《土木工程材料》 課件 9. 合成高分子材料

第9章合成高分子材料內(nèi)容二、

建筑塑料及其制品三、

建筑涂料四、

膠黏劑五、

建筑防水材料一、概述六、

土工合成材料CompanyLogo一、概述高分子化合物高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，指的是分子量很大的有機(jī)物質(zhì)（分子量一般在104～106以上，分子量在10000以上就稱為高分子化合物）。以高分子化合物為主要成分的材料的稱為聚合物材料或高分子材料。

高分子建筑材料是以高分子化合物為基礎(chǔ)組成的材料，土木工程中涉及的高分子建筑材料主要有塑料、粘合劑、涂料、橡膠和化學(xué)纖維等。高分子建筑材料質(zhì)量輕、韌性高、耐腐蝕性好、功能多、易加工成型、具有一定的裝飾性等。因此，成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域廣泛采用的新材料。二、建筑塑料及其制品1、合成樹脂。樹脂在塑料中起粘結(jié)組分的作用，所以也稱為粘料。它是塑料的主要成分，約占塑料的40％～60％。

2.添加劑(1)填料。填料又稱填充劑，是塑料的另一重要組分，約占塑料重量的20％～50％。

(2)增塑劑。增塑劑是能夠增加樹脂的塑性、改善加工性、賦予制品柔韌性的一種添加劑。(3)穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑兩類。(4)潤滑劑。為防止塑料在成型過程中粘附在模具或其他設(shè)備上，所加入的少量物質(zhì)稱為潤滑劑。(5)固化劑。又稱硬化劑或交聯(lián)劑，是一類受熱能釋放游離基來活化高分子鏈，使它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的一種添加劑。其主要作用是在聚合物分子鏈之間產(chǎn)生橫跨鏈，使大分子交聯(lián)。

建筑塑料的基本組成二、建筑塑料及其制品(1)按塑料受熱時(shí)的變化特點(diǎn)，塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料

(2)按塑料的功能和用途，塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料分類

塑料在土木工程中常用于制作塑料門窗、管材和型材等。

1）塑料門窗

塑料門窗分為全塑門窗及復(fù)合塑料門窗兩類，全塑門窗多采用改性聚氯乙烯樹脂制造。復(fù)合塑料門窗常用的種類為塑鋼門窗。

2）塑料管材

①硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）塑料管

②聚乙烯（PE）塑料管

③聚丙烯（PP）塑料管和PPR塑料管

④聚丁烯（PB）塑料管

二、建筑塑料及其制品3）塑料地板

塑料地板主要包括用于地面裝飾的各類塑料塊板和鋪地卷材。按材質(zhì)不同，塑料地板分為硬質(zhì)片材、半硬質(zhì)片材和軟質(zhì)卷材。按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分為單層塑料地板和復(fù)合塑料地板。4）塑料墻紙

塑料墻紙是以一定材料（如紙、纖維織物等）為基材，表面進(jìn)行涂塑后，再經(jīng)過印花、壓花或發(fā)泡處理等多種工藝而制成的一種墻面裝飾材料。二、建筑塑料及其制品二、建筑塑料及其制品5）泡沫塑料

