《建筑材料》課件-第12章

第12章合成高分子材料12.1合成高分子材料概述12.2合成樹脂與合成橡膠12.3高分子材料在混凝土工程中的應用12.4工程用塑料12.5工程用膠黏劑 12.1合成高分子材料概述

12.1.1高分子材料聚合物的概念

高分子化合物又稱高聚物或聚合物，其分子量很大。一個大分子往往由許多相同的簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復連接而成。例如，聚氯乙烯分子是由許多氯乙烯結(jié)構(gòu)單元重復連接而成，如圖12.1所示：圖12.1聚氯乙烯分子

這種結(jié)構(gòu)很長的大分子稱為“分子鏈”，是重復的結(jié)構(gòu)單元。因為由重復連接而成的線型大分子像一條鏈子，故稱重復結(jié)構(gòu)單元為“鏈節(jié)”，而同一結(jié)構(gòu)單元的重復次數(shù)n則稱之為“聚合度”。聚合度可由幾百至幾千。聚合物的分子量則是重復結(jié)構(gòu)單元的分子量與聚合度的乘積。12.1.2合成高分子聚合物的制備（合成方法）

合成高分子化合物是由不飽和的低分子化合物（稱為單體）聚合而成。常用的聚合方法有加成聚合和縮合聚合兩種。

1.加成聚合

加成聚合反應是由許多相同或不相同的單體（通常為烯類），在加熱或催化劑的作用下產(chǎn)生連鎖反應，各單體分子中的雙鍵打開，并互相連接起來成為高聚物。所生成的高聚物具有和單體類似的組成結(jié)構(gòu)，其中n代表單體的數(shù)目，稱為聚合度，聚合度愈高，分子量愈大。加成聚合反應的特點是反應過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物，如圖12.2所示。圖12.2乙烯加成聚合反應

加聚反應生成的高分子化合物稱聚合樹脂，它們多在原始單體名稱前冠以“聚”字命名。土木工程中常用的聚合樹脂有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氯乙烯等。

2.縮合聚合

縮合聚合反應是由一種或多種單體，在加熱和催化劑的作用下，逐步相互結(jié)合成高聚物，并同時析出水、氨、醇等副產(chǎn)物（低分子化合物）?？s合反應生成物的組成與原始單體完全不同。如苯酚和甲醛兩種單體經(jīng)縮合反應得到酚醛樹脂：（n＋1）C6H5OH＋nCH2O→nH［C6H3(OH)2］C6H4OH＋nH2O苯酚甲醛酚醛樹脂縮合反應生成的高分子化合物稱縮合樹脂?？s合樹脂多在原始單體名稱后加上“樹脂”兩字命名。土木工程中常用的縮合樹脂有：酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂及有機硅樹脂等。為了使高分子化合物具有特定的工程性能，高分子材料在形成時，通常還需加入一定量的助劑，助劑是一種能在一定程度上改進合成材料的成型加工性能和使用性能，而不明顯地影響高分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。常用的助劑主要有增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、固化劑、阻燃劑、著色劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等。12.1.3高分子材料聚合物的分類

1.按聚合反應類型分類

按合成高聚物時化學反應類型不同，可將高聚物劃分為加聚樹脂及縮聚樹脂兩大類。

(1)加聚樹脂又稱聚合樹脂，是由含有不飽和鍵的低分子化合物（稱為單體），經(jīng)加聚反應而得。加聚反應過程無副產(chǎn)品，加聚樹脂的化學組成與單體的化學組成基本相同。

(2)縮聚樹脂又稱縮合樹脂，一般由兩種或兩種以上含有官能團的單體經(jīng)縮合反應而得?？s合反應過程中有副產(chǎn)品——低分子化合物出現(xiàn)，縮聚樹脂的化學組成與單體的化學組成完全不同。

2.按聚合物的熱行為分類

根據(jù)聚合物在受熱作用時所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，即根據(jù)聚合物的熱行為，可將聚合物劃分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩類。

