烷聚环氧乙烷高分子化合物的定义及反应类型:其中n代表单体的数目，称为聚合度。N值越大，聚合物的分子量越大。工程中常见的加聚物有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等。

2、缩聚反应

缩聚反应是由许多相同或不同的低分子化合物，在加热或催化剂的作用下，相互结合成高聚物并析出水、氨、醇等低分子副产物的反应。其生成物称为缩聚物（也称缩合树脂）。缩聚物的组成与单体完全不同，例如：苯酚和甲醛两种单体经缩聚反应得到酚醛树脂。

特点：（1）所用单体是带有两个或两个以上-OH,-COOH,-NH2等反应基团的化合物。（2）是通过一连串的缩合反应来完成的。和低分子的缩合反应一样。都是可逆反应。相对分子量随反应时间增加而逐渐增大，但单体的转化率却几乎与反应时间无关。工程中常用的缩聚物有：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂及有机硅树脂等。二、高分子化合物的分类及主要性质1、高分子化合物的分类按用途分类：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。按聚合物反应类型分类：加聚物和缩聚物。按聚合物的热行为分类：为热塑性聚合物和热固性聚合物按主链上的化学组成分类：为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物

按产源分类：按加热时的性质分类：热塑性聚合物热固性聚合物受热时的特点受热时软化，冷却后固化。此过程可以反复进行。成型前分子量较低，经加工后固化成型为制品，再受热则制品破坏。此过程不可逆。性能差异密度、熔点较低；耐热性较差；刚度小；但抗冲击韧性较好。密度。熔点较高；耐热性较好；刚度大；但质地硬脆。天然有机高分子材料木材、天然橡胶、沥青等合成有机高分子材料塑料、橡胶、化学纤维按分子链的几何形状分类：线性结构、直链型结构和体型结构（或称网状型结构）三种。

2、高分子化合物的性质（1）物理力学性质1）密度较小，一般为0.8-2.2g/cm3，只有钢材的1/8-1/4，混凝土的1/3，铝的1/2。2）比强度高（为轻质高强材料），但力学性质受温度变化的影响很大。3）导热性小（保温隔热性能好）4）电绝缘性能好。（2）化学及物理化学性质1）易老化2）耐腐蚀性能较强3）具有可燃性，且在燃烧过程中会释放有毒气体返回键第二节建筑塑料塑料是以合成高分子化合物或天然高分子化合物为只要基料，与其他原料在一定条件下经混炼、塑化成型，在常温常压下能保持产品形状不变的材料。塑料在一定的温度和压力下具有较大的塑性，容易做成所需要的各种形状尺寸的制品，而在成型后，在常温常压下又能保持既得的形状和必需的强度。一、塑料料的基本本组成与与性质组成含量主要作用合成树脂30～60％起胶粘剂作用填料40～70％可提高塑料的强度、硬度、耐热性、耐老化性、抗冲击性等增塑剂提高塑料加工时的可塑性、流动性，以及塑料制品的弹性和柔软性固化剂用于热固性树脂中着色剂染料、颜料使塑料制品具有鲜艳的色彩和光泽其他助剂改善和调节塑料的其他性能优点轻质高强强加工性能能好导热系数数小，绝绝热性好好装饰性优优异多功能经济性好好缺点耐热性差差、易燃燃易老化热膨胀性性大刚度小二、常用用建筑塑塑料名称代号主要特性主要用途聚乙烯PE若软性好，耐低温性能好，加工性能好；刚度差，耐热性能差，耐老化性能差。