泡沫塑料是在聚合物中加入發(fā)泡劑，經(jīng)發(fā)泡、固化或冷卻等工序而制成的多孔塑料制品。6）玻璃鋼制品

常見的玻璃鋼制品是用玻璃纖維及其織物為增強(qiáng)材料，以熱固性不飽和聚酯樹脂（UP）或環(huán)氧樹脂（EP）等為膠黏材料制成的一種復(fù)合材料。三、建筑涂料涂料的基本組成1）成膜物質(zhì)：成膜物質(zhì)也稱為基料，是涂料最主要的成分。其作用是將涂料中的其他組分粘結(jié)在一起，并能牢固地附著在基層表面形成連續(xù)、均勻、堅(jiān)韌的保護(hù)膜。2）顏料和填料：顏料主要起遮蓋和著色作用，有的顏色還有提高涂膜機(jī)械強(qiáng)度，減少收縮，提高涂膜抗老化能力等。3）溶劑：又稱稀釋劑，通常是用以溶解成膜物質(zhì)的易揮發(fā)性的有機(jī)液體。4）輔料：輔料又稱助劑或添加劑，是為了進(jìn)一步改善涂料的某些性能而加入的少量物質(zhì)。三、建筑涂料1）聚醋酸乙烯乳液涂料：是以聚醋酸乙烯乳液為基料的乳膠涂料。2）醋酸乙烯-丙烯酸酯涂料：是以乙-丙共聚乳液為基料的乳液型內(nèi)墻涂料。3）丙烯酸酯涂料：是以丙烯酸酯樹脂為基料的外墻涂料4）聚氨酯涂料：是以聚氨酯樹脂或聚氨酯與其他樹脂復(fù)合物為主要成膜物質(zhì)，加入填料、助劑組成的優(yōu)質(zhì)溶劑涂料。5）環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料：是以環(huán)氧樹脂為基料的常溫固化涂料。該涂料與水泥混凝土等基層材料的粘結(jié)性能良好，涂膜堅(jiān)韌、耐磨，具有良好的耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐水等性能以及優(yōu)良的耐老化和耐候性，裝飾性良好。常用建筑涂料三、建筑涂料4.聚氨酯涂料

聚氨酯涂料是以聚氨酯樹脂或聚氨酯與其他樹脂復(fù)合物為主要成膜物質(zhì)，加入填料、助劑組成的優(yōu)質(zhì)溶劑涂料。5.環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料

環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料是以環(huán)氧樹脂為基料的常溫固化涂料。該涂料與水泥混凝土等基層材料的粘結(jié)性能良好，涂膜堅(jiān)韌、耐磨，具有良好的耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐水等性能以及優(yōu)良的耐老化和耐候性，裝飾性良好。四、膠黏劑

膠黏劑又稱黏結(jié)劑，用于把相同或不同的材料構(gòu)件粘合在一起。膠黏劑一般都是由多組分物質(zhì)所組成，常用膠黏劑的主要組成成分有黏料、填料和其他輔助材料。黏料是膠黏劑中最基本的黏結(jié)料組分，它的性質(zhì)決定了膠黏劑的性能、用途和使用工藝。一般膠黏劑以其名稱來命名。膠黏劑按照主要黏料、物理形態(tài)、硬化方法和被黏物材質(zhì)分類，其中膠黏劑的主要黏料有動(dòng)物膠、植物膠、無機(jī)物及礦物、合成彈性體、合成熱塑性材料、合成熱固性材料、熱固性及熱塑性材料與彈性體復(fù)合。四、膠黏劑膠黏劑的特點(diǎn)

工程實(shí)踐證明建筑膠黏劑是實(shí)用、可靠的，它逐步取代傳統(tǒng)的焊接、螺接、嵌接等連接方法，在建筑工程中發(fā)揮著重要作用。1）膠黏劑均勻涂覆在粘接面上，使應(yīng)力分布均勻。耐疲勞性要比鉚接，螺接高幾倍到十幾倍。沒有因焊縫而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕和脆性破壞。2）能有效地應(yīng)用于不同種類的金屬和非金屬之間的粘接。適用于不同吻合、薄型、微小、復(fù)雜物件的連接。3）粘接材料對(duì)空氣、水等環(huán)境介質(zhì)有良好的密封性。粘接表面平滑，對(duì)于流線型工藝具有獨(dú)特的意義。能滿足防水堵漏、防腐、絕緣、保溫和隔音的要求。4）粘接工藝可極大提高工作效率和節(jié)約材料。粘接工藝比較簡單，對(duì)操作者的熟練程度要求不高。四、膠黏劑5）粘接一般可在室溫或中溫下進(jìn)行，節(jié)約能源，并且不影響材質(zhì)強(qiáng)度。6）選用功能性粘接劑，可賦于粘接縫以絕緣性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、快速固結(jié)等性能。7）粘接劑的局限性：粘接劑70%以上是合成高聚物，其耐老化、耐環(huán)境侵蝕性差。粘接劑主要通過分子的作用來聯(lián)接被粘物體，其粘接強(qiáng)度有限。四、膠黏劑膠黏劑的基本組成材料