熱塑性樹脂是指具有受熱軟化，冷卻后硬化的性能，而且在此過程中不發(fā)生任何化學變化，并可反復改變狀態(tài)的一類聚合物。這種具有熱塑性的樹脂其分子結(jié)構(gòu)多為線型，包括所有的加聚聚合物和部分縮聚聚合物。熱固性樹脂是指在加熱成型過程中發(fā)生軟化，并發(fā)生化學反應致使相鄰的分子相互交聯(lián)而逐漸硬化，但在加熱成型之后，不再因受熱而軟化或熔融的類聚合物。換句話說，熱固性樹脂的特點是其成型過程具有不可逆轉(zhuǎn)的特性。此類聚合物的分子結(jié)構(gòu)為體型，包括絕大部分的縮聚聚合物。 12.2合成樹脂與合成橡膠

12.2.1合成樹脂

1．熱塑性樹脂

(1)聚乙烯（PE）。

聚乙烯是由乙烯單體聚合而成，按合成時的壓力分為高壓聚乙烯和低壓聚乙烯。高壓聚乙烯又稱低密度聚乙烯，分子量較小，支鏈較多，結(jié)晶度低，質(zhì)地柔軟。低壓聚乙烯又稱高密度聚乙烯，其分子量較大，支鏈較少，結(jié)晶度較高，質(zhì)地較堅硬。

聚乙烯具有良好的化學穩(wěn)定性及耐低溫性，強度較高，吸水性和透水性很低，無毒，密度小，易加工，但耐熱性較差，且易燃燒。聚乙烯主要用于生產(chǎn)防水材料（薄膜、卷材等）、給排水管材（冷水）、電絕緣材料、水箱和衛(wèi)生潔具等。

（2）聚氯乙烯（PVC）。

聚氯乙烯是建筑材料中應用最為普遍的聚合物之一。在室溫條件下，聚氯乙烯樹脂是無色、半透明、堅硬而性脆的聚合物。但通過加入適當?shù)脑鏊軇┖吞砑觿?，便可制得軟硬和透明程度不同、色調(diào)各異的聚氯乙烯制品。

聚氯乙烯的機械強度較高，化學穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的抗風化性能及良好的抗腐蝕性，但耐熱性較差，使用溫度范圍一般為-15℃~55℃。

硬質(zhì)聚氯乙烯主要用作天溝、落水管、外墻覆面板、天窗及給排水管。軟質(zhì)聚氯乙烯常加工為片材、板材、型材等，如卷材地板、塊狀地板、壁紙、防水卷材和止水帶等。

(3)聚苯乙烯（PS）。

聚苯乙烯為無色透明樹脂，易于著色，易于加工成型，耐水、耐光、耐腐蝕，絕熱性好。但其性脆，耐熱性差（不超過80℃），并且易燃。

聚苯乙烯在建筑中主要用于制作泡沫塑料，其隔熱保溫性能優(yōu)異。此外，聚苯乙烯也常用于涂料和防水薄膜的生產(chǎn)。（4）聚丙烯（PP）。

聚丙烯為白色蠟狀體，密度較小，約為（0.90~0.91）g/cm3；其耐熱性好（使用溫度可達110℃~120℃），抗拉強度較高，剛度較好，硬度高，耐磨性好，但耐低溫性差，易燃燒，離火后不能自熄。聚丙烯制品較聚乙烯制品堅硬，因此，聚丙烯常用于制作管材、裝飾板材、衛(wèi)生潔具及各種建筑小五金件。

（5）聚醋酸乙烯酯（PVAC）。

聚醋酸乙烯酯在習慣上稱為聚醋酸乙烯。這種聚合物的耐水性差，但黏結(jié)性能好。在建筑上聚醋酸乙烯被廣泛應用于膠黏劑、涂料、油灰、膠泥等的制作之中。（6）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

聚甲基丙烯酸甲酯具有較好的彈性、韌性及耐低溫性。其抗沖擊強度較高，并具有極高的透光性。因此，廣泛地用于制造有機玻璃。在建筑上則廣泛地用于各種具有采光要求的圍護結(jié)構(gòu)中，以適當方式對其增強后，也可用于制作透明管材及其他建筑制品。（7）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是丙烯腈(A)、丁二烯(B)及苯乙烯(S)的共聚物，簡稱ABS共聚物或ABS樹脂。其具有聚苯乙烯的良好加工性，聚丁二烯的高韌性和彈性，聚丙烯腈的高化學穩(wěn)定性和表面硬度等。

