土木工程材料第九章高分子建筑材料.ppt

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1、9.高分子建筑材料高分子建筑材料 9.2 高分子建筑材料和制品高分子建筑材料和制品9.1 高分子建筑材料的基本性能高分子建筑材料的基本性能9.1 高分子建筑材料的基本性能高分子建筑材料的基本性能 概述概述高分子材料的基本组成高分子材料的基本组成高分子材料的分类高分子材料的分类高分子材料的基本性能高分子材料的基本性能常用的建筑高分子聚合物常用的建筑高分子聚合物高分子材料的建筑特性高分子材料的建筑特性高分子化合物的合成与命名高分子化合物的合成与命名一、概述一、概述高分子化合物：高分子化合物：分子量在分子量在10000以上的有机化合物称作高分子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

2、合物或高聚物。化合物（简称高分子），又叫作聚合物或高聚物。高分子材料：高分子材料：以高分子化合物为主要成分的材料。包括以高分子化合物为主要成分的材料。包括天然高天然高分子材料分子材料和和合成高分子材料合成高分子材料；天然高分子材料：天然高分子材料：棉织品、木材、天然橡胶等；棉织品、木材、天然橡胶等；合成高分子材料：合成高分子材料：塑料塑料、合成橡胶合成橡胶、涂料涂料、胶粘剂胶粘剂、高分子防高分子防水材料水材料、化学纤维化学纤维等；等；加聚反应加聚反应得到的高聚物，多在原料名前冠以得到的高聚物，多在原料名前冠以“聚聚”字，如聚字，如聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等；乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等；缩聚反

3、应缩聚反应得到的高聚物，多在其原料名后面加上得到的高聚物，多在其原料名后面加上“树脂树脂”二二字。如酚醛树脂、环氧树脂等；字。如酚醛树脂、环氧树脂等；二种以上单体的二种以上单体的共聚物共聚物，则从共聚物中各取一字，后附，则从共聚物中各取一字，后附“橡橡胶胶”二字，如丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚物）、三元乙丙二字，如丁苯橡胶（丁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。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二、高分子化合物的合成与命名1.合成。合成。单体单体通过通过加聚反应加聚反应或者或者缩聚反应缩聚反应。2.命名。命名。高分子化合物又称高分子化

4、合物又称高分子聚合物高分子聚合物或或高聚物高聚物或或聚合物聚合物；通常，通常，“树脂树脂”泛指作为泛指作为塑料塑料基材的高聚物。基材的高聚物。“水立方水立方”世界最大的膜结构工程世界最大的膜结构工程乙烯乙烯-四氟乙烯共聚物四氟乙烯共聚物ETFE 三、高分子材料的基本组成三、高分子材料的基本组成 稳定剂：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂；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；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；填充剂和增强剂：起增强作用；固化剂：增加热固性；固化剂：增加热固性；着色剂：提高装饰性；着色剂：提高装饰性；阻燃剂等。阻燃剂等。聚合

5、物聚合物+助剂助剂四、高分子材料的基本性能四、高分子材料的基本性能1.聚合物的结构聚合物的结构1）分子链的化学结构）分子链的化学结构体型体型线型线型支链型支链型 线型：线型：大分子间以分子间力结合，作用力微弱，大分子间以分子间力结合，作用力微弱，弹性、塑性、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。溶可熔。支链型：支链型：分子排列较松，分子间作用力较弱，密度、熔点及分子排列较松，分子间作用力较弱，密度、熔点及强度更低。强度更低。体型：体型：化学链间以化学键结合，作用力强，且交联成一个巨化学链间以化学键结合，作

6、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。溶不熔，塑性小，较硬脆。线型和支链型结构线型和支链型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化，的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化，称为称为热塑性树脂热塑性树脂；体型结构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，称为时不会软化，称为热固性树脂热固性树脂。2）聚集态结构聚集态结构晶态晶态和和非晶态非晶态；晶态高聚物一般晶态高聚物一般不透明不透明或或半透明半透明，非晶态高聚物一，非晶态

7、高聚物一般般透明透明。晶态高聚物总存在非晶区；晶态高聚物总存在非晶区；晶区所占的百分比称为晶区所占的百分比称为结晶度结晶度。结晶度越高，结晶度越高，密度密度、弹性模量弹性模量、强度强度、硬度硬度、耐热耐热性性、折光系数折光系数越高，越高，冲击韧性冲击韧性、粘附力粘附力、塑性塑性、溶解溶解度越度越小。小。2.聚合物的基本性能聚合物的基本性能（1）物理状态物理状态非晶态聚合物的形变温度曲线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晶态聚合物的形变温度曲线Tg玻璃化温度玻璃化温度；Tf粘流温度粘流温度；Tm熔点熔点。粘流态粘流态（线型）（线型）温度，温度，变形，变形，O玻璃态玻璃态高弹态高弹

8、态TgTf少交少交联联温度，温度，变形，变形，O高高弹弹态态粘流态粘流态粘流态粘流态Tm12分子量很大时（2）力学性能力学性能：高弹性和粘弹性：高弹性和粘弹性（3）耐热性能耐热性能：保持使用性能的最高温度、分解温度：保持使用性能的最高温度、分解温度（4）耐腐蚀性能耐腐蚀性能（5）耐老化性能耐老化性能按按用途用途：合成树脂（塑料）、合成橡胶、：合成树脂（塑料）、合成橡胶、合成纤维合成纤维聚合物在聚合物在常温下是否表现出高弹性能常温下是否表现出高弹性能：塑：塑料（热固性塑料、热塑性材料）、弹性体料（热固性塑料、热塑性材料）、弹性体（热塑性弹性体、橡胶）（热塑性弹性体、橡胶）五、高分子材料的分类五、