防水材料、给排水管、绝缘材料聚氯乙稀PVC耐化学腐蚀和电绝缘性能优良，难燃；但耐热性能较差，高温时易降解是建筑中应用最多的塑料聚苯乙烯PS电绝缘性能好，耐辐射，加工性好；但脆性大，耐冲击和耐热性能差。主要以泡沫塑料的形式作为隔热材料聚丙烯PP耐腐蚀性能优良，力学性能和刚性超过聚乙烯，耐疲劳性和耐应力开裂性好，但收缩率较大，低温脆性大。管材、卫生洁具、模板等ABS塑料强度、刚性高、冲击韧性好、硬度大、耐化学腐蚀性强、易加工等。建筑五金、各种管材、模板、异型管酚醛树脂PF电绝缘性能和力学性能良好。坚固耐用、尺寸稳定、不易变形生产各种层压板、玻璃钢制品、涂料三、常用用建筑塑塑料制品品玻璃钢（（GRP）：以以玻璃纤纤维为增增强材料料，以合合成树脂脂为基体体，经成成型、固固化而成成的固体体材料。。玻璃钢钢制品具具有良好好透光性性和装饰饰性，且且强度高高，重量量轻，具具有良好好耐化学学腐蚀性性能和电电绝缘性性能，加加之成型型工艺简简单灵活活，在建建筑卫生生洁具上上被广泛泛使用。。水暖工程程材料：：给排水水管、各各种管件件、卫生生洁具防水工程程材料：：防水卷卷材、防防水涂料料、密封封材料、、止水带带隔热材料料：泡沫沫塑料、、现场发发泡的泡泡沫塑料料装饰材料料：塑料料地板、、地毯、、壁纸、、建筑涂涂料、塑塑料门窗窗、塑料料吊顶、、塑料隔隔断等塑料管件件塑料门窗窗返回键第三节建建筑涂料料建筑涂料料简称涂涂料，是是指涂覆覆于物体体表面，，能与基基体材料料牢固粘粘结并形形成连续续完整面面坚韧的的保护膜膜，具有有防护、、装饰及及其他特特殊功能能的物质质。建筑涂料料能以其其丰富的的色彩和和质感装装饰美化化建筑物物，并能能以其某某些特殊殊功能改改善建筑筑物的使使用条件件，延长长建筑物物的使用用寿命，，同时，，建筑涂涂料具有有涂饰作作业方法法简单，，施工效效率高，，自重小小，便于于维护更更新，造造价低等等优点。。因而建建筑涂料料已成为为应用十十分广泛泛的装饰饰材料。。一、建筑筑涂料的的功能和和分类1、建筑筑涂料的的功能装饰功能能：可通过不不同的涂涂饰方法法，形成成各种纹纹理、图图案和不不同程度度的质感感，达到到美化环环境及装装饰建筑筑物的作作用。保护功能能：建筑物在在使用中中，结构构材料会会受到环环境介质质的破坏坏，而涂涂料使结结构材料料与环境境中的介介质隔开开，可减减缓这种种破环作作用，延延长建筑筑物的使使用性能能；同时时涂膜具具有一定定的硬度度、强度度、耐磨磨、耐候候、耐蚀蚀等性质质，可提提高建筑筑物的耐耐久性。。其他特殊功功能：除了上述功功能外，一一些涂料还还具有各自自的特殊功功能，进一一步适应各各种特殊使使用的需要要，如防水水、防火、、吸声隔声声、隔热保保温、防辐辐射等。2、建筑涂涂料的分类类有机涂料无机涂料有机－无机涂料外墙涂料内墙涂料顶棚涂料地面涂料屋面防水涂料1、按主要要成膜物质质分：2、按使用用部位分：：3、按分散散介质和主主要成膜物物质的溶解解情况分：：溶剂型涂料水溶型涂料乳液型涂料二、涂料的的组成主要成膜物质将涂料中的其他组分粘结成为一体。具有独立成膜能力，决定涂料的使用和所形成涂膜的主要技术性能。分为树脂和油料两类。次要成膜物质是涂料中的各种颜料。使得涂膜着色，并赋予涂膜良好的遮盖力，增加涂膜质感，改善涂膜性能，降低涂料成本。