ABS樹脂為不透明樹脂，具有較高的沖擊韌性，且在低溫下其韌性也不明顯降低，耐熱性高于聚苯乙烯。ABS樹脂主要用于生產(chǎn)壓有花紋圖案的塑料裝飾板和管材等。（8）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物是苯乙烯(S)和丁二烯(B)的三嵌段共聚物（由化學結(jié)構(gòu)不同的較短的聚合鏈段交替結(jié)合而成的線型共聚物稱為嵌段共聚物）。SBS樹脂為線型分子，是具有高彈性、高抗拉強度、高伸長率和高耐磨性的透明體，屬于熱塑性彈性體。

SBS樹脂在建筑上主要用于瀝青的改性。

2．熱固性樹脂

（1）酚醛樹脂（PF）。

酚醛樹脂具有良好的耐熱、耐濕、耐化學侵蝕性能，并具有優(yōu)異的電絕緣性能。在機械性能上，表現(xiàn)為硬而脆，故一般很少單獨作為塑料使用。此外酚醛樹脂的顏色深暗，裝飾性差。

酚醛樹脂除廣泛用于制作各種電器制品外，在建筑上，主要用于制造各種層壓板和玻璃纖維增強材料，以及防水涂料、木結(jié)構(gòu)用膠等。（2）脲醛樹脂（UF）。

脲醛樹脂是目前各種合成樹脂中價格最低的一種樹脂，其性能與酚醛樹脂基本相仿，但耐熱性和耐水性差。脲醛樹脂著色性好，黏結(jié)強度比較高，而且固化以后相當堅固，表面光潔如玉，有“電玉”之稱。

脲醛樹脂主要用于生產(chǎn)木絲板、膠合板、層壓板等。經(jīng)發(fā)泡處理后，可制得一種硬泡沫塑料，用作填充性絕緣材料。經(jīng)過改性處理的脲醛樹脂還可用于制造涂料、膠黏劑等。

（3）不飽和聚酯樹脂(UP)。

不飽和聚酯樹脂的透光率高，化學穩(wěn)定性好，機械強度高，抗老化性及耐熱性好，并且可在室溫下成型固化。但固化時收縮大（一般為7%~8%），不耐濃酸和濃堿的侵蝕。

不飽和聚酯樹脂多以液態(tài)低聚物形式存在，被廣泛地用于涂料、玻璃纖維增強塑料，以及聚合物混凝土的膠結(jié)料中。（4）環(huán)氧樹脂（EP）。

環(huán)氧樹脂實際上是線型聚合物，但由于環(huán)氧樹脂固化后交聯(lián)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故將其歸入熱固性樹脂之中，環(huán)氧樹脂化學穩(wěn)定性好（尤其以耐堿性突出），對極性表面或金屬表面具有非常好的黏結(jié)性，且涂膜柔韌。此外，環(huán)氧樹脂還具有良好的電絕緣性、耐磨性和較小的固化收縮量。

環(huán)氧樹脂被廣泛地應用于涂料、膠黏劑、玻璃纖維增強材料及各種層壓和澆筑制品中。在建筑上，環(huán)氧樹脂還用于制備聚合物混凝土，以及用于修補和維護混凝土結(jié)構(gòu)。（5）有機硅樹脂(Si)。

分子主鏈結(jié)構(gòu)為硅氧鏈（—Si—O—）的樹脂稱為有機硅樹脂，亦稱聚硅氧烷、聚硅醚、硅樹脂等。有機硅樹脂耐熱性高（400℃~500℃），耐寒性及化學穩(wěn)定性好，有優(yōu)良的防水、抗老化和電絕緣性能。有機硅樹脂的另一個重要優(yōu)點是能夠與硅酸鹽類材料很好地結(jié)合，這一特點，使得其作為一種特殊高分子材料而被廣泛應用。

有機硅樹脂主要用于層壓塑料和防水材料。在各種有機硅樹脂中，硅酮在建筑方面最具實際意義，且發(fā)展迅速，被廣泛地應用于涂料、膠黏劑及彈性嵌縫材料中。12.2.2合成橡膠

