建筑材料与检47课件讲解

建筑材料与检测合成高分子材料内容提要CONTENTS第一节合成高分子材料的分子特征及性能第二节常用合成高分子材料第一节

合成高分子材料的分子特征及性能高分子材料也称聚合物材料，按照来源可分为合成高分子材料和天然高分子材料两大类。天然高分子材料——由重复单元连接成的，以线型长链为基本结构的高分子量化合物，是存在于生物体内的高分子物质，如天然橡胶、纤维素、甲壳素、蚕丝、淀粉等。合成高分子材料——以人工合成的高分子化合物为基础材料加工制成的材料，根据材料性能可分为结构材料和功能材料两大类。高分子材料也称聚合物材料，按照来源可分为合成高分子材料和天然高分子材料两大类。合成高分子材料种类示例结构材料合成树脂（塑料）聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成橡胶丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等合成纤维尼龙、腈纶、丙纶、涤纶等功能材料反应型高分子高分子催化剂等光敏型高分子光刻胶、感光材料、光致变色材料等电活性高分子导电高分子等膜型高分子分离膜、缓释膜等吸附型高分子离子交换树脂等合成高分子化合物一般由一种或几种小分子化合物（单体）通过化学聚合反应以共价键结合形成，分子量可达几万至几百万，具有重复结构单元，所以常称为高聚物或聚合物。合成高分子化合物最基本的聚合反应方式有两类，一类是加成聚合反应（简称加聚反应），另一类是缩合聚合反应（简称缩聚反应）。一、合成高分子材料的分子特征1.加聚反应单体或单体间反应只生成一种高分子化合物的反应称为加聚反应。在工业上利用加聚反应生产的合成高分子材料约占合成高分子材料总量的80％，主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。2.缩聚反应单体间相互反应生成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等）的聚合反应称为缩聚反应。常见的包括聚酰胺（尼龙）、聚酯（涤纶）、环氧树脂、有机硅树脂等。一、合成高分子材料的分子特征

1.优点（1）质轻。高分子材料的密度在0.9～2.2g/cm3之间，平均密度为1.45g/cm3，约为钢的1/5，铝的1/2。（2）比强度高，是优良的轻质高强材料。（3）有良好的韧性。能够承受较大的冲击或振动荷载。（4）导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/(m⋅K)，约为金属的1/1500，混凝土的1/40，砖的1/20，是理想的保温绝热材料。（5）电绝缘性好。（6）耐腐蚀性优良。二、合成高分子材料的性能特点2.缺点（1）耐热性与抗火性差。多数塑料不仅可燃，而且燃烧时会产生有毒气体。（2）易老化。高分子材料在光、空气、热及环境介质作用下，韧性变差，变脆，寿命缩短。（3）弹性模量低。如塑料的弹性模量只有钢材的1/20～1/10，在长期荷载作用下易产生蠕变。二、合成高分子材料的性能特点第二节

