第7章-合成高分子材料..pptVIP

第七章、合成高分子材料 高分子化合物又称高分子聚合物（简称高聚物），高聚物是组成单元相互多次重复连接而构成的物质，因此其分子量很大，但化学组成都比较简单，都是由许多低分子化合物聚合而形成的。 几个基本概念 单体：用来合成聚合物的简单低分子化合物 如：聚乙烯-[-CH2-CH2-]-n 的单体为 CH2＝CH2， 链节 ：大分子链的基本结构单元， -[-CH2-CH2-]- 聚合度：大分子链中链节的重复次数n； 分子量的多分散性：聚合物是由大量的大分子链组成的。各个大分子链的链节数不同，大分子链的长短不同、分子量也不同，聚合物中大分子链的分子量不等的现象称为分子量的多分散性 7.1 合成高分子材料的分子特征及性能特点 7.1.1 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。 （1）线型聚合物 线型聚合物各链节连接成一个长链，或带有支链。这种聚合物可以溶解在一定溶剂中，可以软化，甚至熔化。 举例： 线型－聚苯乙烯（PS）；高密度聚乙烯（HDPE）。 支链型－低密度聚乙烯等。 （2）体型聚合物 体型聚合是线型大分子间相互交联，形成网状的三维聚合物。这种聚合物制备成型后再加热时不软化，也不能流动。 举例：酚醛树脂，环氧树脂，脲醛树脂，不饱和聚酯。 7.1.2 合成高分子材料的性能特点 高分子材料之所以能在建筑中得到如此广泛的应用，是由于它与其他建筑材料相比，其性能具有七方面的优点和三方面的缺点。 ①优良的加工性能。如塑料可以采用比较简便的方法加工成多种形状的产品。 ②质轻。如大多塑料密度在0.9～2.2g/m3之间，平均为1.45g/cm3，约为钢的1/5。 ③导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W/（m·K），约为金属的1/1500，混凝土的1/40，砖的1/20，是理想的绝热材料。  ④化学稳定性较好。一般塑料对酸、碱、盐及油脂均有较好的耐腐蚀能力。其中最为稳定的聚四氟乙烯，仅能与熔融的碱金属反应，与其它化学物品均不起作用。 ⑤电绝缘性好。 ⑥功能的可设计性强。可通过改变组成配方与生产工艺，在相当大的范围内制成具有各种特殊性能的工程材料。如强度超过钢材的碳纤维复合材料、密封、防水材料等。 ⑦出色的装饰性能。如各种塑料制品不仅可以着色，而且色彩鲜艳耐久，并可通过照相制板印刷，模仿天然材料的纹理（如木纹、花岗石、大理石纹等），达到以假乱真的程度。装饰涂料可根据需要调成任何颜色，甚至多彩。 2. 合成高分子材料的性能缺点 （1）易老化 老化是指高分子化合物在阳光、空气、热以及环境介质中的酸、碱、盐等作用下，分子组成和结构发生变化，致使其性质变化，如失去弹性、出现裂纹、变硬、脆或变软、发粘失去原有的使用功能的现象。 塑料、有机涂料和有机胶粘剂都会出现老化。目前采用的防老化措施主要有改变聚合物的结构，加入各种防老化剂的化学方法和涂防护层的物理方法 7.2 高分子材料在土木工程中的应用 7.2.1 建筑塑料 塑料是以聚合物为基本材料，加入各种添加剂后，在一定温度和压力下混合、塑化、成型的材料或制品的总称。 1 塑料的组成 （1）合成树脂 塑料的基本组成材料，起着胶结剂的作用，含量为30%-60%。塑料的主要性能决定于所采用的合成树脂。 （2）添加剂 为改善塑料的性能而加入的物质统称为添加剂。如增塑剂、固化剂、着色剂、阻燃剂、稳定剂等。 1）填料 填充料的作用：节约树脂，降低成本，调节塑料的物理化学性能。含量40%-70%。 常用的有机填充料有木粉、纸屑、废棉、废布等；常用的无机填充料有滑石粉、石墨粉石棉、玻璃纤维等。 2） 增塑剂 增塑剂一般为沸点较高、不易挥发、与树脂有良好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工成型方便、而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。 2）塑料门窗 塑料门窗有人称它是继木、钢、铝门窗之后的门窗第四代产品。与传统的木、钢、铝门窗相比，塑料门窗具有节能、节材、保护环境的功效。 由于塑料门窗型材本身导热性差和多腔结构，因此具有显著的节能效果，而且它的生产能耗比钢、铝低得多，又因为塑料门窗的应用可节省大量的木、钢、铝材料，有利于环境的保护； 此外塑料门窗的可加工性强，可满足门窗各种功能的要求，且具有良好的化学稳定性，能提高抗各种腐蚀的能力，故在国内外都受到大力的推广。 塑料门窗特点： 隔热性能优异； 气密性、水密性好； 装饰性好； 加工性能好； 隔声性能好 耐腐蚀、维护费用较低等； 但其线膨胀系数较高，硬度较低，不耐磨。 复合塑料门窗常用的种类为塑钢门窗，它是在塑料门窗框内部嵌入金属型材