土木工程材料第九章高分子建筑材料.ppt

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1、9.高分子建筑材料,9.1 高分子建筑材料的基本性能,一、概述,高分子化合物：分子量在10000以上的有机化合物称作高分子化合物（简称高分子），又叫作聚合物或高聚物。高分子材料：以高分子化合物为主要成分的材料。包括天然高分子材料和合成高分子材料；天然高分子材料：棉织品、木材、天然橡胶等；合成高分子材料：塑料、合成橡胶、涂料、胶粘剂、高分子防水材料、化学纤维等；,加聚反应得到的高聚物，多在原料名前冠以“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等；缩聚反应得到的高聚物，多在其原料名后面加上“树脂”二字。如酚醛树脂、环氧树脂等；二种以上单体的共聚物，则从共聚物中各取一字，后附“橡胶”二字，如丁苯橡胶（丁

2、二烯和苯乙烯共聚物）、三元乙丙橡胶（乙烯、丙稀、乙烯炔共聚物）等。,二、高分子化合物的合成与命名,1.合成。单体通过加聚反应或者缩聚反应。,2.命名。,高分子化合物又称高分子聚合物或高聚物或聚合物；,通常，“树脂”泛指作为塑料基材的高聚物。,“水立方”,世界最大的膜结构工程,乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE,三、高分子材料的基本组成,稳定剂：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂；增塑剂：降低流动温度，便于加工成型；填充剂和增强剂：起增强作用；固化剂：增加热固性；着色剂：提高装饰性；阻燃剂等。,聚合物+助剂,四、高分子材料的基本性能,1.聚合物的结构1）分子链的化学结构,线型：大分子间以分子间力结合，作用力微

3、弱，弹性、塑性、柔顺性好，强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性较差，且可溶可熔。支链型：分子排列较松，分子间作用力较弱，密度、熔点及强度更低。体型：化学链间以化学键结合，作用力强，且交联成一个巨型分子，强度和弹性模量较高，耐热性、耐腐蚀性较好，且不溶不熔，塑性小，较硬脆。,线型和支链型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化，称为热塑性树脂；体型结构的合成树脂仅在第一次加热时软化，固化后再加热时不会软化，称为热固性树脂。,2）聚集态结构,晶态和非晶态；晶态高聚物一般不透明或半透明，非晶态高聚物一般透明。晶态高聚物总存在非晶区；晶区所占的百分比称为结晶度。结晶度越高，密度、弹性模量、强度、硬度、耐热

4、性、折光系数越高，冲击韧性、粘附力、塑性、溶解度越小。,2.聚合物的基本性能（1）物理状态,非晶态聚合物的形变温度曲线,晶态聚合物的形变温度曲线,Tg玻璃化温度；Tf粘流温度；,Tm熔点。,粘流态（线型）,（2）力学性能：高弹性和粘弹性（3）耐热性能：保持使用性能的最高温度、分解温度（4）耐腐蚀性能（5）耐老化性能,按用途：合成树脂（塑料）、合成橡胶、合成纤维聚合物在常温下是否表现出高弹性能：塑料（热固性塑料、热塑性材料）、弹性体（热塑性弹性体、橡胶）,五、高分子材料的分类,1.热塑性塑料,聚氯乙稀（PVC）塑料；聚乙烯（PE）塑料；聚丙烯（PP）塑料；聚苯乙烯（PS）塑料；ABS。一种改性聚

5、苯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称有机玻璃。,六、建筑上常用的高分子材料,2.热固性塑料,不饱和聚酯（UP）与玻璃钢；环氧树脂（EP）；聚氨酯；氨基塑料（UF和MF）；有机硅树脂。,3.天然高分子衍生物,水溶性纤维素衍生物淀粉衍生物,应用于干混砂浆领域，用于改善砂浆的工作特性，显著的缓凝作用，还能提高砂浆的粘结性能，并影响砂浆的耐水性能。,密度小，比强度高；加工性能好；装饰效果好；化学稳定性好，耐腐蚀性能较强；电绝缘性能好；减震、吸声和隔热性好；耐水性和耐水蒸汽性好；热膨胀系数较大；易燃烧，且燃烧时释放有毒气体。,七、高分子材料的建筑特性,9.高分子建筑材料,9.2 高分子建筑材料和制

6、品,高分子建筑材料和制品的分类高分子建筑材料异型材和门窗土木合成材料粘合剂,一、高分子建筑材料和制品的分类,通常把高分子材料分为为塑料、橡胶、纤维、涂料和粘结剂四大类按制品的形态将高分子建筑材料和制品分为11个大类：薄膜（防水层）、薄板（地板）、异型板材（护墙板）、管材、异型材（门窗）、泡沫高分子建筑材料、模制品（卫生洁具）、溶液或乳液（涂料、粘合剂）、复合板材（墙板）、盒子结构（玻璃钢卫生间）和织物（壁布、土工布）。,二、高分子建筑材料异型材和门窗,增塑聚氯乙烯（PVC-P）和硬聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗的主要技术性能：1）气密性2）水密性3）抗风压强度4）保温性,塑料门窗,塑料管材,三、

7、塑料管材与管件,优点：质量轻，运输、施工方便；表面光滑，流体阻力小；不生锈，耐腐蚀，适应性强；韧性好，强度高；使用寿命长。,四、土木合成材料,土工织物：也叫土工布，可透水 土工膜：防水阻隔型 其他土工合成材料：土工网、土工格栅、土工格室、土工席垫、土工模袋,五、粘合剂,粘合剂的组成：基本组分：起基本粘结作用配合剂：如固/硫化剂、固/硫化促进剂、填充剂、增韧剂、增塑剂、稀释剂等,凡能在两个物体表面之间形成薄膜并将它们紧密粘结在一起的材料称为粘合剂，又叫粘结剂或胶粘剂。,粘结的基本原理：1）机械粘结理论：粘合剂分子渗透到被粘物表面的孔隙或凹槽中，会形成许多机械键合，产生粘结力。2）物理吸附理论：将

8、粘结力归因于粘合剂分子与被粘物表面之间的物理吸附作用。3）扩散理论：认为粘合剂分子与被粘物分子相互扩散，从而增加它们的物理吸附作用。4）化学键理论：认为粘合剂分子与被粘物表面之间能形成化学键。,评定粘接强度的方法有剪切强度、剥离强度、疲劳强度、冲击强度等，一般采用拉伸剪切强度（单面搭接）作为粘接强度就越高。影响粘结强度的因素：1）粘合剂的性质：粘度、分子量、极性、空间结构、体积收缩等2）被粘接材料的性质3）粘接工艺及环境条件的影响常用粘合剂：聚醋酸乙烯乳胶（白胶水）、聚乙烯醇缩甲醛粘合剂（俗称107胶或801胶）、环氧树脂粘合剂、丙烯酸酯粘合剂、聚氨酯粘合剂、橡胶粘合剂,1.请叙述高分子材料在我国的应用前景。2.与传统建筑材料相比，高分子建筑材料由哪些优缺点？3.何谓热塑性聚合物与热固性聚合物？两者在微观结构、物理性质、力学性质及应用上有何不同？,课后作业,本章结束,