常用合成高分子材料一、建筑塑料塑料就是以合成树脂为基本材料或基体材料，加入适量的填充料和添加剂制成的材料和制品。塑料在建筑中主要用作工程结构材料、装饰材料、保温材料和地面材料等。在建筑装饰工程中，采用适当塑料代替其他材料，除能获得良好的装饰及艺术效果外，还能减轻建筑物自重，提高功效，减少施工费用。1.合成树脂——塑料的基本组成材料。（1）在制品的成型阶段为具有可塑性的黏稠状液体，在制品的使用阶段为固体。（2）在塑料中起着黏结作用，约占塑料质量的40％～100％。（3）塑料的性质主要取决于合成树脂的种类、性质和数量。（4）塑料的名称常用其原料树脂的名称来命名，如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。（一）塑料的基本组成2.填充料——又称填料或增强材料。（1）在塑料中的主要作用包括提高塑料的强度、硬度及耐热性，减少塑料的收缩，减少树脂的用量并降低成本。（2）对填充料的要求是：易被树脂润湿，与树脂有良好的黏附性，性质稳定，价格便宜，来源广泛。（3）填充料按化学成分可分为有机填充料（如木粉、棉布、纸屑等）和无机填充料（如石棉、云母、滑石粉、玻璃纤维等）。（4）填充料按形状可分为粉状填充料（如木粉、滑石粉、石灰石粉、炭黑等）和纤维状填充料（如玻璃纤维等）。（一）塑料的基本组成3.增塑剂——增加塑性的化合物。（1）提高塑料在高温加工条件下的可塑性，有利于塑料的加工。（2）降低塑料的硬度和脆性，使塑料制品在使用条件下具有较好的韧性和弹性。（3）改善塑料低温脆性。（一）塑料的基本组成4.稳定剂——提高塑料制品的质量，延长使用寿命。常用的稳定剂有：（1）抗氧剂（能防止塑料在加工和使用过程中的氧化和老化现象）；（2）光稳定剂（能抑制或削弱光的降解作用，提高塑料的耐光照性能）；（3）热稳定剂（主要用于聚氯乙烯和其他含氯聚合物，在加工和使用过程中改善塑料的热稳定性）。（一）塑料的基本组成5.固化剂——又称硬化剂或交联剂。主要作用是使线型高聚物交联成体型高聚物，使树脂具有热固性。6.着色剂——改善塑料制品的装饰性。常用的着色剂是一些有机和无机颜料。7.其他添加剂——满足特殊性能要求。如使用发泡剂可以获得泡沫塑料，使用阻燃剂可以获得阻燃塑料等。（一）塑料的基本组成（二）塑料的性能特点1.优点:（1）轻质高强。（2）加工性能好。（3）导热系数小，绝热性好。（4）装饰性优异。（5）多功能。（6）经济。2.缺点:（1）耐热性差、易燃。（2）易老化。（3）热膨胀性大。（4）刚度小。（三）塑料的分类1.按使用特性分:（1）通用塑料：五大品种，即聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。（2）工程塑料：聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛和氯化聚醚等。（3）特种塑料：氟塑料、有机硅树脂、环氧树脂、有机玻璃、离子交换树脂等。2.按理化特性分:（1）热塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛等。（2）热固性塑料：酚醛塑料、有机硅树脂和环氧树脂等。（四）常用的建筑塑料及其制品名称代号主要特性主要用途聚乙烯PE柔软性好，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耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。管材、卫生洁具、模板等聚丁烯PB柔韧性好，质量小，材质坚硬，耐久性好，无毒无害，抗紫外线、耐腐蚀，耐热性好。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、涂料常用建筑塑料制品水暖工程材料给排水管、各种管件；卫生洁具防水工程材料防水卷材、防水涂料、密封材料、止水带隔热材料泡沫塑料、现场发泡的泡沫塑料装饰材料塑料地板、地毯、壁纸、建筑涂料、塑料门窗、塑料吊顶、塑料隔断等（四）常用的建筑塑料及其制品1.塑料管道（四）常用的建筑塑料及其制品（1）给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材。（2）建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材。（3）聚乙烯（PE）管材。（4）无规共聚聚丙烯（PPR）管材。（5）聚丁烯（PB）管材。（6）铝塑复合管材。（1）给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材1）质量小、搬运、装卸、施工便利，运输安装费用低；2）耐化学药品性优良；3）管材内壁光滑，不结垢，水流阻力小；4）机械强度高，适用于各类配管工程；5）具有优越的电气绝缘性，适用于电线、电缆导管、建筑电线配管等；6）符合饮用水标准，输水不受二次污染，广泛用于自来水管道；7）安装方便简捷，密封性好；8）寿命长，正常工作条件下，使用寿命可达50年。（2）建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材1）物化性能优良，耐化学腐蚀，抗冲强度高；2）具有自熄性；3）流体阻力小（较同口径铸铁管流量提高30％）；4）耐老化，使用寿命长（使用年限不低于50年）；5）质轻耐用，施工方法简单，能够加快工程进度和降低施工费用。