1．橡膠的概念及其分類

1)橡膠的概念

橡膠是一種在室溫下具有高彈性的高分子材料，其主要特點是：在-50℃~150℃范圍內(nèi)能保持其極為優(yōu)異的彈性，即在外力作用下的變形量可以達到百分之幾百，并且外力取消后，變形可完全恢復但不符合胡克定律。此外，橡膠還具有良好的抗拉強度、耐疲勞強度及良好的不透水性、不透氣性、耐酸堿腐蝕性和電絕緣性等。由于橡膠具有上述良好的綜合性能，故在建筑工程中被廣泛用作防水卷材及密封材料等。

2)橡膠的分類

橡膠按其來源，可以分為天然橡膠、合成橡膠及再生橡膠三大類。

(1）天然橡膠。

天然橡膠是由橡膠類植物（如橡膠樹）所得的膠乳經(jīng)適當加工而成。其密度為（0.9~0.93）g/cm3，軟化溫度為130℃~140℃，熔融溫度為220℃，分解溫度為270℃。天然橡膠在常溫下具有很高的彈性，且有良好的耐磨耗性能。目前，尚沒有一種合成橡膠在綜合性能方面優(yōu)于天然橡膠。

（2）合成橡膠。

合成橡膠是以石油、天然氣、木材等為原料制成各種單體，然后再以人工合成的方法制成人造橡膠。因此，合成橡膠是具有橡膠特性的一類聚合物。（3）再生橡膠。

再生橡膠，或稱為再生膠，是將廢舊橡膠制品或橡膠制品生產(chǎn)中的下腳料經(jīng)機械加工、化學及高溫處理后所制得的、具有生橡膠某些特性的橡膠材料。這種再生橡膠由于再生處理的氧化解聚作用而獲得一定的塑性和黏性，它作為生橡膠的代用品用于橡膠制品生產(chǎn)中，可以節(jié)約生橡膠、降低成本，而且對改善工藝條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量也有益處。

2.常用合成橡膠

（1）氯丁橡膠。

氯丁橡膠是由氯丁二烯單體聚合而成的彈性體，為淺黃色或棕褐色。這種橡膠的原料來源廣泛，其抗拉強度較高，透氣性、耐磨性較好，硫化后不易老化，耐油、耐熱、耐臭氧、耐酸堿腐蝕性好，黏結(jié)力較強，難燃，脆化溫度為-35℃~-55℃，密度為1.23g/cm3。但是，這種橡膠對濃硫酸及濃硝酸的抵抗力較差，且電絕緣性也較差。

在建筑上，氯丁橡膠被廣泛地用于膠黏劑、門窗密封條、膠帶等。（2）三元乙丙橡膠。

三元乙丙橡膠是由乙烯、丙烯、二烯炔（如雙環(huán)戊二烯）共聚而得的彈性體。由于雙鍵在側(cè)鏈上，受臭氧和紫外線作用時主鏈結(jié)構(gòu)不受影響，因而三元乙丙橡膠的耐候性很好。該橡膠具有優(yōu)良的耐熱性、耐低溫性、抗撕裂性、耐化學腐蝕性、電絕緣性、彈性和著色性。此外，該橡膠密度小，僅為（0.86~0.87）g/cm3。12.3高分子材料在混凝土工程中的應用

1.聚合物浸漬混凝土

聚合物浸漬混凝土是已硬化的混凝土（基材）經(jīng)干燥后浸入有機單體，用加熱或輻射等方法使混凝土孔隙內(nèi)的單體聚合而成的一種混凝土。

聚合物浸漬混凝土由于聚合浸漬充盈了混凝土的毛細管孔和微裂縫所組成孔隙系統(tǒng)，改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)。因而使其物理力學性能得到了明顯的改善。一般情況下，聚合物浸漬混凝土的抗壓強度為普通混凝土的(3～4)倍；抗拉強度提高約3倍；抗彎強度提高約(2～3)倍；彈性模量提高約1倍；抗沖擊強度提高約0.7倍。此外，徐變大大減少，抗凍性、耐酸和耐堿等性能也都有很大改善。主要缺點是耐熱性較差，高溫時聚合物易分解。

2.聚合物混凝土

聚合物混凝土是以聚合物（或單體）和水泥共同起膠結(jié)作用的一種混凝土。其生產(chǎn)工藝與聚合物浸漬混凝土不同，是在拌和混凝土混合料時將聚合物（或單體）摻入的。因此，生產(chǎn)工藝簡單，與普通混凝土相似，便于現(xiàn)場使用。

