第七章 建筑塑料与有机粘合剂

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十一章,建筑塑料与胶粘剂,第十一章 建筑塑料与胶粘剂,第一节 高分子化合物的基本知识,一、合成高分子材料的分子特征,二、合成高分子材料的性能特点,第二节,合成高分子材料在土木工程中,的应用,一、塑料的组成、分类及主要性能,二、,常用建筑塑料,三、胶粘剂,第一节 高分子化合物的基本知识,高分子化合物又称聚合物，或高聚物，指的是分子量很大的天然或合成的有机物质，由这些物质组成的材料又称为高分子材料或聚合物材料，包括,塑料,、,橡胶,和,纤维等材料,。,一、合成高分子材料的分子特征,高分子化合物按其链节在空间排列的几何形状，可分为,线性聚合物,和,体型聚合物,两类，其中,线型聚合物,包括,线型,和,支链型,。,聚合物分子形状,线型结构,的合成树脂可反复加热软化，冷却硬化，故称为,热塑性树脂,。,体型结构,的合成树脂仅在第一次加热时软化，并且分子间产生化学交联而固化，以后再加热不会软化，故称为,热固性树脂,聚合物的合成是将小的有机单体，通过聚合反应连接成分子量很大的聚合物，按聚合反应方式的不同，分为,加聚,聚合,与,缩聚,聚合,。,加 聚 和 缩 聚,(1),加聚,加聚,也称加成,聚合,，,是聚合物最主要的聚合方式之一，通常是在催化剂的存在下，含有双键的单体打开双键，相互连接而得到聚合物长链分子,在加聚反应过程中无副产物,.,由一种单体加聚而得的称为,均聚物,，,如乙烯加聚得到聚乙烯，氯乙烯加聚得到聚氯乙烯等；由两种或两种以上单体共加聚称为,共聚,，,通过单体的共聚可以得到各种性能优良的塑料，如丙烯腈（,A,）、,丁二烯（,B,）、,苯乙烯（,S,）,共聚可以制造性能优异的工程塑料（,ABS,）。,(2),缩聚,缩聚又称,缩合聚合,，是含有活性官能团的单体经缩合反应相互连接而得到高分子量的聚合物。,缩聚反应过程中,有副产物,小分子化合物产生，所以由缩聚反应制成的树脂其化学组成与单体不同。,二、合成高分子材料的性能特点,（一）、合成高分子材料的性能优点,1,、优良的加工性能,2,、质轻,3,、导热系数小,4,、化学稳定性较好,5,、电绝缘性好,6,、功能的可设计性强,7,、出色的装饰性能,（,二）合成高分子材料的性能缺点,1,、易老化,2,、可燃性及毒性,3,、耐热性差,第二节 合成高分子材料在土木工程中,的应用,一、塑料的组成、分类及主要性能,1,、塑料的组成：,（,1,）、树脂：,塑料的主要组分，质量占塑料的,40,以上，不仅起着胶结其他组分的作用，而且决定了塑料的类型、性能、用途和成本等。,（,2,）、填充剂及增强材料：,为调节塑料的物理化学性能，提高机械强 度，扩大使用范围而加入的粉状或纤维状无机材料。,A,：纤维、布类填料,B,：石棉填料,C,：云母填料,D,：石墨、二硫化钼,（,3,）、添加剂,:,为改善塑料各项性质而加入的作用不同的各种有机材料。,常用的有：增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、硬化剂、,着色剂、 稀释剂、防火剂、发泡剂、润滑剂、阻燃剂、,抗氧剂、抗老 化剂等。,2,、,塑料的分类,:,1,、热固性塑料,A,、,特性,受热时能软化，并有部分熔融，冷却后变成不熔性固体，这种塑料成型后不能再度加热软化。,B,：,常见,酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚醛树脂等制成的塑料。,2,、,热塑性塑料,A,：,特性,可反复加热重新塑制。,B,：,常见,聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚酰胺等塑料。