6）在其耐化学性和耐热性满足要求的情况下，也可用于工业排水。给水用硬聚氯乙烯管材主要用于：民用建筑、工业建筑的室内供水、中水系统，居住小区、厂区埋地给水系统，城市供水管道系统，水处理厂水处理管道系统，海水养殖业，园林灌溉、凿井等工程及其他工业用管等。建筑排水用硬聚氯乙烯管材主要用于：建筑排水、生活污水排水等。给水用硬聚氯乙烯管材与建筑排水用硬聚氯乙烯管材的比较（3）聚乙烯（PE）管材由于其自身独特的优点被用作建筑给水管、建筑排水管、埋地排水管、建筑采暖管、燃气输配管、电工与电信保护套管及其他工业用管和农业用管等。1）燃气用埋地聚乙烯管材。2）聚乙烯给水管材。3）埋地用聚乙烯双壁波纹管材。4）聚乙烯缠绕结构壁管材。（3）聚乙烯（PE）管材燃气用埋地聚乙烯管材（3）聚乙烯（PE）管材聚乙烯给水管材（3）聚乙烯（PE）管材埋地用聚乙烯双壁波纹管材（3）聚乙烯（PE）管材聚乙烯缠绕结构壁管材（4）无规共聚聚丙烯（PPR）管材1）内壁光滑、水流阻力小，耐腐蚀、不结垢，无毒、卫生性好，耐高温、保温性能好，机械强度大，质量小、安装方便。2）采用热熔方式连接，牢固不漏，适合采用内嵌墙壁、地坪面层内直埋暗敷或深井预埋等方式，施工便捷，对环境无污染，绿色环保，配套齐全，价格适中。3）规格少（外径20～110mm），抗紫外线能力差，在阳光长期照射下易老化，属可燃材料，不得用于消防给水系统。4）刚性和抗冲击性能比金属管道差，线膨胀系数较大，明敷或架空敷设所需支架较多，影响美观等。（4）无规共聚聚丙烯（PPR）管材（5）聚丁烯（PB）管材1）柔韧性好，质量小，材质坚硬，耐久性好，无毒无害，抗紫外线、耐腐蚀，耐热性好，长期工作水温为90℃左右，最高使用温度可达110℃，管壁光滑、不结垢，热伸缩性好，连接方式先进，易于维修。2）主要用于饮用水、冷热水管，特别适用于薄壁小口径压力管道（如地板辐射采暖系统用的盘管）。（6）铝塑复合管材1）铝塑复合管是一种由中间纵焊铝管、内外层聚乙烯塑料以及层与层之间热熔胶共挤复合而成的新型管道。2）铝塑复合管同时拥有金属管坚固耐压和塑料管抗酸碱、耐腐蚀的特点，是新一代管材的典范。铝塑复合管质轻、耐用、弯曲性好且施工方便，适合在家装中使用。2.塑料装饰板材（四）常用的建筑塑料及其制品（1）其按结构和断面形式可分为平板、波形板、实体异形断面板、中空异形断面板、格子板、夹芯板等。（2）除较厚的双面塑料贴面装饰板有时直接使用外，一般均将塑料贴面装饰板覆贴在其他基材上使用。3.塑料壁（墙）纸（四）常用的建筑塑料及其制品（1）分为印花墙纸、压花墙纸、发泡墙纸、特种墙纸、塑料墙布等五大类。（2）塑料墙纸装饰效果好，性能优越，可大规模生产，粘贴施工方便，使用寿命长，易于维修保养，广泛用于室内墙面装饰材料，也可用于顶棚、梁柱等处的贴面装饰。4.塑料地板（四）常用的建筑塑料及其制品（1）按其使用状态可分为块材（地板砖）和卷材（地板革）两种。（2）按其材质可分为硬质地板、半硬质地板和软质（弹性）地板三种。（3）按其基本原料可分为聚氯乙烯（PVC）塑料地板、聚乙烯（PE）塑料地板和聚丙烯（PP）塑料地板等数种。（4）塑料地板种类花色繁多，装饰性良好，性能多变，适用面广，质量小，耐磨，脚感舒适，施工、维修、保养方便。4.塑料地板（四）常用的建筑塑料及其制品5.塑钢门窗（四）常用的建筑塑料及其制品（1）以强化聚氯乙烯（UPVC）树脂为基料，以轻质碳酸钙做填料，掺以少量添加剂，用挤出法制成各种截面的异形材，并采用与其内腔紧密吻合的增强型钢做内衬，再根据门窗品种，选用不同截面异形材组装而成。（2）塑钢门窗色泽鲜艳，不需油漆，耐腐蚀，抗老化，保温，防水，隔声，在30～50℃的环境下不变色，不降低原有性能，防虫蛀，不助燃。（3）广泛用于工业与民用建筑领域，是建筑门窗的换代产品。平开门窗的气密性、水密性等综合性能要比推拉门窗好。5.塑钢门窗（四）常用的建筑塑料及其制品6.玻璃纤维增强塑料（GRP）（四）常用的建筑塑料及其制品（1）俗称玻璃钢，是以合成树脂为基体，以玻璃纤维或其制品为增强材料，经成型、固化而成的固体材料。（2）按采用的合成树脂不同，可分为不饱和聚酯型、酚醛树脂型和环氧树脂型。（3）具有良好的透光性和装饰性，强度高，质量小，是典型的轻质高强材料。（4）成型工艺简单，可制成复杂的构件。（5）具有良好的耐化学腐蚀性和电绝缘性。（6）耐湿，防潮，功能可设计。6.玻璃纤维增强塑料（GRP）（四）常用的建筑塑料及其制品二、黏结剂黏结剂是一种能将各种材料紧密地黏结在一起的物质，又称为黏结剂或黏合剂。

黏结剂黏结材料时具有工艺简单、省工省料、接缝处应力分布均匀、密封性好和耐腐蚀等优点。在建筑工程中其主要用于室内装修、预制构件组装、室内设备安装等。此外，混凝土裂缝和破损也常用黏结剂进行修补。为将材料牢固地黏结在一起，黏结剂必须具备以下基本性能：（1）具有浸润被黏结物表面的浸润性和流动性。（2）不因温度及环境条件作用而迅速老化。（3）便于调节硬化速度和黏结性。（4）膨胀及收缩值较小。（5）黏结强度较大。（一）黏结剂的基本要求（1）黏料——又称基料，是黏结剂的基本组成成分，对黏结剂的黏结性能起决定性的作用。

合成黏结剂的黏料，可采用合成树脂、合成橡胶，也可采用两者的共聚体。用于结构受力部位的黏结剂以热固性树脂为主，用于结构非受力部位和变形较大部位的