10-高分子材料公開課教案課件

第10章合成高分子材料一.基本知識

1.什么是合成高分子材料人工合成的高分子化合物（聚合物、或高聚物）組成的材料。包括：合成樹脂、..橡膠、..纖維三大類。

特點(diǎn)：簡單分子為結(jié)構(gòu)單元，以重復(fù)的方式相互連接，形成鏈狀或空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。分子量達(dá)到數(shù)百、數(shù)千或更大。加聚樹脂：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯

2）縮聚樹脂縮合聚合反應(yīng)簡稱縮聚反應(yīng)，是指單體之間相互作用生成高分子，同時還生成小分子的聚合反應(yīng)。2.聚合物的分類

按化學(xué)反應(yīng)分為：

1）加聚樹脂加成聚合反應(yīng)簡稱加聚反應(yīng)，是指以不飽和烴或含不飽和鍵的物質(zhì)為單體，通過不飽和鍵的加成，聚合成高聚物的反應(yīng)?？s聚樹脂如：酚醛樹脂、脲醛樹脂等。

根據(jù)聚合物的熱行為分為：

1）熱塑性樹脂特點(diǎn)：受熱軟化，冷卻硬化，包括所有的加聚物和部分縮聚物。

2）熱固性樹脂特點(diǎn)：受熱不軟化。包括大部分的縮聚物。二.聚合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1.分子鏈形狀線型結(jié)構(gòu)支鏈型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)

線型和支鏈型高分子──組成的聚合物具有熱塑性，受熱熔化，也能溶于特定的溶劑中形成溶液，強(qiáng)度較低、彈性模量較小、變形較大、耐熱性交差；線性結(jié)構(gòu)的樹脂可反復(fù)軟化，冷卻硬化──熱塑性。體型高分組成的聚合物具有熱固性，不溶不熔，強(qiáng)度、硬度、脆性較高，耐熱性好等。分子鏈的變化（老化)

1）分子交聯(lián)分子由線型變成體型結(jié)果：失去彈性、變硬、變脆、龜裂等。

2）降解分子鏈斷裂結(jié)果：失去剛性，變軟，發(fā)粘

影響因素：光、熱、空氣分子鏈的變化（老化)

1）分子交聯(lián)分子由線型變成體型結(jié)果：失去彈性、變硬、變脆、龜裂等。

2）降解分子鏈斷裂結(jié)果：失去剛性，變軟，發(fā)粘

影響因素：光、熱、空氣2.高聚物的結(jié)晶

高聚物分子規(guī)則排列的過程—結(jié)晶。非晶態(tài)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

注：高聚物分子量大，難以形成大范圍的規(guī)則排列，所以高聚物的結(jié)晶實(shí)為部分結(jié)晶。結(jié)晶區(qū)所占的比例—結(jié)晶度

結(jié)晶度↑—密度↑強(qiáng)度↑硬度↑透明度↑；韌性↓溶解度↓3.高聚物的取向

高聚物的取向：分子鏈、鏈段、晶片、晶帶沿特定方向的排列

高分子材料取向后，抗拉強(qiáng)度大幅度提高，延伸率明顯降低。4.高聚物溫度作用下的變形

高聚物在不同溫度條件下的三種狀態(tài)玻璃態(tài)

無定性的硬脆狀態(tài)，變形較小，強(qiáng)度和硬度較高；高彈態(tài)

聚合物變得很柔軟而富有彈性，能產(chǎn)生較大的彈性變形和塑性變形，強(qiáng)度相對較低。粘流態(tài)

聚合物變?yōu)榭梢远ㄏ蛄鲃拥恼吵硪后w

注：1

玻璃態(tài)與高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度為玻璃化溫度Tg；

Tg低于室溫—橡膠；Tg高于室溫—塑料；注：2

高彈態(tài)與粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度為粘流溫度Tf。三、常用合成樹脂

1.熱塑性樹脂聚乙烯(polyethlene,PE)

聚氯乙烯(polyvinylchoridePVC)

聚丙烯（polypropylenePP）聚苯乙烯(polystyrenePS)EPS

氯化聚乙烯(chlorinatedpolyethylenePE-C)

聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，teflon）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS2.熱固性樹脂酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸酯（聚氨脂）四、合成橡膠防震、防水卷材及密封材料五、合成纖維聚丙烯纖維等。三、常用合成樹脂

1.熱塑性樹脂聚乙烯(polyethlene,PE)

