第九章有机高分子材料主要授课内容建筑塑料建筑涂料建ppt课件.ppt
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1、2006年年2月月西安西安合成高分子材料是指由人工合成的高分子化合物为基础所组成的材料。 合成高分子材料有许多优良的性能,如密度小,比强度大,弹性高,电绝缘性能好,耐腐蚀,装饰性能好等。 合成高分子材料在土木工程领域广泛使用,代替了很多传统材料。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识2006年年2月月西安西安第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识 一、高分子化合物的定义一、高分子化合物的定义 高分子化合物又称高分子聚合物(简称高聚物),是组成单元相互多次重复连接而构成的物质。 高分子化合物分子量虽然很大,但化学组成
2、比较简单,由许多低分子化合物聚合而成。 例如,聚乙烯分子结构为:CH2CH2CH2CH2CH2CH2n第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识2006年年2月月西安西安 这种结构称为分子链,可简写为CH2CH2。即聚乙烯是由低分子化合物乙烯(CH2=CH2) 聚合而成的。 可以聚合成高聚物的低分子化合物,称为“单体”; 组成高聚物最小重复结构单元称为“链节”,如CH2CH2; 高聚物中所含链节的数目n称为“聚合度”; 高聚物的聚合度一般为11031107,分子量必然很大。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化
3、合物的基本知识高分子化合物的基本知识2006年年2月月西安西安 二、高聚物的分类与命名二、高聚物的分类与命名第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识高聚物分类高聚物分类按性能用途按性能用途按分子结构按分子结构按合成反应按合成反应塑料塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维胶粘剂胶粘剂涂料涂料线型线型支链型支链型体型体型加聚物加聚物缩聚物缩聚物2006年年2月月西安西安第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识高聚物的命名高聚物的命名单体名称前单体名称前冠以冠以“聚聚”字字原料后附以
4、原料后附以“树脂树脂”二字二字从单体各取一从单体各取一字,后附字,后附“橡胶橡胶”聚乙烯聚丙烯酚醛树脂丁苯橡胶三元乙丙橡胶大多数烯类单体聚合物都可按此命名树脂泛指作为塑料基材的高聚物2006年年2月月西安西安 三、高聚物的结构与性质三、高聚物的结构与性质 1 1 高聚物分子链的形状与性质高聚物分子链的形状与性质按分子几何结构形态分为线型、支链型和体型第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识图9-1 聚合物大分子链的形状2006年年2月月西安西安(1)线型:大小分链节排列成线状主链(如图9-1a)。大多数呈卷曲状,线状大分子间以分子间力
5、结合在一起。线型高聚物具有良好的弹性、塑性、柔顺性,但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性较差,且可融可熔。线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。(2)支链型:分子在主链上带有比主链短的支链(如图9-1b)。分子排列较松,分子间作用力较弱,因而密度、熔点及强度低于线型高聚物。(3)体型:分子由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成,呈空间网状结构(见图9-1c)。由于化学链结合力强,且交联成一个巨型分子,因此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。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合
6、物的基本知识2006年年2月月西安西安 2 2 高聚物的聚集态结构与物理状态高聚物的聚集态结构与物理状态 聚集态结构是指高聚物内部大分子之间的几何排列与堆砌方式。晶态 不透明或半透明非晶态 透明 由于长链高分子难免弯曲,故在晶态高聚物中也总有非晶区存在,且大分子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。 晶区所占的百分比称为结晶度。定义分类其他第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识2006年年2月月西安西安第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识高聚物在不同温度条件下的形态是有差别的