硬化后的聚合物混凝土與普通混凝土（未摻入聚合物的相同組成混凝土）相比較，在技術(shù)性能上有下列特點：

（1）抗彎、抗拉強度高。摻加聚合物后，混凝土的抗壓、抗拉和抗彎強度均得到提高，特別是抗彎、抗拉強度提高更為明顯。（2）沖擊韌性好。摻加聚合物后混凝土的脆性降低，柔韌性增加，因而抗沖擊能力也有明顯的提高，這對作為承受動荷載的結(jié)構(gòu)、路面和橋梁用混凝土是非常有利的。

（3）耐久性好。聚合物在混凝土中能起到阻水和填充孔隙的作用，因而可以提高混凝土的耐水性、抗凍性和耐久性。

3.聚合物膠結(jié)混凝土（或樹脂混凝土）

聚合物膠結(jié)混凝土是完全以聚合物為膠結(jié)材料的混凝土，常用的聚合物為各種樹脂或單體，所以亦稱“樹脂混凝土”。

聚合物混凝土有以下特點：

（1）表觀密度小。由于聚合物的密度較水泥的密度小，所以聚合物混凝土的表觀密度亦較小。通常在（2000~2200）kg/cm3之間，如采用輕骨料配制混凝土更能減小結(jié)構(gòu)斷面和增大跨度，達到輕質(zhì)高強的要求。（2）力學強度高。高聚合物混凝土與基準水泥混凝土相比，不論抗壓、抗拉或抗折強度都有顯著的提高。特別是抗拉和抗折強度尤其突出。

（3）結(jié)構(gòu)密實。由于聚合物不僅可填密集料間的空隙，而且可浸填集料的空隙，使混凝土的結(jié)構(gòu)密度增大，提高了混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和耐久性。

具有許多優(yōu)良技術(shù)性能的聚合物混凝土，除應用于特殊要求的土木工程結(jié)構(gòu)外，也經(jīng)常用于修補工程。 12.4工程用塑料

12.4.1塑料的分類

塑料可分為單組分塑料和多組分塑料。單組分塑料僅含合成樹脂，如有機玻璃就是由一種被稱為聚甲基丙烯酸甲酯的合成樹脂組成。多組分塑料除含有合成樹脂外，還含有填充料、增塑劑、固化劑、著色劑、穩(wěn)定劑及其他添加劑。建筑上常用的塑料制品一般都屬于多組分塑料。按組成塑料的基本材料——合成樹脂的熱行為（熱塑性樹脂和熱固性樹脂）不同，塑料又分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。熱塑性塑料經(jīng)加熱成型，冷卻硬化后，再經(jīng)加熱還具有可塑性，即塑化和硬化過程是可逆的。熱固性塑料經(jīng)初次加熱成型，冷卻硬化后，再經(jīng)加熱則不再軟化和產(chǎn)生塑性，即塑化和硬化過程是不可逆的。12.4.2塑料的基本組成

1.填充料

填充料又稱為填料、填充劑或體質(zhì)顏料，其種類很多。按其外觀形狀特征，可將其分為粉狀填料、纖維狀填料和片狀填料三類。一般來說，粉狀填料有助于提高塑料的熱穩(wěn)定性，降低可燃性，而片狀和纖維狀填料則可明顯提高塑料的抗拉強度、抗磨強度和大氣穩(wěn)定性等。

因為填料一般都比合成樹脂便宜得多，故填料的主要作用是降低塑料成本。填料的另一重要作用是提高塑料的強度、硬度和耐熱性，并減少塑料制品固化時的收縮量。

常用的填料主要有木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、鋁粉、炭黑及玻璃纖維等。而塑料中的氣孔，也可視為一種特殊填料。

2.增塑劑

增塑劑可降低樹脂的黏流態(tài)溫度Tf，使樹脂具有較大可塑性以利于塑料的加工。少量的增塑劑還可降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有較好的柔韌性。增塑劑通常是具有低蒸氣壓和低分子量的不易揮發(fā)的固體或液體有機物，主要為酯類和酮類。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸二甲酚酯、磷酸二辛脂、環(huán)氧大豆油、樟腦油等。