膠粘劑通常是以具有粘性或彈性的天然或合成高分子化合物為基本原料，加入固化劑、填料、增韌劑、稀釋劑、防老劑等添加劑而組成的一種混合物。1）粘結(jié)料：基料是使膠粘劑具有粘結(jié)特性的主要且必需的成分?；贤ǔＪ怯梢环N高分子化合物或幾種高分子化合物混合而成，通常為合成橡膠或合成樹脂。2）固化劑：又稱硬化劑。3）填料：填料的加入可以增加膠粘劑的彈性模量，降低線膨脹系數(shù)，減少固化收縮率，增加電導(dǎo)率、粘度、抗沖擊性；提高使用溫度、耐磨性、膠結(jié)強(qiáng)度；改善膠粘劑耐水、耐介質(zhì)性和耐老化性等。但會(huì)增加膠粘劑的密度，增大粘度，而不利于涂布施工，容易造成氣孔等缺陷。4）增韌劑：樹脂固化后一般較脆，加入增韌劑后可提高沖擊韌性。5）稀釋劑：其作用是降低粘度，便于涂布施工，同時(shí)起到延長使用壽命的作用。6）改性劑：例如，提高膠粘強(qiáng)度可加入偶聯(lián)劑；為促進(jìn)固化反應(yīng)可加入促進(jìn)劑等。四、膠黏劑土木工程中常用的膠黏劑1）環(huán)氧樹脂膠粘劑：俗稱萬能膠，主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、填料、稀釋劑、增韌劑等組成。

環(huán)氧樹脂本身不能變成不溶的堅(jiān)硬固體，必須有固化劑的存在才能固化。固化劑是環(huán)氧樹脂膠粘劑的重要成分，其性質(zhì)和用量對(duì)膠粘劑的性能起著重要作用。2）聚醋酸乙烯乳液膠粘劑

：由醋酸乙烯單體聚合而成，俗稱白乳膠。

聚醋酸乙烯乳液膠粘劑在常溫下固化，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)層具有較好的韌性和耐久性，但耐熱性、耐水性較差，固化時(shí)收縮大。它使用方便、價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛的一種非結(jié)構(gòu)膠，適用于粘結(jié)陶瓷、玻璃、木材、塑料、混凝土、纖維織物、聚苯乙烯板等材料。9.3、工程塑料

四、膠黏劑3）氯丁橡膠膠粘劑：是以氯丁橡膠為主要組分，加入氧化鋅、氧化鎂、填料、抗老化劑和抗氧化劑等制成，是目前應(yīng)用最廣的一種橡膠型膠粘劑。4）丙烯酸酯粘接劑：類型很多，性能各異。它粘度低、室溫固化、使用方便；耐熱、耐油、耐老化、耐候、耐酸堿、耐溶劑性好，電氣性能好；能粘結(jié)多種材料，膠層無色透明；毒性低，殘膠容易清洗。

丙烯酸酯粘接劑主要有-氰基丙烯酸酯粘接劑、第二代丙烯酸粘接劑、厭氧膠等。-氰基丙烯酸酯粘接劑是以-氰基丙烯酸酯單體為主要成分，R可為甲基(501膠)、乙基(502膠)、正丙基(503膠)、正丁基(504膠)等。-氰基丙烯酸酯反應(yīng)快，所以膠層脆性大，常用鄰苯二甲酸二丁酯和磷酸三苯酯提高膜的韌性。幾乎所有的材料都可用-氰基丙烯酸酯粘接劑粘接。