溶剂（稀释剂）有机溶剂水助剂改善涂料性能，提高涂膜质量的辅助材料三、有机建建筑涂料常用的有机机涂料有以以下三种类类型：溶剂型涂料料水溶型涂料料乳液型涂料料1、溶剂型型建筑涂料料组成以高分子合合成树脂或或油脂为主主要成膜物物质，以有有机溶剂为为稀释剂，，再加入适适量的颜料料、填料及及助剂，经经研磨而成成的涂料。。优点涂膜细腻、、光洁、坚坚韧，有较较好的硬度度、光泽，，耐水性、、耐候性、、耐酸碱性性能及气密密性较好。。缺点易燃，溶剂剂挥发时对对人体有害害，施工时时要求基层层干燥，涂涂膜透气性性差，价格格较贵。2、水溶型型建筑涂料料组成以水溶性合合成树脂为为主要成膜膜物质，以以水为稀释释剂，再加加入适量颜颜料、填料料及助剂经经研磨而成成的涂料。。优点用水作为稀稀释剂，无无毒，环保保。成本较较低缺点涂膜耐水性性差，耐候候性不强，，耐洗刷性性差，一般般只能作为为内墙涂料料。3、乳液型型建筑涂料料（乳胶漆漆）组成由合成树脂脂借助乳化化剂的作用用，以0.1～0.5μm的极细微微粒分散于于水中构成成的乳液，，并以乳液液作为主要要成膜物质质，再加入入适量颜料料、填料等等助剂，经经研磨而成成的涂料。。特点以水稀释剂剂，价格便便宜，无毒毒、不燃，，对人体无无害，涂膜膜具有一定定透气性，，涂布时布布需要基层层很干燥，，涂膜耐水水性和耐擦擦洗的性能能较好。应用：室内内、室外四、无机建建筑涂料无机建筑涂涂料是以碱金属属硅酸盐或或硅溶胶为为主要成膜膜物质，加加入相应的的固化剂，，或有机合合成树脂、、颜料、填填料等配制制而成，主主要用于建建筑物外墙墙。优点：与有机涂料料相比，无无机涂料的的耐水性、、耐碱性、、抗老化性性能性能特特别优异；；其粘结力力强，对基基层处理要要求不是很很严格，适适用于混凝凝土墙体、、水泥沙将将抹面墙体体、水泥石石棉板、砖砖墙和石膏膏板等基层层；温度适适应性好，，可在较低低的维度下下施工，最最低成膜温温度5℃，，负温下仍仍可固化；；颜色均匀匀，保色性性好，遮盖盖力强，装装饰性好；；有良好的的耐热性，，且遇火不不燃、无毒毒；资源丰丰富，生产产工艺简单单，施工方方便等。分类：按主要成膜膜物质的不不同可分为为：A类：碱金金属硅酸盐盐及混合物物为主要成成膜物质，，其代表产产品是JH80-1型无机建建筑涂料。。B类：以硅硅溶胶为主主要成膜物物质，其代代表产品为为JH80-2型无无机建筑涂涂料。五、无机-有机建筑筑涂料有机涂料或或无机涂料料虽具有很很多优点，，但在单独独使用时，，总有这样样或那样的的不足，为为取长补短短，各自发发挥优势，，又有无机机、有机相相结合的复复合涂料出出现。返回键第四节建建筑胶粘粘剂具有良好的的粘结性能能，能在两两个物体表表面间形成成薄膜并把把他们牢固固地粘结在在一起的材材料通称为为胶粘剂。。建筑胶剂剂在现代化化建筑施工工中，已成成为装修工工程、修补补加固工程程重要的建建筑材料，，正在逐步步替代大量量的建筑装装修湿作业业，为装修修工程的工工业化创造造极有利的的条件。一、胶胶粘剂剂的组组成及及分类类组成：：胶粘剂剂通常常是由由主体体材料料（粘粘结物物质））和辅辅助材材料（（固化化剂，，增塑塑剂、、填料料、稀稀释剂剂、改改性剂剂）配配制而而成。。主体体材料料主要要指粘粘料，，它是是胶粘粘剂中中起粘粘接作作用并并赋予予胶层层一定定机械械强度度的物物质，，如各各种树树脂、、橡胶胶、沥沥青等等合成成或天天然高高分子子材料料以及及硅溶溶胶、、水玻玻璃等等无机机材料料。辅辅助材材料是是胶粘粘剂中中用以以完善善主体体材料料的性性能而而加入入的物物质，，如常常用的的固化化剂，，增塑塑剂、、填料料、稀稀释剂剂、改改性剂剂等。。