,（,1,）,按树脂受热时所发生的不同变化分类,（,2,）,按树脂的合成方法分类,1,、缩合物塑料,：,酚醛塑料（苯酚与甲醛缩合而成）,2,、,聚合物塑料,聚乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚甲基丙稀酸甲酯塑料等,（,3,）按成型方法不同分类,层压塑料 、压塑料,（四）,按使用特性分类,通用塑料：,指产量大、用途广、成型性好、价格低的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。,工程塑料：,指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。,特种塑料：,指具有特种功能，可用于特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功能。增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,。,3,、,塑料的特性,：,（,1,）,优良的加工性能,（,2,）,多种功能,（,3,）,质量轻,（,4,）,优良的装饰性,（,5,）耐热性差,（,6,）,耐燃性差,（,7,）热伸缩性大,（,8,）,耐老化性相对较差,（,9,）,经济性好,二,、,常用建筑塑料,1,、热塑性塑料：,聚乙烯,(PE),：,特点：,密度较小、化学稳定性、耐水性和耐寒性良好、耐热性差、易燃烧和光老化。,应用：,建材制品有各种管道、防水膜等。,聚丙烯,(PP),：,特点：,应用：,刚性较大、耐热性好,(,加热到,150,不变形,),。强度、弹性模量、硬度都高、对高频电的绝缘性能好。,建材制品有各种给水管道、防水膜等。,聚氯乙烯,(PVC),：,特点：,应用：,无定型聚合物，难燃，离火即灭,;,分硬质和软质两种。,硬质,PVC,：,给排水管道、门窗、装饰板等。,软质,PVC,：,隔水薄膜、壁纸、止水带等。,聚四氟乙烯塑料：,俗称塑料王。,特点：,具有非常优良的耐高、低温性能，可在,-180,260,范围内长期使用,几乎耐所有化学药品,摩擦系数极低,仅为,0.04,。它对其他物质不粘附，不吸水，电性能优良，良好的耐水、耐老化性能。缺点是强度低。,聚酰胺塑料：,俗称尼龙。,特点：,具有突出的耐磨性和自润滑性，冲击韧性好，强度高，耐蚀性和成型性好，缺点是耐热性差、工作温度不能超过,100,导热性差,吸水性高。主要用于制作纤维。,聚甲基丙烯酸甲脂：,俗称有机玻璃。,特点：,透光率达,92%,比重只是无机玻璃的一半。强度、冲击韧性都优于无机玻璃，抗稀酸、稀碱、润滑油和碱氢燃料的作用，在自然条件下老化发展缓慢。缺点是硬度低，易擦伤。用作装饰板材。,塑料窗异性材截面,塑料窗异性材截面,塑料门异性材,塑 料 门,塑料地板,2,、热固性塑料：,酚醛塑料,(PF),：,特点：,应用：,它们耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性也都很好。,缺点是性脆，不耐碱。,用于制作电工器材（如插头、开关等），装饰材料、,隔声隔热材料等。,热塑性酚醛树脂还可配制油漆、胶粘剂、涂料和防腐,蚀用胶泥等。,环氧塑料,(EP),：,特点：,强度较高，韧性较好，尺寸稳定性高，耐久性好，耐热、耐寒，具有优良的电绝缘性能。,缺点是稍有毒性。,用于制备增强塑料、泡沫塑料、浇注塑料、,粘结剂和涂料等。,应用：,聚酯塑料：,特点：,应用：,应用：,特点：,由多元酸和二元醇缩聚而成的线型初聚物；填入木粉可制得电工材料，即绝缘的,“,电木,”,；,固化前是高粘度液体，加入固化剂后交联成体型结构；,加工方便，可在室温下固化，可低压成型。