聚氯乙烯(polyvinylchoridePVC)

聚丙烯（polypropylenePP）聚苯乙烯(polystyrenePS)EPS

氯化聚乙烯(chlorinatedpolyethylenePE-C)

聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，teflon）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS2.熱固性樹脂酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚脂樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸酯（聚氨脂）四、合成橡膠防震、防水卷材及密封材料五、合成纖維聚丙烯纖維等?！?0.2建筑塑料一、建筑塑料的組成

1.合成樹脂常用樹脂：聚乙烯、聚氯乙烯、ABS(丙烯腈、丁二烯、聚苯乙烯共聚物)、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂等。含量：30─60％

2.填充料常用填料：木粉、石粉、碳黑、纖維等。含量：40─70％作用：降低成本、提高強(qiáng)度、硬度、耐熱性，防火等。

3.增塑劑作用：降低樹脂的粘流態(tài)溫度。提高材料可塑性，和成品的韌性常用材料：鄰苯二甲酸二丁酯等。

4.固化劑線型高聚物交聯(lián)成體型高聚物，使樹脂具有熱固性。如：環(huán)氧樹脂所用的胺類物質(zhì)。

5.著色劑有機(jī)或無機(jī)顏料

6.穩(wěn)定劑：延緩老化二、建筑塑料的性能

1.物理性質(zhì)密度：1.0─2.0；金屬材料的1/4─1/8孔隙率可控；吸水率??；耐熱性較低（100─200℃）；導(dǎo)熱系數(shù)?。?.12─0.8；溫度膨脹系數(shù)大。

2.化學(xué)性能耐酸堿腐蝕，熱塑性塑料可溶于有機(jī)溶劑。在光、熱空氣作用下老化。

3.力學(xué)性能強(qiáng)度高，可達(dá)200─300MPa；比強(qiáng)度高，傳統(tǒng)材料的5─15倍彈性模量低，鋼材的1/10徐變

4.其它性能加工性能優(yōu)良；裝飾性好。

三、常用建筑塑料制品

1.塑料板材、塊材與管材

1）塑料貼面裝飾板面層：三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂浸漬的花紋紙基層：膠合板、木工板、中密度板等。特點(diǎn)：色彩豐富，表面硬度大，耐水，耐熱

三、常用建筑塑料制品

1.塑料板材、塊材與管材

1）塑料貼面裝飾板面層：三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂浸漬的花紋紙基層：膠合板、木工板、中密度板等。特點(diǎn)：色彩豐富，表面硬度大，耐水，耐熱

2）有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯特點(diǎn)：高透明，耐熱、耐候、耐腐蝕，硬度小

3）塑料地板塊材料：PVC、重質(zhì)碳酸鈣、添加劑混煉、熱壓或延壓而成。塑料排水管塑料管2.塑料卷材

1）塑料壁紙全塑壁紙、紙基壁紙、布基壁紙花紋：印花、壓花品種繁多，色彩豐富，裝飾性強(qiáng)，耐水，透氣性差。

2）塑料卷材地板──地板革無基層卷材和有基層卷材有基層卷材的構(gòu)成：基層──無紡布或玻璃纖維布中層──不透明印花PVC面層──透明的PVC

3.塑料門窗

材料：改性的硬質(zhì)PVC，各種添加劑特點(diǎn)：美觀，裝飾性好，耐水，耐腐蝕，隔熱、保溫，氣密性好等。

塑料窗異性材截面塑料窗異性材截面塑料門異性材塑料門異性材塑料門4.絕熱材料

1）聚苯乙烯泡沫塑料密度?。?0─200kg/m3）,導(dǎo)熱系數(shù)小（0.031─0.045W/m.K），使用溫度-100─70℃。用于：墻體、屋面的保溫隔熱。

2）聚氯乙烯泡沫塑料體積密度?。?0─200kg/m3），導(dǎo)熱系數(shù)?。?.035─0.052W/m.K），使用溫度-60─60℃應(yīng)用：吸聲、保溫、隔熱材料。

3）聚氨酯泡沫塑料體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小，使用溫度-160─150℃.應(yīng)用：可以現(xiàn)場發(fā)泡，常溫固化。