7、,如图9-2,表现为下列三种物理状态:图9-2 非晶态线型高聚物的变形与温度的关系2006年年2月月西安西安第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第一节第一节 高分子化合物的基本知识高分子化合物的基本知识 (1)玻璃态:当低于某一温度时,分子链作用力很大,分子链与链段不能运动,高聚物呈非晶态的固体称为“玻璃态”。(2)高弹态:当温度超过玻璃化温度Tg时,由于分子链段可发生旋转,使高聚物在外力作用下能产生大的变形,外力卸除后又缓慢恢复原状,高聚物的运动状态称为“高弹态”。(3)粘流态:随温度继续升高,当温度达到“流动温度”Tf后,高聚物呈极粘的液体,这种状态称为“粘流态”。此时,分子链和链段
8、都可以发生运动,当受到外力作用时,分子间相互滑动产生形变,外力卸去后,形变不能恢复。2006年年2月月西安西安第二节建筑塑料第二节建筑塑料 塑料是以天然或合成高分子化合物为基体材料,加入适量的填料和添加剂,在高温、高压下塑化成型,且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。 常用的合成高分子化合物是各种合成树脂。 塑料作为土木工程材料有着广阔的前途。如建筑工程常用塑料制品有塑料壁纸、饰面板、塑料地板、塑料门窗、管线护套等;防水和密封材料有塑料薄膜、密封膏、管道、卫生设施等。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料2006年年2月月西安西安一、塑料的基本组成一、塑料的
9、基本组成1 1 合成树脂合成树脂2 2 填充料填充料3 3 增塑剂增塑剂4 4 固化剂固化剂5 5 着色剂着色剂6 6 稳定剂稳定剂第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料2006年年2月月西安西安1 1 合成树脂合成树脂返回定义作用含量第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料 习惯或广义地讲,凡作为塑料基材的高分子化合物(高聚物)都为树脂。 塑料的基本组成材料 在塑料中起粘结作用 种类、性质和数量决定塑料的性质 含量约为30%60% 仅有少数的塑料完全由合成树脂所组成,如有机玻璃。 2006年年2月月西安西安 2 2 填充料填充
10、料 降低分子链间的流淌性 提高塑料的强度、硬度及耐热性 减少塑料制品的收缩 降低塑料的成本 木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、石棉、铝粉、碳黑和玻璃纤维等 塑料中填充料的掺率约为40%70%第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料作用常用填充料掺率返回2006年年2月月西安西安 3 3 增塑剂增塑剂第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料 降低树脂流动温度Tf,使树脂具有 较大的可Tf性,以利于塑料加工成型 降低大分子链间的作用力,降低塑 料的硬度和脆性,使塑料具有较好的 塑性、韧性和柔顺性 能与树脂均匀混合,具有良好稳定性 邻苯二
11、甲酸二辛酯 磷酸三甲酚酯 樟脑 二苯甲酮作用注意事项常用增塑剂返回2006年年2月月西安西安4 4 固化剂(硬化剂或熟化剂)固化剂(硬化剂或熟化剂)第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料使线性高聚物交联成体型高聚物使树脂具有热固性,形成稳定坚硬的塑料乌洛托品(六亚甲基四胺)胺类(乙二胺、间苯二胺)酸酐类(邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐)高分子类(聚酰胺树脂) 作用常用固化剂酚醛树脂中环氯树脂中返回2006年年2月月西安西安5 5 着色剂着色剂第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料 使塑料具有鲜艳的色彩和光泽,改善塑料制品的装饰性有
12、机染料无机颜料能产生荧光或磷光的颜料 作用常用着色剂返回2006年年2月月西安西安 6 6 稳定剂稳定剂第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料 防止塑料在热、光及其他条件下过早老化 抗氯化剂 紫外线吸收剂作用常用稳定剂 在塑料生产中还常加入一定量的其他添加剂,使塑料制品的性能更好、用途更广泛。 如加入发泡剂可以制得泡沫塑料,加入阻燃剂可以制得阻燃塑料。返回2006年年2月月西安西安 二、塑料的主要性质二、塑料的主要性质 塑料具有质轻、比强度高、保温绝热性能好、加工性能好及富有装饰性等优点,也存在易老化、易燃、耐热性差及刚性差等缺点。 1 物理力学性质物理力学性
