第九章高分子建筑材料分析

五、建筑上常用的高分子材料
1. 热塑性塑料 （1）聚氯乙烯----PVC
（2）聚烯烃----聚乙烯、聚丙烯、
（3）苯乙烯类聚合物----聚苯乙烯、ABS塑料
（4）丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类聚合物
（5）聚醋酸乙烯酯及其共聚物和衍生物 （6）聚碳酸酯 （7）聚酰胺（尼龙）
高分子材料的分类
实际上，许多建筑塑料制品(如门窗和管材)的使用寿命
完全可以和其他材料相比，其耐久性甚至高于传统材料， 在德国，最早使用的塑料门窗已经超过了50年。
四、高分子材料的分类
合成树脂(塑料)、合成橡胶和合成纤维通称为三大
合成材料。
这是根据高分子材料的用途来对它们进行分类的。 塑料通常指常温下表现为坚硬的高分子材料，橡胶 指常温下表现为软而有弹性的高分子材料，而合成 纤维显然是指以纤维形态应用的高分子材料。
第九章 高分子建筑材料
高分子建筑材料是以聚合物为基础、配以适当的助剂制
配而成的、多数以产品的形式在建筑现场使用的材料。
其主要形式有塑料制品、橡胶制品、涂料、粘结剂和密 封剂、玻璃钢、防水材料、装饰材料等。 因此，高分子建筑材料是一类产品形式多样、性能范围 很宽(从柔软的橡胶状到坚硬的结构材料)、适用面很广 的建筑材料。建筑物通过使用高分子材料，可以获得更 好的使用性能、装饰性能和耐久性能，可以达到更好的 节能效果。
四、高分子材料的分类
作为聚合物材料，它们三者之问的区分并不是明显的。许
多聚合物，既可以作为塑料，也能作为纤维使用，例如聚 丙烯(丙纶)、聚酯(涤纶)、聚酰胺(尼龙)等等。
同一种聚合物，由于使用助剂不同，既可以做成橡胶一样
有很好弹性的材料，又可以做成像塑料一样坚硬的材料， 例如聚氯乙烯(PVC)，是门窗和管材的主要原料，也常常用 于制造柔软的防水卷材。 除了上述三类，高分子还常用作涂料和粘结剂。
它以塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的 产品，置于土体内部、表面和各层土体之间，起着加强 和保护土体的作用，目前已在水利、公路、铁路、工业 与民用建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域得到 广泛的应用。
1．土工织物
土工织物属于透水的土工合成材料，也叫土工布(指用于岩土工程和土 木工程的、可渗透的聚合物材料。它可以是机织的、针织的或非织造 的)。所用的原材料一般为丙纶、涤纶或其它合成纤维。
水暖工程材料 给排水管、各种管件；卫生洁具 防水工程材料 防水卷材、防水涂料、密封材料、止水带
隔热材料 泡沫塑料、现场发泡的泡沫塑料
装饰材料
塑料地板、地毯、壁纸、建筑涂料、塑料门 窗、塑料吊顶、塑料隔断等
建筑塑料制品实例
四、土工合成材料
土工合成材料是近几十年发展起来的一种新型岩土工程
材料。ASTM IN439--02将土工合成材料定义如下：“由 聚合材料制成的一种平面材料，与土壤、岩石、粘土或 其他土工材料一起使用成为一个工程、结构或系统的组 成部分。”
度，二是分解(化学结构发生破坏的)温度。
(4)聚合物材料的耐腐蚀性能 与无机材料相比，聚合物材料的耐腐蚀性能很 好。
(5) 聚合物材料的耐老化性能
聚合物材料受外界条件影响，性能逐渐变坏、质量下降 的过程为老化。光、热、力、氧、臭氧以及其他化学介 质在一定条件下将引起聚合物化学结构的破坏，导致聚 合物的降解，表现为聚合物材料变软发粘，强度降低， 或者变硬发脆，失去弹性。
交联等现象，造成颜色变深、性能降低。加入
稳定剂可起到提高塑料制品质量、延长使用寿 命的作用。 例如，抗氧剂 、光稳定剂 、热稳定剂 。
3．增塑剂 增塑剂一般是高沸点的液体或低熔点的固体有 机化合物，可提高聚合物在高温加工条件下的
可塑性，增加塑料制品在使用条件下的弹性和
韧性，改善塑料的低温脆性。 增塑剂主要用于聚氯乙烯，可以将聚氯乙烯加 工成半硬质到柔软的制品，例如塑料地板和聚 氯乙烯防水卷材等。
这些高分子在干混砂浆领域几乎成为必不可少
的添加剂，它们主要用于改善砂浆的工作特性， 显著的缓凝作用，同时也能提高砂浆的粘结性 能，并影响砂浆的耐水性能。 主要水溶性纤维素醚的品种见表9—2。
六、高分子材料的建筑特性
1. 密度小，比强度高；
2. 加工性能优良
3. 装饰性好
4. 耐腐蚀性好
5. 电绝缘性能好 6. 减震、吸声和隔热性好 7. 耐水性和耐水蒸汽性好 8. 易燃烧
高分子材料的主要性能及指标（别的教材总结的）
一、物理力学性能
1.密度较小 2.比强度高（为轻质高强材料） 3.导热性小（保温隔热性能好） 4.电绝缘性能好。
二、物理、化学性能
1.会老化
2.耐腐蚀性能较强 3.具有可燃性，且在燃烧过程中会释放有毒气体
2、塑料的特点
优点
