《土木工程材料》 课件 9. 合成高分子材料

第9章合成高分子材料内容二、

建筑塑料及其制品三、

建筑涂料四、

胶黏剂五、

建筑防水材料一、概述六、

土工合成材料CompanyLogo一、概述高分子化合物高分子化合物，又称聚合物或高聚物，指的是分子量很大的有机物质（分子量一般在104～106以上，分子量在10000以上就称为高分子化合物）。以高分子化合物为主要成分的材料的称为聚合物材料或高分子材料。

高分子建筑材料是以高分子化合物为基础组成的材料，土木工程中涉及的高分子建筑材料主要有塑料、粘合剂、涂料、橡胶和化学纤维等。高分子建筑材料质量轻、韧性高、耐腐蚀性好、功能多、易加工成型、具有一定的装饰性等。因此，成为现代建筑领域广泛采用的新材料。二、建筑塑料及其制品1、合成树脂。树脂在塑料中起粘结组分的作用，所以也称为粘料。它是塑料的主要成分，约占塑料的40％～60％。

2.添加剂(1)填料。填料又称填充剂，是塑料的另一重要组分，约占塑料重量的20％～50％。

(2)增塑剂。增塑剂是能够增加树脂的塑性、改善加工性、赋予制品柔韧性的一种添加剂。(3)稳定剂。稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂两类。(4)润滑剂。为防止塑料在成型过程中粘附在模具或其他设备上，所加入的少量物质称为润滑剂。(5)固化剂。又称硬化剂或交联剂，是一类受热能释放游离基来活化高分子链，使它们发生化学反应，由线型结构转变为体型结构的一种添加剂。其主要作用是在聚合物分子链之间产生横跨链，使大分子交联。

建筑塑料的基本组成二、建筑塑料及其制品(1)按塑料受热时的变化特点，塑料分为热塑性塑料和热固性塑料

(2)按塑料的功能和用途，塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料分类

塑料在土木工程中常用于制作塑料门窗、管材和型材等。

1）塑料门窗

塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制造。复合塑料门窗常用的种类为塑钢门窗。

2）塑料管材

①硬质聚氯乙烯（UPVC）塑料管

②聚乙烯（PE）塑料管

③聚丙烯（PP）塑料管和PPR塑料管

④聚丁烯（PB）塑料管

二、建筑塑料及其制品3）塑料地板

塑料地板主要包括用于地面装饰的各类塑料块板和铺地卷材。按材质不同，塑料地板分为硬质片材、半硬质片材和软质卷材。按产品结构划分为单层塑料地板和复合塑料地板。4）塑料墙纸

塑料墙纸是以一定材料（如纸、纤维织物等）为基材，表面进行涂塑后，再经过印花、压花或发泡处理等多种工艺而制成的一种墙面装饰材料。二、建筑塑料及其制品二、建筑塑料及其制品5）泡沫塑料

泡沫塑料是在聚合物中加入发泡剂，经发泡、固化或冷却等工序而制成的多孔塑料制品。6）玻璃钢制品

常见的玻璃钢制品是用玻璃纤维及其织物为增强材料，以热固性不饱和聚酯树脂（UP）或环氧树脂（EP）等为胶黏材料制成的一种复合材料。三、建筑涂料涂料的基本组成1）成膜物质：成膜物质也称为基料，是涂料最主要的成分。其作用是将涂料中的其他组分粘结在一起，并能牢固地附着在基层表面形成连续、均匀、坚韧的保护膜。2）颜料和填料：颜料主要起遮盖和着色作用，有的颜色还有提高涂膜机械强度，减少收缩，提高涂膜抗老化能力等。3）溶剂：又称稀释剂，通常是用以溶解成膜物质的易挥发性的有机液体。4）辅料：辅料又称助剂或添加剂，是为了进一步改善涂料的某些性能而加入的少量物质。三、建筑涂料1）聚醋酸乙烯乳液涂料：是以聚醋酸乙烯乳液为基料的乳胶涂料。2）醋酸乙烯-丙烯酸酯涂料：是以乙-丙共聚乳液为基料的乳液型内墙涂料。3）丙烯酸酯涂料：是以丙烯酸酯树脂为基料的外墙涂料4）聚氨酯涂料：是以聚氨酯树脂或聚氨酯与其他树脂复合物为主要成膜物质，加入填料、助剂组成的优质溶剂涂料。5）环氧树脂厚质地面涂料：是以环氧树脂为基料的常温固化涂料。该涂料与水泥混凝土等基层材料的粘结性能良好，涂膜坚韧、耐磨，具有良好的耐化学腐蚀、耐油、耐水等性能以及优良的耐老化和耐候性，装饰性良好。常用建筑涂料三、建筑涂料4.聚氨酯涂料