13、质 2 化学性质化学性质第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料2006年年2月月西安西安1 物理力学性质物理力学性质1 密度 一般为0.92.2g/cm3,较混凝土和钢材小。2 孔隙率 在生产时可在很大范围内加以控制。3 吸水率 大部分耐水,吸水率很小,一般不超过1%。4 耐热性 大多数耐热性都不高,使用温度一般为100200,仅氟塑料、有机硅聚合物等的使用温度可达300500。5 导热性 密实塑料为0.230.70W/mk,泡沫塑料接近空气。6 强度 强度较高,如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)的抗拉强度高达200300MPa。7 弹性模量 弹性模量较小,约为混凝
14、土的1/10,具徐变特性,在受力时有较大的变形。 第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安2 化学性质化学性质1 耐腐蚀性 大多数塑料对酸、碱、盐等腐蚀性物质的作用都具有较高的化学稳定性,但有些塑料在有机溶剂中会溶解或溶胀。2 老化 在使用条件下,塑料受光、热、大气等作用,内部高聚物的组成与结构发生变化,致使塑料失去弹性、变硬、变脆出现龟裂(分子交联作用引起)或变软、发粘、出现蠕变(分子裂解引起)等现象。3 可燃性 塑料属于可燃性材料,建筑工程用塑料应为阻燃塑料。4 毒性 液体树脂几乎都有毒性,完全固化后的树脂则基本上无毒。第九章第
15、九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安 三、常用的建筑塑料三、常用的建筑塑料 1 工程塑料的常用品种工程塑料的常用品种第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料(1) 聚乙烯塑料(PE)(2) 聚氯乙烯塑料(PVC)(3) 聚苯乙烯塑料(PS)(4) 聚丙烯塑料(PP)(5) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(6) 聚酯树脂(PR)(7) 酚醛树脂(PF)(8) 有机硅树脂(OR)2006年年2月月西安西安(1) (1) 聚乙烯塑料(聚乙烯塑料(PEPE) 由乙烯单体聚合而成。 高压聚乙烯的结晶度低、密度小;低压
16、聚乙烯结晶度高,密度大。随结晶度和密度的增加,聚乙烯的硬度、软化点、强度等随之提高,而冲击韧性和伸长率则下降。 聚乙烯塑料具有较高的化学稳定性和耐水性,强度虽不高,但低温柔韧性大。掺加适量炭黑,可提高聚乙烯的抗老化性能。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(2) (2) 聚氯乙烯塑料(聚氯乙烯塑料(PVCPVC) 由氯乙烯单体聚合而成,在工程上常用。 化学稳定性高,抗老化性好,耐热性差(在100以上时会引起分解、变质而破坏),通常使用温度应在6080以下。 根据增塑剂掺量的不同,可制得硬质或软质聚氯乙烯塑料。第九章第九章 有机高
17、分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(3) (3) 聚苯乙烯塑料(聚苯乙烯塑料(PSPS) 由苯乙烯单体聚合而成。 透光性好,易于着色,化学稳定性高,耐水、耐光,成型加工方便,价格较低。 性脆,抗冲击韧性差,耐热性差,易燃,使其应用受到一定限制。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(4) (4) 聚丙烯塑料(聚丙烯塑料(PPPP) 由丙烯聚合而成。 质轻(密度0.90g/cm3),耐热性较高(100120),刚性、延性和抗水性均好。 低温脆性显著,抗大气性差,用于室内。第九章第九章
18、有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料 近年来,聚丙烯的生产发展较迅速,聚丙烯已与聚乙烯、聚氯乙烯等共同成为工程塑料的主要品种。返回2006年年2月月西安西安(5) (5) 聚甲基丙烯酸甲酯(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMAPMMA) 由甲基丙烯酸甲酯加聚而成的热塑性树脂,俗称有机玻璃。 透光性好,低温强度高,吸水性低,耐热性和抗老化性好,成型加工方便。 耐磨性差,价格较贵。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(6) (6) 聚酯树脂(聚酯树脂(PRPR) 聚酯树脂由二元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成。 具有优良的
19、胶结性能,弹性和着色性好,柔韧、耐热、耐水。 第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(7) (7) 酚醛树脂(酚醛树脂(PFPF) 由酚和醛在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成。 粘结强度高,耐光、耐水、耐热、耐腐蚀,电绝缘性好,但性脆。 掺加填料、固化剂等可制成酚醛塑料制品,表面光洁,坚固耐用,成本低,是最常用的塑料品种之一。 第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安(8) (8) 有机硅树脂(有机硅树脂(OROR) 由一种或多种有机硅单体水解而成。 耐热、耐寒、耐水、耐