3.穩(wěn)定劑

許多塑料制品在成型加工和使用過程中，由于受熱、光、氧的作用，過早地發(fā)生降解、氧化斷鏈及交聯(lián)等現(xiàn)象，使塑料性能變壞。為了穩(wěn)定塑料制品的質(zhì)量，延長使用壽命，通常要加入各種穩(wěn)定劑，如抗氧劑（酚類化合物等）、光屏蔽劑（炭黑等）、紫外光吸收劑（2-羥基二苯甲酮、水楊酸苯酯等）及熱穩(wěn)定劑（硬脂酸鋁、三鹽基亞磷酸鉛等）。

4．固化劑

固化劑又稱為硬化劑或熟化劑。其主要作用是使某些合成樹脂的線型結(jié)構(gòu)交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，從而使樹脂具有熱固性。不同品種的樹脂應采用不同品種的固化劑。酚醛樹脂常用六亞甲基四胺，環(huán)氧樹脂常用胺類、酚酐類和高分子類，聚酯樹脂常用過氧化合物等。

5．著色劑

為了使塑料制品具有特定的色彩和光澤，從而改善塑料制品的裝飾性，可加入著色劑。常用的著色劑是一些有機和無機顏料。顏料不僅對塑料具有著色性，同時也兼有填料和穩(wěn)定劑的作用。

此外，根據(jù)建筑塑料使用及成型加工中的需要，有時還加入潤滑劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、阻燃劑及防霉劑等。12.4.3塑料的特性

建筑塑料與傳統(tǒng)建筑材料相比，具有以下性能：

1.優(yōu)點

(1)表觀密度小，比強度大。塑料的表觀密度一般為（0.9~2.2）g/cm3，約為鋁的一半，混凝土的1/3，鋼材的1/4，鑄鐵的1/5，與木材相近。比強度高于鋼材和混凝土，有利于減輕建筑物的自重，對高層建筑意義更大。

（2）加工方便。塑料可塑性強，成型溫度和壓力容易控制，工序簡單，設(shè)備利用率高，可以采用多種方法模塑成型，切削加工，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模機械化生產(chǎn)，可制成各種薄膜、板材、管材、門窗及復雜的中空異型材料。（3）化學穩(wěn)定性良好。塑料對酸、堿、鹽等化學品抗腐蝕能力要比金屬和一些無機材料好，在空氣中也不發(fā)生銹蝕，因此被大量應用于民用建筑上下水管材和管件，以及有酸堿等化學腐蝕的工業(yè)建筑中的門窗、地面及墻體等。

（4）電絕緣性優(yōu)良。一般塑料都是電的不良導體，在建筑行業(yè)中廣泛用于電器線路、控制開關(guān)、電纜等方面。

（5）導熱性低。塑料的導熱系數(shù)很小，約為金屬的1/500~1/600，泡沫塑料的導熱系數(shù)最小，是良好的隔熱保溫材料之一。（6）富有裝飾性。塑料可以制成完全透明或半透明狀的，或摻入不同的著色劑制成各種色澤鮮艷的塑料制品，表面還可以進行壓花、印花處理。

（7）功能的可設(shè)計性。通過改變組成與生產(chǎn)工藝，可在相當大的范圍內(nèi)制成具有各種特殊性能的工程材料。如輕質(zhì)高強的碳纖維復合材料，具有承重、輕質(zhì)、隔聲、保溫的復合板材，柔軟而富有彈性的密封防水材料等。

塑料還具有減振、吸聲、耐磨、耐光等性能。

2.缺點

（1）易老化。在使用過程中，由于受到光、熱、電等的作用，塑料和其他大多數(shù)聚合物材料一樣，其性能會逐漸惡化，出現(xiàn)老化現(xiàn)象。塑料會失去彈性而變硬、變脆，出現(xiàn)龜裂；或者會失去剛性而變軟、發(fā)黏，出現(xiàn)蠕變等。

（2）耐熱性差。大多數(shù)塑料的耐熱性都不高，使用溫度一般在100℃~200℃，僅個別塑料的使用溫度可達到300℃~500℃。熱塑性塑料的耐熱性低于熱固性塑料。