聚氨酯涂料是以聚氨酯树脂或聚氨酯与其他树脂复合物为主要成膜物质，加入填料、助剂组成的优质溶剂涂料。5.环氧树脂厚质地面涂料

环氧树脂厚质地面涂料是以环氧树脂为基料的常温固化涂料。该涂料与水泥混凝土等基层材料的粘结性能良好，涂膜坚韧、耐磨，具有良好的耐化学腐蚀、耐油、耐水等性能以及优良的耐老化和耐候性，装饰性良好。四、胶黏剂

胶黏剂又称黏结剂，用于把相同或不同的材料构件粘合在一起。胶黏剂一般都是由多组分物质所组成，常用胶黏剂的主要组成成分有黏料、填料和其他辅助材料。黏料是胶黏剂中最基本的黏结料组分，它的性质决定了胶黏剂的性能、用途和使用工艺。一般胶黏剂以其名称来命名。胶黏剂按照主要黏料、物理形态、硬化方法和被黏物材质分类，其中胶黏剂的主要黏料有动物胶、植物胶、无机物及矿物、合成弹性体、合成热塑性材料、合成热固性材料、热固性及热塑性材料与弹性体复合。四、胶黏剂胶黏剂的特点

工程实践证明建筑胶黏剂是实用、可靠的，它逐步取代传统的焊接、螺接、嵌接等连接方法，在建筑工程中发挥着重要作用。1）胶黏剂均匀涂覆在粘接面上，使应力分布均匀。耐疲劳性要比铆接，螺接高几倍到十几倍。没有因焊缝而产生的电化学腐蚀和脆性破坏。2）能有效地应用于不同种类的金属和非金属之间的粘接。适用于不同吻合、薄型、微小、复杂物件的连接。3）粘接材料对空气、水等环境介质有良好的密封性。粘接表面平滑，对于流线型工艺具有独特的意义。能满足防水堵漏、防腐、绝缘、保温和隔音的要求。4）粘接工艺可极大提高工作效率和节约材料。粘接工艺比较简单，对操作者的熟练程度要求不高。四、胶黏剂5）粘接一般可在室温或中温下进行，节约能源，并且不影响材质强度。6）选用功能性粘接剂，可赋于粘接缝以绝缘性、导电性、导磁性、快速固结等性能。7）粘接剂的局限性：粘接剂70%以上是合成高聚物，其耐老化、耐环境侵蚀性差。粘接剂主要通过分子的作用来联接被粘物体，其粘接强度有限。四、胶黏剂胶黏剂的基本组成材料

胶粘剂通常是以具有粘性或弹性的天然或合成高分子化合物为基本原料，加入固化剂、填料、增韧剂、稀释剂、防老剂等添加剂而组成的一种混合物。1）粘结料：基料是使胶粘剂具有粘结特性的主要且必需的成分。基料通常是由一种高分子化合物或几种高分子化合物混合而成，通常为合成橡胶或合成树脂。2）固化剂：又称硬化剂。3）填料：填料的加入可以增加胶粘剂的弹性模量，降低线膨胀系数，减少固化收缩率，增加电导率、粘度、抗冲击性；提高使用温度、耐磨性、胶结强度；改善胶粘剂耐水、耐介质性和耐老化性等。但会增加胶粘剂的密度，增大粘度，而不利于涂布施工，容易造成气孔等缺陷。4）增韧剂：树脂固化后一般较脆，加入增韧剂后可提高冲击韧性。5）稀释剂：其作用是降低粘度，便于涂布施工，同时起到延长使用寿命的作用。6）改性剂：例如，提高胶粘强度可加入偶联剂；为促进固化反应可加入促进剂等。四、胶黏剂土木工程中常用的胶黏剂1）环氧树脂胶粘剂：俗称万能胶，主要由环氧树脂、固化剂、填料、稀释剂、增韧剂等组成。

环氧树脂本身不能变成不溶的坚硬固体，必须有固化剂的存在才能固化。固化剂是环氧树脂胶粘剂的重要成分，其性质和用量对胶粘剂的性能起着重要作用。2）聚醋酸乙烯乳液胶粘剂

