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1、 建筑材料安徽水利水电职业技术学院 张思梅主讲第十章 合成高分子材料安徽水利水电职业技术学院 张思梅主讲 第一节 建筑塑料 塑料是以有机高分子化合物为基本材料,加 入各种改性添加剂后,在一定的温度和压力下塑 制而成的材料。 1. 塑料的分类 根据塑料的热行为可分为热塑性塑料和热固 性塑料:热塑性塑料经加热成形、冷却硬化后, 再经加热还具有可塑性;热固性塑料是经初次加 热成型并冷却固化后,其中多数有机高分子已发 生聚合反应,形成了热稳定的高聚物,此物质即 使再经加热也不会软化和产生塑性。总之,热塑 性塑料的塑化和硬化过程是可逆的,而热固性塑 料的塑化是不可逆的。 2.塑料的构成 塑料是由起胶结作
2、用的树脂和起改性作用的添加 剂构成的。 2.1树脂 树脂为塑料的主要成分,其质量占塑料的以上 ,在塑料中起胶结作用,并决定塑料的硬化性质和工 程性质。塑料常以所用的树脂命名。 常用的热塑性塑料有聚氯乙烯塑料()、聚乙 烯塑料(),聚丙烯塑料()、聚苯乙烯塑 料()、改性聚苯乙烯塑料()、聚甲基 丙烯酸塑料(即有机玻璃); 常用的热固性塑料有酚醛树脂塑料()、脲醛树 脂塑料()、三聚氰胺树脂塑料()、环氧 树脂塑料()、不饱和聚酯树脂塑料()和 有机硅树脂塑料()等。尽管这些树脂的性能不 同,但是它们的基本构成形式却相同。 2.2改性添加剂 为改善塑料的性质,需加入多种作用不同 的添加剂。常用的
3、添加剂有如下几种: (1)填充料 为调节塑料的物理化学性能,提高机 械强度,扩大使用范围而加入的粉状或纤 维状无机化合物。如加入玻璃纤维可提高 塑料的机械强度;加入云母可增强塑料的 电绝缘性;加入石棉可改善塑料的耐热性 。加入填充料后还可降低塑料的成本。常 用的填充料还有石灰石粉、滑石粉、铝粉 、碳黑、木屑、木粉及其它纤维等。 (2)增塑剂 为提高塑料加工时的可塑性,使其在较低 的温度和压力下成形而加入的化学物质就是 增塑剂。有些增塑剂还能改善塑料的强度、 韧性、柔顺性。常用的增塑剂有邻苯二甲酸 二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸二甲酚酯 、二苯甲酮、樟脑等。 ()固化剂 固化剂是调节塑料固化速度
4、,使树脂硬化 的物质。通过选择固化剂的种类和掺量,可 取得所需要的固化速度和效果。常用的固化 剂有胺类、酸酐、过氧化物等。 ()稳定剂 它是为使塑料长期保持工程性质而加入的 物质。常用的稳定剂有抗老化剂、热稳定剂 等,如硬脂酸盐及环氧树脂等。 ()着色剂 塑料中加入着色剂是为获得所需的色彩。 塑料中加入的着色剂应能与树脂相混熔和混 溶,在加热加工和使用中应稳定。 为使塑料获得某种性能还可加入润滑剂、发 泡剂、阻燃剂等。 3 塑料的应用 ()塑料在工业与民用建筑中可生产塑 料管材、板材、门窗、壁纸、地毯、器皿 、绝缘材料、装饰材料、防水及保温材料 等。 (2)在基础工程中可制作塑料排水板或隔 离