（3）易燃。塑料不僅可燃，而且在燃燒時發(fā)煙量大，甚至產(chǎn)生有毒氣體。但通過改進配方，如加入阻燃劑、無機填料等，可制成自熄的、難燃的產(chǎn)品。但總的來說，塑料仍屬可燃材料，在建筑物某些容易蔓延火勢的部位應考慮不使用塑料制品。（4）剛度小。塑料是一種黏彈性材料，彈性模量較低，約為鋼材的1/10~1/20，同時具有徐變特性，而且溫度越高，變形增大愈快。因此，用做承重結(jié)構(gòu)應慎重。

（5）毒性。由于生產(chǎn)工藝的原因，合成樹脂中可能殘留有單體或低分子物質(zhì)，這些物質(zhì)對人體健康不利。生產(chǎn)塑料時加入的增塑劑、固化劑等低分子物質(zhì)大多數(shù)都危害健康。液體樹脂基本上都是有毒的，但完全固化后的樹脂則基本無毒。12.4.4建筑工程常用塑料

1.裝飾裝修材料

塑料壁紙是以聚氯乙烯為主，加入各種添加劑和顏料等，以紙或中堿玻璃纖維布為基材，經(jīng)涂塑、壓花或印花及發(fā)泡等工藝制成的塑料卷材。塑料壁紙的品種主要有單色壓花壁紙、印花壓花壁紙、有光印花壁紙、平光印花壁紙、發(fā)泡壁紙及特種壁紙（防水壁紙、防火壁紙、彩色砂粒壁紙等）。

塑料壁紙的花色品種多，可制成仿絲綢、仿織錦緞、仿木紋等花紋圖案。塑料壁紙美觀、耐用、易清洗、施工方便，發(fā)泡塑料壁紙還具有較好的吸聲性，因而廣泛地應用于室內(nèi)墻面、頂棚等的裝飾。塑料壁紙的缺點是透氣性較差。

2.隔熱保溫材料

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。泡沫塑料的孔隙率高達95%~98%，且孔隙尺寸小于1.0mm，因而具有優(yōu)良的隔熱保溫性，建筑工程上常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料等。

聚苯乙烯泡沫塑料是建筑工程上應用最廣的泡沫塑料，體積密度為(10~20)kg/cm3，導熱系數(shù)為(0.031~0.045)W/(m·K），極限使用溫度-100℃~70℃。建筑上主要用作墻體和屋面、地面、樓板等的隔熱保溫，也可與纖維增強水泥、纖維增強塑料或金屬板等復合制成夾層墻板。建筑上使用的聚氯乙烯泡沫塑料體積密度為（60~200）kg/cm3，導熱系數(shù)為（0.035~0.052）W/(m·K），極限使用溫度為-60℃~60℃。聚氯乙烯泡沫塑料在建筑上主要用作吸聲材料、裝飾構(gòu)件，也可作墻體、屋面等的保溫材料或作為夾層板的芯材。

聚氨酯泡沫塑料，一般以硬質(zhì)型應用較多。其體積密度為（20~200）kg/cm3，抗彎強度為50MPa，極限使用溫度為-160℃~150℃。與其他泡沫塑料相比，其耐熱性好、強度較高。此外，這種泡沫塑料還可采用現(xiàn)場發(fā)泡的方法形成整體的泡沫絕熱層。在絕熱效果相同的條件下，這種無縫絕熱層比拼成的絕熱層厚度減少30%。

3.塑料門窗

目前使用的塑料門窗主要是改性硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC），并加入適量的添加劑，經(jīng)混煉、擠出等工藝而制成。塑料門窗屬于異型制品（又稱異型材），為斷面形狀復雜的制品，充分利用了塑料易于擠出加工的特點。改性后的硬質(zhì)聚氯乙烯具有較好的可加工性、穩(wěn)定性、耐熱性和抗沖擊性。常用的改性劑有ABS共聚物、氯化聚乙烯（CPE）、甲基丙烯酸酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（MBS）和乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）。

塑料門窗的外觀平整美觀，色澤鮮艷，經(jīng)久不褪，裝飾性好，并具有良好的耐水性、耐腐蝕性、隔熱保溫性、隔聲性、氣密性和阻燃性，使用壽命可達30年以上。

4.塑料管材及管件

建筑塑料管材、管件制品應用極為廣泛，正在取代陶瓷管和金屬管。塑料管材與金屬管材相比，具有生產(chǎn)成本低，容易模制；質(zhì)量輕，運輸和施工方便；表面光滑，流體阻力小；不生銹，耐腐蝕，適應性強；韌性好，強度高，使用壽命長，能回收加工再利用等優(yōu)點。