：由醋酸乙烯单体聚合而成，俗称白乳胶。

聚醋酸乙烯乳液胶粘剂在常温下固化，具有良好的粘结强度，粘结层具有较好的韧性和耐久性，但耐热性、耐水性较差，固化时收缩大。它使用方便、价格便宜，应用广泛的一种非结构胶，适用于粘结陶瓷、玻璃、木材、塑料、混凝土、纤维织物、聚苯乙烯板等材料。9.3、工程塑料

四、胶黏剂3）氯丁橡胶胶粘剂：是以氯丁橡胶为主要组分，加入氧化锌、氧化镁、填料、抗老化剂和抗氧化剂等制成，是目前应用最广的一种橡胶型胶粘剂。4）丙烯酸酯粘接剂：类型很多，性能各异。它粘度低、室温固化、使用方便；耐热、耐油、耐老化、耐候、耐酸碱、耐溶剂性好，电气性能好；能粘结多种材料，胶层无色透明；毒性低，残胶容易清洗。

丙烯酸酯粘接剂主要有-氰基丙烯酸酯粘接剂、第二代丙烯酸粘接剂、厌氧胶等。-氰基丙烯酸酯粘接剂是以-氰基丙烯酸酯单体为主要成分，R可为甲基(501胶)、乙基(502胶)、正丙基(503胶)、正丁基(504胶)等。-氰基丙烯酸酯反应快，所以胶层脆性大，常用邻苯二甲酸二丁酯和磷酸三苯酯提高膜的韧性。几乎所有的材料都可用-氰基丙烯酸酯粘接剂粘接。

第二代丙烯酸酯粘接剂是由丙烯酸酯类单体与接枝反应物、甲基丙烯酸、弹性体、韧性树脂等组成。其强度高、耐久性好、固化速度快、使用方便。广泛用于应急修补、装配定位、堵漏等。厌氧胶是一种新型密封粘接剂，贮存时与空气接触不会固化，一旦隔绝空气便很快聚合固化。它用于粘接、密封、紧固、防松等场合。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料

防水材料是指能防止雨水、地下水及其他水渗入建筑物或构筑物的一类功能性材料。防水材料广泛应用于建筑工程，公路桥梁工程和水利工程。因此，建筑防水材料是指用于满足建筑物防水、防渗、防潮功能的材料。建筑防水是保证建筑物发挥其正常功能的一项重要措施，是建筑功能材料中较为重要的材料体系之一。

目前，建筑防水材料主要包括刚性防水材料、柔性防水材料、屋面瓦材和板材以及堵漏止水材料等，在建筑上使用的高分子建筑防水材料主要是柔性防水材料，如防水卷材和防水涂料。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料高分子防水卷材

高分子防水卷材是以原纸、纤维毡、纤维布或纺织物等材料中的一种或数种复合为胎基，浸涂石油沥青、煤沥青、高聚物改性沥青等制成，或以合成高分子材料为基料，加入助剂、填充剂，经过多种工艺加工而成的一类片状可卷曲的防水材料。

高分子防水卷材是土木工程中应用最多的防水材料之一，为了满足防水工程的要求，高分子防水卷材必须具有以下性能：耐水性温度稳定性机械强度柔韧性大气稳定性沥青防水卷材、高聚物沥青防水卷材、合成高分子卷材9.3、工程塑料

五、建筑防水材料防水涂料

防水涂料又称涂膜防水材料，一般是由沥青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子聚合物与水泥或无机复合材料等为主要成膜物质，掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成的溶剂型、水乳型或反应型的，在常温下呈无固定形状的黏稠状液态或粉末状的可液化固态，经涂布能在结构物表面结成连续、无缝、坚韧的防水膜，能满足工程不同部位防水、抗渗要求的一类材料的总称。9.4、建筑涂料

五、建筑防水材料防水涂料具有以下基本性能特点：在常温下呈黏稠状液体，经涂布固化后能形成无接缝的防水涂膜；具有良好的耐水、耐候、耐酸碱特性和优异的延伸性能，能适应基层局部变形的需要；其拉伸强度可通过加贴胎体增强材料得以提高；可以涂刷、刮涂或机械喷涂，施工进度快、操作简单、以冷作业为主，劳动强度低、污染少，安全性能好；与防水密封材料配合使用，能较好地防止渗水漏水；防水涂料固化后形成的涂膜防水层自重轻，故一些轻型、薄壳的异型屋面均采用涂膜防水。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，以人工合成的聚合物，即塑料、化学纤维、合成橡胶为原料，制造成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护等作用。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料土工合成材料的过滤作用土工合成材料排水作用土工合成材料隔离作用土工合成材料加筋作用土工合成材