5、层、塑料土工布或加筋网等。 (3)在其它工程中可制作管道、容器、粘 结材料或防水材料等,有时也可制作结构 材料。 在选择和使用塑料时应注意其耐热性、抗 老化能力、强度和硬度等性能指标。 第二节 建筑涂料 涂料是一类能涂覆于物体表面并在一定条件下形 成连续和完整涂膜的材料的总称。早期的涂料主要以 干性油或半干性油和天然树脂为主要原料,所以这种 涂料被称为油漆。 涂料的主要功能是保护基材和美 化环境。 1. 涂料的组成 涂料是由多种材料调配而成,每种材料赋予涂料 不同的性能。涂料的主要组成包括: ()主成膜物质 主成膜物质是将涂料中的其他组分粘结在一起, 并能牢固附着在基层表面形成连续均匀、坚韧的
6、保护 膜。它包括基料、胶粘剂和固着剂。主成膜物质的性 质,对形成涂膜的坚韧性、耐磨性、耐候性以及化学 稳定性等,起着决定性的作用。 (2)次成膜物质 涂料中所用颜料和填料,以微细粉状均匀分散于 涂料介质中,赋予涂膜以色彩、质感,起到提高涂膜 的抗老化性、耐候性等作用,因而被称为次成膜物质 。 ()溶剂 溶剂是一种具有既能溶解油料、树脂,又易于 挥发,能使树脂成膜的有机物质。它的作用是将油料 、树脂稀释并能将颜料和填料均匀分散,调节涂料粘 度。 ()辅助材料 辅助材料又称助剂,它的用量很少,但种类很 多,各有所长,且作用显著,是改善涂料性能不可忽 视的重要方面。 2. 常用建筑涂料 建筑涂料品种
7、繁多,按其在建筑物中使用部位的不同,可 以分为:内墙涂料;外墙涂料;地面涂料;顶棚涂料;屋面防 水涂料等。 胶粘剂 能够将两种材料直接粘结在一起的物质被称为粘结剂,粘结剂 的种类繁多,常用的高分子粘结剂有热固型粘结剂、热塑型粘 结剂、橡胶型粘结剂、混合型粘结剂等。 组成粘结剂的成分有: (1)合成树脂粘料 它主要起基本粘结作用,是粘结剂的主要成分,常用的粘料 是各种合成树脂,如环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酚 醛树脂、脲醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇甲醛树脂等。 其中以热固性树脂的粘结强度较高。 ()固化剂和催化剂 它们是为使粘结剂固化迅速或强度提高而加入的 物质,往往将其与粘料分开放置
8、和保存,使用前在 现场混合后立即使用。 (3)填料 它是为改善粘结剂的强度、稳定性而加入的物质 ,加入填料后还可降低成本。 (4)稀释剂 它是为调节粘结剂的粘度,便于使用操作而加入 的有机溶剂。常用的稀释剂有环氧丙烷,丙酮、二 甲苯等。 常用的建筑粘结剂有环氧树脂粘结剂、聚氨脂粘 结剂、不饱和聚酯树脂粘结剂、酚醛树脂、糠醛树 脂粘结剂、氯丁橡胶粘结剂、丁睛橡胶粘结剂等。 # 例9-1 有机高分子材料的特性是什么? 解 与普通土木建筑材料相比,有机高分子材料的工程性质具有 如下特点: 密度小 有机高分子材料的密度较小,一般为0822 g/cm3, 是一种轻质建筑材料,这也是它在土木建筑工程中的优
9、点之一 。 力学性能好 常温下大部分有机高分子材料的韧性良好,其中有许多强度较 高,有些变形能力很强,使其在工程的某些部位可取代脆性很 强的无机材料。 耐水性和耐湿性好 多数有机高分子材料增水性很强,有良好的防水和防潮性 ,是土木建筑工程中最常用的防水材料。工程中常通过选择材 料的品种和厚度来满足不同的防水要求。 耐腐蚀性好 多数有机高分子材料结构十分稳定,对酸、碱、 盐等介质的耐腐蚀性优于普通无机建筑材料。 加工性好且使用方便 有机高分子材料可采用多种加工工艺,可塑制 成各种形状、厚度不同的产品;有的经溶剂稀释后可 现场施工操作,能适应工程的不同需要。 耐高温和大气稳定性差 多数有机高分子材