20、化学腐蚀,但机械性能不佳,粘结力不高。 用酚醛、环氧、聚酯等合成树脂或用玻璃纤维、石棉等增强,可提高其机械性能和粘结力。 第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料返回2006年年2月月西安西安 2 常用工程塑料制品常用工程塑料制品 (1) (1) 塑料门窗塑料门窗 (2) (2) 塑料管材塑料管材 (3)(3)塑料壁纸塑料壁纸 (4)(4)塑料地板塑料地板 (5)(5)其他塑料制品其他塑料制品第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料2006年年2月月西安西安(1) (1) 塑料门窗塑料门窗第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料
21、第二节第二节 建筑塑料建筑塑料定义分类特点 主要采用改性硬质聚氯乙稀(PVC-U)经挤出形成各种型材;型材经过加工,组装成建筑物的门窗。全塑门窗复合门窗聚氨酯门窗耐水、耐腐蚀气密性、水密性好绝热、隔声、耐燃尺寸稳定、装饰性好返回2006年年2月月西安西安(2) (2) 塑料管材塑料管材第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料塑料管材分类塑料管材分类按材料按材料按质地按质地按品种按品种聚氯乙烯管聚氯乙烯管聚丁烯管聚丁烯管ABS管管玻璃钢管玻璃钢管聚丙烯管聚丙烯管、聚乙烯管聚乙烯管电线穿线管电线穿线管波纹管波纹管排水管排水管给水管给水管雨水管雨水管燃气管燃气管硬管硬
22、管软管软管质轻、节能、不生锈、不生苔、不易积垢管壁光滑、对流体阻力小、安装加工方便特点返回2006年年2月月西安西安 塑料壁纸图案变化多样,色彩丰富。通过印花、发泡等工艺,可仿制木纹、石纹、锦缎、织物、瓷、普通砖,能达到以假乱真的程度,为室内装饰提供了极大的便利。 第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料(3) (3) 塑料壁纸塑料壁纸壁纸分类制作工艺特点及产品普通壁纸在纸面上印图案或压出花纹,再涂上塑料层耐水,耐用,可擦洗,价格便宜发泡壁纸在纸面上涂发泡塑料面立体感强,能吸声,音响效果较好特种壁纸由于功能上的需要而生产的壁纸(即功能壁纸)耐水壁纸、防火壁纸、防
23、霉壁纸、塑料颗粒壁纸、金属基壁纸返回2006年年2月月西安西安第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料塑料地板塑料地板按树脂按树脂按形状按形状聚氯乙烯聚氯乙烯塑料地板塑料地板氯乙烯氯乙烯醋酸醋酸乙烯塑料地板乙烯塑料地板聚乙烯聚乙烯塑料地板塑料地板聚丙烯聚丙烯塑料地板塑料地板块状地板块状地板卷状地板卷状地板质轻、美观、有弹性防潮、防火、吸声、绝热、耐磨、耐腐蚀施工简便、易于清洗与保养(4) (4) 塑料地板塑料地板特点特点返回2006年年2月月西安西安(5) (5) 其他塑料制品其他塑料制品第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第二节第二节 建筑塑料建筑塑料分
24、类塑料饰面板玻璃纤维增强塑料塑料薄膜特点质轻、绝热、吸声、耐水、装饰性好质轻、耐水、强度高、耐化学腐蚀、装饰好耐水、耐腐蚀、伸长率大、可印花、能与胶合板、石膏板、纸张、玻璃纤维布等粘结、复合适用范围内墙或吊顶的装饰材料 采光或装饰性板材 室内装饰材料、防水材料、砼施工养护返回2006年年2月月西安西安第三节建筑涂料第三节建筑涂料一、建筑涂料的功能与分类一、建筑涂料的功能与分类涂料 涂敷于物体表面,并能与物体表面材料很好 粘结形成连续性薄膜,从而对物体起到装 饰、保护或使物体具有某些特殊功能的材料。涂膜涂料 在物体表面干结形成的薄膜,又称涂层。建筑涂料 用于建筑物表面的涂料,其主要功能是保护 建
25、筑物、美化环境及提供特种功能。第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第三节第三节 建筑涂料建筑涂料2006年年2月月西安西安第九章第九章 有机高分子材料有机高分子材料第三节第三节 建筑涂料建筑涂料涂料分类使用部位成膜物质涂料状态 涂膜状态涂料功能外墙涂料内墙涂料地面涂料顶棚涂料屋面涂料有机涂料无机涂料复合涂料溶剂型涂料水溶性涂料乳液型涂料粉末涂料薄质涂料砂壁状涂料厚质涂料彩色复层凹凸花纹外墙涂料普通涂料防水涂料防火涂料防霉涂料2006年年2月月西安西安 二、涂料的组成二、涂料的组成 1 主要成膜物质主要成膜物质 又称基料、粘结剂或固着剂,在涂料中主要起到成膜及粘结填料和颜料的作用,使涂料在
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