第二代丙烯酸酯粘接劑是由丙烯酸酯類單體與接枝反應(yīng)物、甲基丙烯酸、彈性體、韌性樹脂等組成。其強(qiáng)度高、耐久性好、固化速度快、使用方便。廣泛用于應(yīng)急修補(bǔ)、裝配定位、堵漏等。厭氧膠是一種新型密封粘接劑，貯存時(shí)與空氣接觸不會(huì)固化，一旦隔絕空氣便很快聚合固化。它用于粘接、密封、緊固、防松等場合。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料

防水材料是指能防止雨水、地下水及其他水滲入建筑物或構(gòu)筑物的一類功能性材料。防水材料廣泛應(yīng)用于建筑工程，公路橋梁工程和水利工程。因此，建筑防水材料是指用于滿足建筑物防水、防滲、防潮功能的材料。建筑防水是保證建筑物發(fā)揮其正常功能的一項(xiàng)重要措施，是建筑功能材料中較為重要的材料體系之一。

目前，建筑防水材料主要包括剛性防水材料、柔性防水材料、屋面瓦材和板材以及堵漏止水材料等，在建筑上使用的高分子建筑防水材料主要是柔性防水材料，如防水卷材和防水涂料。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料高分子防水卷材

高分子防水卷材是以原紙、纖維氈、纖維布或紡織物等材料中的一種或數(shù)種復(fù)合為胎基，浸涂石油瀝青、煤瀝青、高聚物改性瀝青等制成，或以合成高分子材料為基料，加入助劑、填充劑，經(jīng)過多種工藝加工而成的一類片狀可卷曲的防水材料。

高分子防水卷材是土木工程中應(yīng)用最多的防水材料之一，為了滿足防水工程的要求，高分子防水卷材必須具有以下性能：耐水性溫度穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度柔韌性大氣穩(wěn)定性瀝青防水卷材、高聚物瀝青防水卷材、合成高分子卷材9.3、工程塑料

五、建筑防水材料防水涂料

防水涂料又稱涂膜防水材料，一般是由瀝青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物與瀝青、合成高分子聚合物與水泥或無機(jī)復(fù)合材料等為主要成膜物質(zhì)，摻入適量的顏料、助劑、溶劑等加工制成的溶劑型、水乳型或反應(yīng)型的，在常溫下呈無固定形狀的黏稠狀液態(tài)或粉末狀的可液化固態(tài)，經(jīng)涂布能在結(jié)構(gòu)物表面結(jié)成連續(xù)、無縫、堅(jiān)韌的防水膜，能滿足工程不同部位防水、抗?jié)B要求的一類材料的總稱。9.4、建筑涂料

五、建筑防水材料防水涂料具有以下基本性能特點(diǎn)：在常溫下呈黏稠狀液體，經(jīng)涂布固化后能形成無接縫的防水涂膜；具有良好的耐水、耐候、耐酸堿特性和優(yōu)異的延伸性能，能適應(yīng)基層局部變形的需要；其拉伸強(qiáng)度可通過加貼胎體增強(qiáng)材料得以提高；可以涂刷、刮涂或機(jī)械噴涂，施工進(jìn)度快、操作簡單、以冷作業(yè)為主，勞動(dòng)強(qiáng)度低、污染少，安全性能好；與防水密封材料配合使用，能較好地防止?jié)B水漏水；防水涂料固化后形成的涂膜防水層自重輕，故一些輕型、薄殼的異型屋面均采用涂膜防水。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，以人工合成的聚合物，即塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠為原料，制造成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮過濾、排水、隔離、加筋、防滲、防護(hù)等作用。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料土工合成材料的過濾作用土工合成材料排水作用土工合成材料隔離作用土工合成材料加筋作用土工合成材