5.玻璃纖維增強(qiáng)塑料GFRP以合成樹脂與玻璃纖維復(fù)合而成。特點(diǎn)：質(zhì)輕，高強(qiáng)，耐腐蝕

纖維增強(qiáng)材料作為橋面板配筋10.3防水材料

一、合成高分子防水卷材

1.熱塑性樹脂基防水卷材聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材。樹脂+軟化劑、增塑劑、填料、抗氧化劑──混煉──延壓應(yīng)用：用于地下工程、屋面工程等。工業(yè)產(chǎn)品：

1）聚氯乙烯防水卷材

2）氯化聚乙烯防水卷材

3）聚乙烯防水卷材

10.3防水材料

2.橡膠基防水卷材橡膠+交聯(lián)劑、軟化劑、填料等─混煉──延壓

1）三元乙丙橡膠防水卷材

2）氯化聚乙烯橡膠防水卷材

3）氯丁橡膠防水卷材

3.樹脂-橡膠共混防水卷材氯化聚乙烯－橡膠共混防水卷材聚乙烯－三元乙丙橡膠共混防水卷材

防水卷材的技術(shù)指標(biāo)

1.拉伸強(qiáng)度

2.斷裂延伸率

3.低溫彎折性

4.不透水性三元乙丙橡膠防水卷材的施工2.防水涂料

以合成高分子材料為主要的成模物質(zhì)。

1.聚氨酯防水涂料單組分聚氨酯涂料：以吸收空氣中的水蒸汽完成交聯(lián)。雙組分聚氨酯涂料：預(yù)聚體和交聯(lián)劑混合。性能：彈性好，延伸率大，耐低溫、防水性好，主要用于地下工程。

2.丙烯酸酯防水涂料成分：丙烯酸酯樹脂乳液＋附料性能：彈性較差，防水性好，耐低溫。

§10.4建筑涂料

涂于建筑物表面，靠自身表面張力和重力作用，形成連續(xù)性涂膜。注：涂料與油漆功能：裝飾功能、保護(hù)功能、標(biāo)志功能、特殊功能一、建筑涂料的組成

1.基料即粘結(jié)劑，是含有特殊功能團(tuán)的樹脂或油類，經(jīng)過物理或化學(xué)變化，能形成一層致密的連續(xù)的固體薄膜。它是涂料中的連續(xù)相，是最主要的成分，其一般為有機(jī)材料。常用基料：水玻璃、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸乳液、酚醛乙－丙乳液，苯－丙乳液等。

2、顏料包括：著色顏料、體質(zhì)顏料（填料）

特點(diǎn)：有色或無色的微細(xì)的粒狀物，不溶于它所分散的介質(zhì)中，其理化性質(zhì)基本上不因分散介質(zhì)而變化。一般是0.2-10um的無機(jī)或有機(jī)粉末。

顏料的作用：主要起遮蓋和賦色作用。另有改善涂漆的理化性能、提高漆膜的機(jī)械強(qiáng)度、附著力、防腐性能、耐光性、流變性能和耐候性及其它特殊性能，降低成本。注：無機(jī)顏料——化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能耐高溫耐曬、不易變色或褪色，遮蓋力大，但色調(diào)少，色彩不如有機(jī)顏料鮮艷。有機(jī)顏料——顏色鮮艷、著色力強(qiáng)、品種多，耐久性稍差。概念：涂料溶劑是一些能溶解和分散成膜物質(zhì)，在涂料涂裝之際使涂料具有流動狀態(tài)，有助于涂膜形成的、易揮發(fā)的液體，是液體涂料的重要組成成分。作用：溶解或稀釋固體或高粘度的成膜物質(zhì)，使其成為有適宜粘度的液體，便于施工。溶劑的其他作用（除溶解成膜物質(zhì)外）：①增加涂料貯存穩(wěn)定性，防止凝膠；②減少桶內(nèi)涂料表面結(jié)皮；③增加涂料對木材等表面的潤濕性，提高涂層附著力；④改善涂層流平性，形成均勻涂層。3、溶劑概念：涂料溶劑是一些能溶解和分散成膜物質(zhì)，在涂料涂裝之際使涂料具有流動狀態(tài)，有助于涂膜形成的、易揮發(fā)的液體，是液體涂料的重要組成成分。作用：溶解或稀釋固體或高粘度的成膜物質(zhì)，使其成為有適宜粘度的液體，便于施工。溶劑的其他作用（除溶解成膜物質(zhì)外）：①增加涂料貯存穩(wěn)定性，防止凝膠；②減少桶內(nèi)涂料表面結(jié)皮；③增