轻质高强 加工性能好 导热系数小，绝热性 好 装饰性优异
缺点
耐热性差、易燃 易老化 热膨胀性大 刚度小
多功能
经济
3、常用建筑塑料
名称 聚乙烯 代号 PE 主要特性 主要用途
若软性好，耐低温性能好，加工性能好；刚
度差，耐热性能差，耐老化性能差。 耐化学腐蚀和电绝缘性能优良，难燃；但耐 热性能较差，高温时易降解 电绝缘性能好，耐辐射，加工性好；但脆性 大，耐冲击和耐热性能差。
一、什么是高分子材料？ 例如聚乙烯由乙烯(CH2=CH2，分子量为28)聚合而成，分 子量在10 000～35 000，而超高分子量聚乙烯的分子量可高 达500 000。 聚合反应—由低分子单体合成聚合物的反应。 加聚反应、缩聚反应
高分子材料的分类
按产源分：
天然高分子材料 木材、天然橡胶、沥青等
按产源分：
天然高分子材料 合成高分子材料 木材、天然橡胶、沥青等 塑料、橡胶、化学纤维
按加热时的性质分
热塑性聚合物 受热时 的特点 性能差 异 受热时软化，冷却后固化。此过程 可以反复进行。 密度、熔点较低；耐热性较差；刚 度小；但抗冲击韧性较好。 热固性聚合物 成型前分子量较低，经加工后固化 成型为制品，再受热则制品破坏。
拉伸应力一应变试验是评价材料力学行为的重 要手段。 由于聚合物材料品种繁多，它们的应力一应变
曲线表现各异。如果按照拉伸过程中屈服点的
表现、伸长率大小及其断裂情况，大致可以分 为5种类型。 它们是：①软而弱，②硬而脆，③硬而强，④ 软而韧，⑤硬而韧，见图9—3。
(3)聚合物材料的耐热性能 与无机材料相比，聚合物耐热性一般较差。耐 热性包括两方面，一是保持使用性能的最高温
合成高分子材料
塑料、橡胶、化学纤维
高分子材料的分类
按加热时的性质分
热塑性聚合物 受热 时的 特点 此过程可以反复进行。 热固性聚合物 工后固化成型为制品，再 受热则制品破坏。此过程 不可逆。
受热时软化，冷却后固化。 成型前分子量较低，经加
性能 差异
密度、熔点较低；耐热性 密度。熔点较高；耐热性 较差；刚度小；但抗冲击 较好；刚度大；但质地硬 韧性较好。 脆。
4. 填充剂和增强剂 5. 固化剂和固化促进剂 6. 发泡剂和发泡促进剂
7. 阻燃剂
8. 着色剂
9. 抗静电剂
10. 其他助剂
三、高分子材料的基本性能
1. 聚合物结构 高分子材料是以聚合物为主要成分的材料，而 聚合物是以结构简单的小分子通过化学 键重复
连接而成的。随着重复结构单元增多，分子量
逐渐增大超过某一临界值，材料将表现 出与其 基本结构相同的小分子材料完全不同的性能， 体现了量变到质变基本规律。
2．聚合物的基本性能 (1) 聚合物的物理状态 在室温下，一般凝聚成固体，随分子结构和排
列规整性不同，可能成为结晶聚合物或无定型
聚合物。 没有明显的熔点，而只有一熔融范围。
(2)聚合物的力学性能 聚合物力学性能的最大特点是高弹性和粘弹性。 高弹性是聚合物大分子长链的柔性和分子链的
第二节 高分子建筑材料和制品
一、高分子建筑材料和制品的分类
通常，把高分子材料分成塑料、橡胶和纤维三大类。算上涂料和粘 结剂，应该有四大类。 所有四种类型的材料，在建筑与土木工程领域都获得了广泛的应用。
例如塑料建材有塑料管、塑料门窗、防水材料、隔热保温材料、装 饰装修材料等；
橡胶用于防水、止水带； 纤维用于土工织物； 涂料作为内外墙建筑涂料、防水涂料； 粘结剂如幕墙玻璃的密封胶、其他建筑密封材料等。 因此，高分子建筑材料和制品种类繁多，几乎在建筑物的每个部位 都可用上高分子材料，要将其制品进行分类也是很不容易的。 表9—4按制品的形态将高分子建筑材料和制品分成11个大类。
按制造工艺的不同分为以下三大类：
① 针织土工织物(knitted geotextile)：目前很少采用； ② 有纺织物(woven geotextile)或机织型土工织物：全称为有纺土工织物， 简称有纺织物，也叫机织布，产量占土工织物总产量的20％左右； ③ 无纺织物(no woven geotextile)或非织造型土工织物：全称为无纺土工 织物，简称无纺织物，也叫非织造布和不织布，产量占土工织物总产量
缠结在性能上的表现。其弹性变形大，可高达1
000％，而一般金属材料的弹性变形不超过1％。 高弹态聚合物的模量小，只有105～106 MPa， 而一般金属材料的模量高达1010～1011 MPa。
聚合物的粘弹性是指聚合物材料不但具有弹性 材料的一般特性，同时还具有粘性流体的一些 特征。 聚合物的粘弹性表现在它有突出的力学松弛现 象，如应力松弛、蠕变、动态力学损耗行为等。 正是聚合物分子运动的松弛本质及其随温度的 变化才造成了聚合物具有独特的力学状态。因 此，描述聚合物的力学行为时，必须同时考虑 应力、应变、时间和温度4个参数。
防水材料、给排水管、
绝缘材料 是建筑中应用最多的塑 料 主要以泡沫塑料的形式 作为隔热材料 管材、卫生洁具、模板