,主要用于玻璃钢和树脂混凝土，可以制造很多种,建材制品，如波形瓦、管材、人造石材等。,有机硅塑料（,SI,）：,主链为硅氧键构成，侧基为有机基团；,按分子量不同，有液态（硅油）、半固态（硅脂）、弹性体（硅橡胶）树脂状流体（硅树脂）等产品；,不燃烧，电绝缘性能好；,耐水，耐高温性好。,防水材料,3,、增强塑料：,组成：,树脂，纸、短切纤维或纤维织物、片状材料等增强材料；填料和添加剂。,常用树酯,有,:,环氧、酚醛、不饱和聚酯等。,特点：,机械强度高，稳定性好，各向异性，成形工艺多样。,用途：,轻质结构材料、屋顶膜、装饰材料和电绝缘材料，混凝土的增强筋和修补材料等。,结构工程中，应用较多的是玻璃纤维（,GRP,，,俗称玻璃钢,）,或碳纤维增强塑料。,玻璃纤维、芳纶纤维与碳纤维的,FRP,制品,玻璃纤维、芳纶纤维与碳纤维制品,纤维增强塑料及其应用,纤维增强聚合物作为预应力束，代替钢材：其中纤维包括玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维；其抗拉强度高、徐变小、弹性模量适中、抗腐蚀性能好；,纤维增强聚合物作为加固材料：用碳纤维薄片代替钢板，放置在需要加固的部位并涂刷聚合物粘结成整体。,纤维增强塑料棒作为混凝土的配筋,纤维增强材料作为桥面板配筋,纤维增强材料作为桥面板配筋,（一）组成,三、胶粘剂,能在两个物体表面间形成薄膜，并能将它们紧密粘结在一起的物质，又称为粘合剂、粘结剂等。,1.,基 料：,也称粘料或胶料，一般是具有较强粘合性,能的材料，如合成树脂、合成橡胶等。它赋予胶粘剂粘,结强度、耐久性及其它物理力学性能。,2.,溶 剂：,溶解基料，调节胶粘剂的粘度，以便于,施工；降低基料分子的内聚力，以利于胶粘剂对被粘物,表面的渗透或浸润，提高粘结强度。,3,、固化剂及促进剂：,使基料的分子链交联成体型结,构，以增加胶粘剂分子间的作用力和内聚强度，以及胶,粘剂与被粘物间的粘结力，促进剂可以促进固化反应或,降低固化反应温度。,4,、增塑剂与增韧剂：,提高固化后胶粘剂层的柔韧性,。,5,、填料：,活性或惰性矿物粉末，降低收缩性，增加稠度和增大粘度，提高强度和耐热性。,(,二,),、胶粘剂的分类,(,1),无机胶粘剂：,基料是无机盐，如硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硼酸盐等，胶粘剂品种有水玻璃、硅酸盐水泥、磷酸氧化铜、石膏等。,（,2,）天然有机胶粘剂：,基料是天然化合物有淀粉、蛋白、天然树酯、天然橡胶、沥青等，胶粘剂品种有淀粉、骨胶、鱼胶、松香、生漆、天然橡胶溶液和沥青酯等。,（,3,）合成有机胶粘剂：,基料是合成树脂、合成橡胶等，胶粘剂品种有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、氯丁橡胶、丁腈橡胶、有机硅橡胶等等。,(,三,),、胶粘剂的粘结理论,机械咬合理论,:,胶粘剂渗入被粘物表面空隙中形成许多微小的咬合点，使胶粘剂层与被粘物牢固地咬合在一起。,物理吸附理论,:,胶粘剂分子与被粘物表面分子相互吸附，产生分子间次价键力（即范德华力）。,化学键理论,:,胶粘剂分子与被粘物表面分子之间发生化学反应形成化学键合,扩散理论,:,胶粘剂分子与被粘物表面层分子发生相互扩散，产生相互作用力而胶结起来,(,四,),、胶粘剂的基本要求,在土木建筑工程中所用的胶粘剂应满足下列,基本要求：,1,、有足够的流动性和对被粘物表面的浸润性，保证被粘物表面能被完全浸润。,2,、固化速度和粘度容易调整，且易于控制。,3,、胶粘剂的膨胀与收缩变形小。,4,、不易老化，胶粘剂的性能不因温度及其它环境条件而变化。,5,、粘结强度大。