第7章+合成高分子材料

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1、第7章合成高分子材料7.1合成高分子材料的分子特征和性能特点7.2土木工程常用的合成高分子材料创新能力培养历史回顾材料综合选用常见问题及解答练习题本章学习指导本章学习指导本章共2个知识点。本章的学习目标是：⑴熟悉合成高分子材料的性能特点及主要的高分子材料品种；⑵熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用，包括塑料型材、管材及胶粘剂。本章的难点是从合成高分子材料的组成来理解它的性能，正确地根据工程实际选用合适的合成高分子材料。建议在学习中通过对比来理解不同种类的高分子材料的性能及应用。历史回顾铝塑复

2、合板20世纪60年代，为满足对材料轻、薄、表面质量好，以及提高成型性能减少加工成本的要求，德国技术人员利用工字钢原理发明了铝塑复合板。铝塑复合板是以塑料为芯层，外贴铝板的三层复合板材，并在表面施加装饰材料或保护性涂层。铝塑复合板以质量轻、装饰性强、施工方便的特点，在国内外得到广泛应用。基础知识7.1合成高分子材料的分子特征和性能特点7.1.1合成高分子材料的分子特征7.1.2合成高分子材料的性能特点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，可分为线型聚合物和体型聚

3、合物两类，其中线型聚合物包括线型和支链型，见下图。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。聚合物分子形状示意图7.1.2合成高分子材料的性能特点一般合成高分子材料有七方面的性能优点：优良的加工性能；质轻；导热系数小；化学稳定性较好；功能的可设计性强；出色的

4、装饰性能；电绝缘性好。需说明的是，高分子材料经特殊工艺改性也可导电。合成高分子材料有三方面的性能缺点：易老化。可燃性。高分子材料一般属于可燃的材料，部分高分子材料燃烧时发烟，还会产生有毒气体。一般可通过改进配方制成自熄和难燃甚至不燃的产品，但其防火性仍比无机材料差。耐热性较差。使用温度偏高会促进其老化，甚至分解；有的塑料受热会发生变形，在使用中要注意其使用温度的限制。观察与讨论讨论合成高分子材料的分子特征和性能特点线槽为何不用橡胶请观察橡胶与塑料的变形与温度的关系（下图），讨论线槽为何用塑料而不用橡

5、胶。线槽为何不用橡胶讨论从非晶态聚合物的变形与温度的关系图可见，聚合物在低于某一温度时，会变得象硬脆的玻璃，此时聚合物处于玻璃态，抗冲击性能很差，随着温度升高，聚合物的模量下降，弹性增加，聚合物由高弹态转变为玻璃态的温度称为玻璃化温度（Tg），当温度继续升高至某一数值时，聚合物的模量急剧下降，并产生塑性变形，此温度称为聚合物的粘流态温度（Tf），聚合物的加工成型就是在此温度下进行的。在室温下，橡胶是处于玻璃化温度（Tg）以上，而塑料则是处于玻璃化温度（Tg）以下，橡胶在使用温度下的模量比塑料要小

6、2个数量级，所以用橡胶作线管或线槽就会太软，受到外力作用很容易变形，所以只能用塑料来制造线管和线槽。工程实例分析合成高分子材料的分子特征和性能特点PVC下水管破裂原因分析现象原因分析广东某企业生产硬聚氯乙烯下水管，在广东省许多建筑工程中被使用，由于其质量优良而受到广泛的好评，当该产品外销到北方时，施工队反应在冬季进行下水管安装时，经常发生水管破裂的现象。经技术专家现场分析，认为主要是由于水管的配方所致，因为该水管主要是在南方建筑工程上使用，由于南方常年的温度都比较高，该PVC的抗冲击强度可以满足实

7、际使用要求，但北方的冬天，温度会下降到零下几十度，这时PVC材料变硬、变脆，抗冲击强度已达不到要求。北方市场的PVC下水管需要重新进行配方，生产厂家经改进配方，在PVC配方中多加抗冲击改性剂，解决了水管易破裂的问题。原因分析PVC下水管破裂原因分析7.2土木工程常用的合成高分子材料7.2.2胶粘剂7.2.1建筑塑料和土工合成材料基础知识7.2.1建筑塑料和土工合成材料1.塑料的组成及特性2.土木工程常用塑料3.土工合成材料1.塑料的组成及特性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

8、压力下混合、塑化、成型的材料或制品的总称。塑料具有以下特性：质量轻、比强度高、可塑性好、耐腐蚀性好、耐水性好、耐热性差、热膨胀系数高、易老化、可燃等。2.土木工程常用塑料常用塑料的种类有：聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）塑料等。　　塑料在土木工程中常用于制作塑料门窗、管材和型材等。(1)塑料门窗塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制作。(2)塑料管材和型材塑