塑料管材按用途可分為受壓管和無壓管；按主要原料可分為聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管、ABS管、玻璃鋼管等。塑料管材的品種有建筑排水管、雨水管、給水管、波紋管、電線穿線管、天然氣運輸管等。

5.纖維增強塑料

纖維增強塑料是一種樹脂基復合材料。添加纖維的目的是提高塑料的彈性模量和強度。

玻璃纖維增強塑料（GRP），俗稱玻璃鋼，是由合成樹脂膠結(jié)玻璃纖維或玻璃纖維布（帶、豆等）而成的。合成樹脂的用量一般為30%~40%，常用的合成樹脂有酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等，用量最大的為不飽和聚酯樹脂。

玻璃纖維增強塑料的性能主要取決于合成樹脂和玻璃纖維的性能、相對含量以及它們之間的黏結(jié)情況。合成樹脂及玻璃纖維的強度越高，特別是玻璃纖維的強度越高，則玻璃纖維增強塑料的強度越高。

玻璃纖維增強塑料在性能上的主要優(yōu)點是輕質(zhì)高強、耐腐蝕，主要缺點是彈性模量小、變形大。 12.5工程用膠黏劑

12.5.1膠黏劑的基本概念及其分類

當將兩種固體材料（同類的或不同類的）通過另一種介于兩者表面之間的物質(zhì)作用而連接在一起時，這種現(xiàn)象稱為黏結(jié)，這種中介黏結(jié)物質(zhì)稱之為膠黏劑。

膠黏劑的品種很多，分類方法各異，常用的分類方法有：

(1)按膠黏劑的熱行為分，有熱塑性膠黏劑和熱固性膠黏劑。

(2)按黏接接頭受力情況分，有結(jié)構(gòu)型膠黏劑和非結(jié)構(gòu)型膠黏劑兩類。結(jié)構(gòu)型膠黏劑具有較高的黏結(jié)強度，其黏接接頭可以承受較大荷載。而非結(jié)構(gòu)型膠黏劑一般用于黏接接頭不承受較大荷載的場合。一般來說，熱固性膠黏劑多為結(jié)構(gòu)型，而熱塑性膠黏劑則多為非結(jié)構(gòu)型。

(3)按固結(jié)溫度分，有低溫硬化型、室溫硬化型和高溫硬化型膠黏劑。

(4)按膠黏劑的化學性質(zhì)分，有有機型膠黏劑和無機型膠黏劑。12.5.2膠黏劑的黏結(jié)強度及其影響因素

就作用機理而言，膠黏劑能夠?qū)⒉牧侠喂痰仞そY(jié)在一起，是因為膠黏劑與材料間存在有黏附力以及膠黏劑本身具有內(nèi)聚力。黏附力和內(nèi)聚力的大小，直接影響膠黏劑的黏結(jié)強度。當黏附力大于內(nèi)聚力時，黏結(jié)強度主要取決于內(nèi)聚力；當內(nèi)聚力高于黏附力時，黏結(jié)強度主要取決于黏附力。一般認為黏附力主要來源于以下幾個方面：

(1)機械黏結(jié)力。膠黏劑涂敷在材料表面后，能滲入材料表面的凹陷處和表面的孔隙內(nèi)，膠黏劑在固化后如同鑲嵌在材料內(nèi)部。正是靠這種機械錨固力將膠黏劑和材料黏結(jié)在一起。對非極性多孔材料，機械黏結(jié)力常起主要作用。

(2)物理吸附力。膠黏劑分子和材料分子之間存在著物理吸附力，即范德華力和靜電吸引力。

(3)化學鍵力。某些膠黏劑分子與材料分子間能發(fā)生化學反應，即在膠黏劑與材料間存在有化學鍵力，是化學鍵力將膠黏劑和材料黏結(jié)為一個整體。

對不同的膠黏劑和被黏材料，黏附力的主要來源也不同，當機械黏附力、物理吸附力和化學鍵力共同作用時，可獲得很高的黏結(jié)強度。

就實際應用而言，一般