,（五）、选用胶粘剂的基本原则,1,、根据被粘材料的性质选用胶粘剂,如：,脆性材料硬度高、质地脆、密度大，应选用强度高、硬度大和不易变形的热固性树脂胶粘剂；弹性变形大，质地柔软，选用弹性好、有一定韧性的橡胶类胶粘剂等。,2,、根据粘结材料的使用要求选用胶粘剂,如：粘结受力构件必须选用结构型胶粘剂；根据使用环境条件选用。,3,、根据粘接施工工艺选用胶粘剂,在土木工程中，在施工现场进行粘接操作，一般应选用室温、非压力型胶粘剂,。,（六）、常用的胶粘剂,1,、热塑性树脂胶粘剂,如：聚乙烯醇胶粘剂、聚醋酸乙烯胶粘剂、丙烯酸树脂胶粘剂等。,2,、热固性树脂胶粘剂,如：环氧树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂、聚酯树脂胶粘剂等。,3,、橡胶胶粘剂,如：氯丁橡胶胶粘剂、丁氰橡胶粘剂、丁苯橡胶胶粘剂等。,附录：常用,胶粘剂,（,一）,壁纸、墙布胶粘剂,1,、,聚乙烯醇胶粘剂,简称为,PV,AC,A,、,主要特征：,B,、,用途：,用于纸张、木材、皮革、泡沫塑料、纤维织物等多孔材料的粘合。,2,、,聚乙烯醇缩甲醛胶（,107,胶）,A,、,主要特征：,B,、,用途：,用于墙布、墙纸与墙面的粘贴、室内涂料的胶料、外墙装饰及室内地面涂层胶料。,3,、,801,胶,107,胶氨基化而成的,A,、,主要特征：,B,、,主要用途,：,主要用于墙布、墙纸、瓷砖及水泥制品等的粘结，也可以作为地面、内外墙涂料的基料。,4,、聚醋酸乙烯胶粘剂（白乳胶）（,EVA,）,A,、,主要特征：,B,、,主要用途,：,广泛用于粘结墙纸、水泥增强剂、防水涂料及木材粘结剂等。,5,、,SG8104,壁纸胶粘剂,A,、,主要特征：,B,、,主要用途,：,适用于水泥砂浆、砼、水泥石棉板、石膏板、胶合板等墙面粘结纸基塑料壁纸,（,二）,塑料地板胶粘剂,1,、,水性,10,号塑料地板胶,抗剪强度大（大于,1.0MPa,），在,40,度、相对湿度,95%,的条件经,100,小时抗剪强度不降低。,2,、,PAA,胶粘剂,早期剥离强度大（大于,0.5MPa,），,耐热达,60,度，耐寒达,-15,度。,3,、,424A,地板胶,粘结强度高（可溶蚀），干燥快、耐潮湿性好,。,4,、,CX40,、,XY401,、,熊猫,303,改性氯丁橡胶胶粘剂,使用温度要求在,10,度以上。,5、XY-507、HN-605、EE-1、EE-2、EE-3、621F,特点是粘合强度高（几个到几拾个兆帕），电绝缘性、耐腐蚀性、耐水性、耐油性好,（三）、瓷砖、大理石类胶粘剂,1,、,AH,93,大理石胶粘剂,环氧树脂类,A,、,特点：粘结强度高（大于,20MPa,）,B,、,用途：适用于大理石、花岗岩、马赛克、面砖、瓷砖等与水泥基层的粘结。,2,、,TAS,型高强度耐水瓷砖胶粘剂,A,、,特点：,B,、,用途：适用于在砼、钢铁、玻璃、木材等表面粘结瓷砖、墙面砖、地面砖。,3,、,TAG,型瓷砖勾缝剂,具有良好的耐水性，具有各种颜色，可用于游泳池中的瓷砖勾缝，适用于白色或彩色瓷砖勾缝，勾缝在,3,毫米以下不开裂。,（四）、塑料管道胶粘剂,1,、,816,硬质,PVC,塑料管瞬干胶粘剂,A,、,特点：,B,、,主要用途：主要用于硬质,PVC,制品（管、板）的连接和粘贴。,2,、,901,胶粘剂,A,、,特性：,B,、,用途：用于硬质,PVC,制品的粘结。,3,、,玻璃钢管道修补剂,A,、,性能：,B,、,用途：用于玻璃钢管道裂缝、漏洞的快速修补。,（,五）、混凝土界面胶粘剂,1,、,A-1,型水泥制品修补剂,使用温度：,10,度以上，干燥时间为,1,天，受力部位需经,35,天,2,、,YH-82,环氧树脂低温固化剂,可在,5-10,度低温条件下固化，可用于粘结、修补砼和钢筋砼构件。具有粘结强度高、配制容易、涂敷方便等特点。,