10、料高温下易产生软化、分解 或燃烧等变化,失去工程性质。在阳光(特别是紫外 线)、热、氧及水蒸气的作用下,有机高分子材料的 组成及内部结构会不断老化,使其不断变脆甚至开裂 ,性能逐渐恶化而失去原有的工程性质。 对人和环境的健康有不良影响 有机高分子材料在生产、施工及使用过程中可能释 放出挥发性有机物,对人和环境的健康有不良影响。 例9-2 塑料的主要组成有哪些?其作用 如何? 解 塑料的主要组成有合成树脂、填充料、 增塑剂和固化剂等。树脂在塑料中起胶 结作用,并决定塑料的硬化性质和工程 性质和应用;填充料主要起提高强度、 硬度、刚度及耐热性等,同时也为了减 小收缩和降低造价;增塑剂改善塑料加 工
11、工艺性能,降低压力和温度,还可以 改善塑料的韧性、塑性和柔顺性等;固 化剂使线型高聚物交联为体型高聚物, 从而具有热固性。 例9-3 常用建筑塑料有几种?其特性和用 途是什么? 解 建筑上常用塑料有以下几种: ()聚乙烯塑料。是由聚乙烯树脂聚 合而成。按聚合方法分为高压、中压、低 压三种,为白色半透明材料,具有优良的 电绝缘性能和化学稳定性,但机械强度不 高,质地较柔韧,不耐高温。在建筑上主 要制成管子或作水箱,用于排放或贮存冷 水;制成薄膜用于防潮、防水工程,或作 绝缘材料。聚乙烯由石油裂解分离而得, 材料来源丰富。 ()聚氯乙烯塑料。是一种通用塑料,由聚氯 乙烯树脂加入增塑剂填料、颜料和其
12、它附加剂等 制成各色半透明、不透明的塑料。按加入不同量 的增塑剂,可制得硬质或软质制品。它的使用温 度范围为1555C,化学稳定性好,可耐酸、 碱盐的腐蚀,并耐磨,具有消声、减震功用,其 抗弯强度大于60MPa。 ()酚醛塑料。酚醛树脂是酚类和醛类结合而 成的,有热塑料和热固性两类,具有耐热、耐湿 、耐化学侵蚀和电绝缘等性能。颜色有棕色和黑 色两种,但较脆,不耐撞击。在建筑工程中主要 用作电木粉、玻璃钢、层压板等。 ()聚甲基丙烯酸甲酯塑料。聚甲基 丙烯酸甲酯是由丙酮、氰化物和甲醇反 应、聚合而成。在不加其它组分时制成 的塑料具有高度透明性,在建筑上制成 采光用的平板或瓦楞板(亦称有机玻璃 )
13、,在树脂中加入颜料、染料、稳定剂 和填充料,可挤压或模塑制成表面光洁 的建筑制品,用玻璃纤维增强的树脂可 制成浴缸等卫生用品。 例9-4 胶粘剂的主要组成有哪些?其作用如何? 解胶粘剂的主要组成有合成树脂、固化剂或 交联剂、填料及稀释剂等。合成树脂主要起粘结作 用;固化剂或交联剂主要使线型分子结合或交联成 为体型的热固性的树脂或网型的弹性体(即橡胶) ;填料主要起减少收缩和热膨胀性及降低成本等作 用;稀释剂为调节粘结剂的粘度,便于使用操作而 加入的有机溶剂,以改善工艺性能,增加涂敷湿润 性等。 常用的建筑粘结剂有环氧树脂粘结剂、聚氨脂粘结 剂、不饱和聚酯树脂粘结剂、酚醛树脂、糠醛树脂 粘结剂、氯丁橡胶粘结剂、丁睛橡胶粘结剂等。 谢谢大家!