9、高分子材料的分类 1.热塑性塑料热塑性塑料聚氯乙稀聚氯乙稀（PVC）塑料；塑料；聚乙烯聚乙烯（PE）塑料；塑料；聚丙烯聚丙烯（PP）塑料；塑料；聚苯乙烯聚苯乙烯（PS）塑料；塑料；ABS。一种改性聚苯乙烯；。一种改性聚苯乙烯；聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称有机玻璃。）。俗称有机玻璃。六、建筑上常用的高分子材料六、建筑上常用的高分子材料2.热固性塑料热固性塑料不饱和聚酯不饱和聚酯（UP）与与玻璃钢玻璃钢；环氧树脂环氧树脂（EP）；聚氨酯；聚氨酯；氨基塑料（氨基塑料（UF和和MF）；）；有机硅有机硅树脂树脂。3.天然高分子衍生物天然高分子衍生物水溶性纤维素衍生物水溶性纤维素衍

10、生物淀粉衍生物淀粉衍生物 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。能，并影响砂浆的耐水性能。密度小，比强度高；密度小，比强度高；加工性能好；加工性能好；装饰效果好；装饰效果好；化学稳定性好，耐腐蚀性能较强；化学稳定性好，耐腐蚀性能较强；电绝缘性能好；电绝缘性能好；减震、吸声和隔热性好；减震、吸声和隔热性好；耐水性和耐水蒸汽性好；耐水性和耐水蒸汽性好；热膨胀系数较大；热膨胀系数较大；易燃烧，且燃烧时释放有毒气体。易燃烧，且燃烧时释放有毒气体。七、高分子

11、材料的建筑特性七、高分子材料的建筑特性 9.高分子建筑材料高分子建筑材料 9.2 高分子建筑材料和制品高分子建筑材料和制品9.1 高分子建筑材料的基本性能高分子建筑材料的基本性能9.2 高分子建筑材料和制品高分子建筑材料和制品 高分子建筑材料和制品的分类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高分子建筑材料异型材和门窗土木合成材料土木合成材料粘合剂粘合剂一、高分子建筑材料和制品的分类一、高分子建筑材料和制品的分类通常把高分子材料分为为通常把高分子材料分为为塑料塑料、橡胶橡胶、纤维纤维、涂料涂料和粘结剂和粘结剂四大类四大类按制品的形态将高分子建筑材料和制品分为按制品的形态将高分子建筑

12、材料和制品分为11个大个大类：薄膜（防水层）、薄板（地板）、异型板材（护类：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）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）。和织物（壁布、土工布）。二、高分子建筑材料异型材和门窗二、高分子建筑材料异型材和门窗 增塑聚氯乙烯（增塑聚氯乙烯（PVC-P）和硬聚氯乙烯（）和硬聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗的主

13、要技术性能：塑料窗的主要技术性能：1）气密性）气密性2）水密性）水密性3）抗风压强度）抗风压强度4）保温性）保温性 塑料门窗塑料门窗塑料管材塑料管材三、塑料管材与管件三、塑料管材与管件优点优点：质量轻，运输、施工方便；质量轻，运输、施工方便；表面光滑，流体阻力小；表面光滑，流体阻力小；不生锈，耐腐蚀，适应性强；不生锈，耐腐蚀，适应性强；韧性好，强度高；韧性好，强度高；使用寿命长。使用寿命长。四、土木合成材料四、土木合成材料 土工织物土工织物：也叫土工布，可透水：也叫土工布，可透水 土工膜土工膜：防水阻隔型：防水阻隔型 其他土工合成材料其他土工合成材料：土工网、土工格栅、土工：土工网、土工格栅、

14、土工格室、土工席垫、土工模袋格室、土工席垫、土工模袋 五、粘合剂五、粘合剂 粘合剂的组成：粘合剂的组成：基本组分基本组分：起基本粘结作用：起基本粘结作用配合剂配合剂：如固：如固/硫化剂、固硫化剂、固/硫化促进剂、填充剂、硫化促进剂、填充剂、增韧剂、增塑剂、稀释剂等增韧剂、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，又叫粘结剂或密粘结在一起的材料称为粘合剂，又叫粘结剂或胶粘剂。胶粘剂。粘结的粘结的基本原理基本原理：1）机械粘结理论：粘合剂分子渗透到被粘物表面的）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

15、中，会形成许多机械键合，产生粘结力。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：将粘结力归因于粘合剂分子与被）物理吸附理论：将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。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）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。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）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。能形成化学键。评定粘接强度的方法有剪切强度、剥离强度、疲劳强评定粘接强度的方法有剪切强度、剥离强度、疲劳强度、冲击

16、强度等，一般采用拉伸剪切强度（度、冲击强度等，一般采用拉伸剪切强度（单面搭接单面搭接）作为粘接强度就越高。作为粘接强度就越高。影响粘结强度的因素：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）粘合剂的性质：粘度、分子量、极性、空间结构、体积收缩等积收缩等2）被粘接材料的性质）被粘接材料的性质3）粘接工艺及环境条件的影响）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（俗称缩甲醛粘合剂（俗称107胶或胶或801胶）、环氧树脂粘合剂、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。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，高分子建筑材料由与传统建筑材料相比，高分子建筑材料由哪些优缺点？哪些优缺点？3.何谓热塑性聚合物与热固性聚合物？两者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、力学性质及应用在微观结构、物理性质、力学性质及应用上有何不同？上有何不同？课后作业课后作业本章结束本章结束