分类：：胶粘剂剂的分分类方方法很很多，，目前前尚无无统一一的方方法。。按主主要成成分可可分为为有机机物质质胶粘粘剂和和无机机物质质胶粘粘剂；；按粘粘剂来来源可可分为为天然然胶粘粘剂和和合成成胶粘粘剂；；按强强度特特性划划分为为结构构胶粘粘剂、、非结结构胶胶粘剂剂和次次结构构胶粘粘剂；；按固固化条条件的的不同同可分分为溶溶剂型型、反反应型型和热热熔型型。二、常常用的的建筑筑胶粘粘剂1、酚酚醛树树脂胶胶粘剂剂酚醛树树脂胶胶粘剂剂属热热固型型高分分子胶胶粘剂剂，它它具有有很好好的粘粘附性性能，，耐热热性、、耐水水性好好。缺缺点是是胶层层较脆脆，经经改性性后可可广泛泛用于于金属属、木木材、、塑料料、等等材料料的粘粘结。。2、环环氧树树脂胶胶粘剂剂环氧树树脂胶胶粘剂剂是由由环氧氧树脂脂、硬硬化剂剂、增增塑剂剂，稀稀剂和和填料料等组组成。。具有有粘合合力强强、收收缩小小和良良好的的化学学稳定定性，，有效效地解解决了了新旧旧砂浆浆、砼砼层之之间的的界面面粘结结问题题。对对金属属、木木材、、玻璃璃、橡橡胶、、皮革革等也也有很很强的的粘附附力，，是目目前应应用最最多的的胶粘粘剂，，有“万能胶胶”之称。。3、聚聚醋酸酸乙烯烯胶粘粘剂聚醋酸酸乙烯烯胶粘粘剂是是醋酸酸乙烯烯单体体经聚聚合反反应而而得到到的一一种热热塑性性水乳乳型胶胶粘剂剂，俗俗称“白乳胶胶”，该胶胶合剂剂具有有良好好的粘粘结强强度，，以粘粘接各各种非非金属属为主主。常常温固固化速速度较较快，，且且早期期粘合合强度度较高高。可可单独独使用用，也也可掺掺入水水泥等等作复复合胶胶使用用。但但其耐耐热性性较差差，且且徐变变较大大，所所以常常作为为室温温下使使用的的非结结构胶胶。4、聚聚乙烯烯醇缩缩甲醛醛胶粘粘剂聚乙烯烯醇缩缩甲醛醛胶粘粘剂是是由聚聚乙烯烯醇和和醛为为主要要原料料，加加入少少量氢氢氧化化钠和和水，，在一一定条条件下下缩聚聚而成成。市市面上上常见见的107胶、、801胶胶等均均属聚聚乙烯烯醇缩缩甲醛醛胶粘粘剂。。这类类胶粘粘剂，，具有有较高高的粘粘结强强度和和较好好的耐耐水、、耐老老化性性，还还能和和水泥泥复合合使用用，可可显著著提高高水泥泥材料料的耐耐磨性性、抗抗冻性性和抗抗裂性性，可可用来来胶结结塑料料壁纸纸、墙墙布、、瓷砖砖等。。5、丙烯酸酸酯胶粘剂剂丙烯酸酯胶胶剂是以丙丙烯酸酯树树脂为基体体配以合适适的溶剂而而成的胶粘粘剂，分为为热塑性和和热固性两两大类。它它具有粘接接强度高，，成膜性好好，能在室室温上快速速固化，抗抗腐蚀性、、耐老化性性能优良的的特点。可可用于胶接接木材、纸纸张、皮革革、玻璃、、陶瓷、有有机玻璃、、金属等。。常见的501胶、、502胶胶即属热固固性丙烯酸酸酯类胶胶胶粘。如何根据材材料性质及及环境条件件，正确选选取用胶粘粘剂，是保保证胶接质质量的必要要条件。选择胶粘剂剂的基本原原则有以下下几个方面面：用胶粘粘剂时注意意：了解粘结材材料的品种种和特性。。根据被粘粘材料的物物化性质选选择适合的的胶粘剂。。了解粘结材材料的使用用要求和环环境。即粘粘结部位的的受力情况况、使用温温度、耐介介质及耐老老化性、耐耐酸碱性等等。了解粘接工工艺性。即即根据粘结结结构的类类型采用适适宜的粘接接工艺。了解胶粘剂剂组分的毒毒性。了解胶粘剂剂的价格和和来源难易易。在满足足使用性能能要求的前前提下，尽尽可能的选选用价廉的的、来源容容易的、通通用性强的的粘结剂。。为了提高粘粘结剂在工工程中的粘粘结强度