《建筑材料》课程教学资源（教案讲义）第十二章 有机高分子材料

第十二章有机高分子材料12.1建筑塑料12.1.1建筑塑料的特点与传统建筑材料相比建筑塑料具有以下优点：(1)密度低、自重轻塑料密度通常在0.92~2.2g/cm3之间，比铝轻约1/2仅为钢的1/7~1/5。轻质，不仅减轻施工时的劳动强度，而且大减轻了建筑物的自重。(2)优良的加工性能塑料可以用来各种方法加工成型，且加工性能优良。目前，塑料的成型的加工与金属加工相比，不仅能耗低，而且加工方便、效率高。(3)具有多功能性塑料种类多，可加工成具有各种特殊性能的材料，如有刚度较大的建筑板材。也有柔软富有弹性的密封材料。各种建筑塑料双具有多种特殊的功能，如防水性、隔热性、隔声性、耐化学腐蚀等。在些性能则是传统材料难以具备的。(4)出色的装饰性能现代得天独厚进的塑料加工技术可以把塑料加工成装饰性优异的各种材料。塑料装饰材料的品种之多是其它材料无法与其相提并论的。但建筑塑料也具有以下缺点：耐热性差，易燃烧，且燃烧时放出对人体有害的气体；在日光，大氯及热等外界固素作用下，塑料会产生老化性能发生改变；刚度差，与钢铁等金属材料比较，塑料的强度及弹性模量均较低，容易变形。12.1.2塑料的组成塑料的主要成分是合成树脂。合成树脂是用人工合成的高分子聚合物，简称树脂。因此，塑料的名称按其所含的合成树脂名称来命名。此外，还含有各种助剂（又称添加剂）。助剂是一种能在一定程度上改进合成树脂的成型加工性能和使用性能，而不明显地影响合成树脂分子结构的物质。常用的助剂主要有增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、阻燃剂、着色剂、发泡剂、抗静电剂等。1）合成树脂合成树脂主要是由碳、氢和少量的氧、氮、硫等原子以某种化学键结合而成的高分子化合物。它们的分子量很大。一般都在数千以上，甚至高达上百万。例如由乙烯（CH2=CH2，分子量为28），经聚合而成的高分子聚乙烯分子量在1000~35000，而超高分子聚乙烯的分子量可高达500000。合成树脂按分子中的碳原子之间结合形式的不同，其分子结构有线型、交链型和体型（网状）结构三种；合成树脂按合成的方法不同，可大致分为加聚树脂和缩聚树脂两类；合成树脂按受热时所发生的变化不同，又可分为热塑性树脂与热固性树脂

第十二章 有机高分子材料 12.1 建筑塑料 12.1.1 建筑塑料的特点 与传统建筑材料相比建筑塑料具有以下优点： (1)密度低、自重轻 塑料密度通常在 0.92~2.2g/cm3 之间，比铝轻约 1/2 仅为钢的 1/7~1/5。轻质，不仅减轻施工时的劳动强度，而且大减轻了建筑物的自重。 (2)优良的加工性能 塑料可以用来各种方法加工成型，且加工性能优良。目前，塑 料的成型的加工与金属加工相比，不仅能耗低，而且加工方便、效率高。 (3)具有多功能性 塑料种类多，可加工成具有各种特殊性能的材料，如有刚度较 大的建筑板材。也有柔软富有弹性的密封材料。各种建筑塑料双具有多种特殊的 功能，如防水性、隔热性、隔声性、耐化学腐蚀等。在些性能则是传统材料难以 具备的。 (4)出色的装饰性能 现代得天独厚进的塑料加工技术可以把塑料加工成装饰性优异 的各种材料。塑料装饰材料的品种之多是其它材料无法与其相提并论的。 但建筑塑料也具有以下缺点：耐热性差，易燃烧，且燃烧时放 出对人体有害的气体；在日光，大氯及热等外界固素作用下，塑料会产生老化性 能发生改变；刚度差，与钢铁等金属材料比较，塑料的强度及弹性模量均较低， 容易变形。 12.1.2 塑料的组成 塑料的主要成分是合成树脂。合成树脂是用人工合成的高分子 聚合物，简称树脂。因此，塑料的名称按其所含的合成树脂名称来命名。此外， 还含有各种助剂（又称添加剂）。助剂是一种能在一定程度上改进合成树脂的成 型加工性能和使用性能，而不明显地影响合成树脂分子结构的物质。常用的助剂 主要有增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、阻燃剂、着色剂、发泡剂、 抗静电剂等。 1）合成树脂 合成树脂主要是由碳、氢和少量的氧、氮、硫等原子以某种化 学键结合而成的高分子化合物。它们的分子量很大。一般都在数千以上，甚至高 达上百万。例如由乙烯(CH2=CH2,分子量为 28)，经聚合而成的高分子聚乙烯分 子量在 1000~35000，而超高分子聚乙烯的分子量可高达 500000。 合成树脂按分子中的碳原子之间结合形式的不同，其分子结构 有线型、交链型和体型（网状）结构三种；合成树脂按合成的方法不同，可大致 分为加聚树脂和缩聚树脂两类；合成树脂按受热时所发生的变化不同，又可分为 热塑性树脂与热固性树脂

热塑性树脂是指具有线型或支链型结构的有机高分子化合物。它们具有可反复受热软化（或熔化）和冷却硬化的性质。在软化状态下能进行模塑加工。在冷却至软化点以下能保持模具形状。以这种树脂为基材，添加增强材料或助剂所得的塑料称为热塑性塑料，热塑性塑料突出优点是成型工艺简便，有较高的物理力学性能。缺点是耐热性和刚性较低。热固性树脂是指在受热或在固化剂的作用下，能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂。这种树脂在制造或加工过程的前阶段受热可以软化，后阶段则发生交联固化反应。而一旦固化，加热也不能使其再软化。在热固性树脂中添加增强材料、填料及各种剂所制得的塑料称为热固性塑料。2）增塑剂能使高分子材料增加塑性的化合物称为增塑剂。增塑剂的耗量在助剂中是最多的。特别是在聚氯乙烯树脂中，更离不开增塑剂。增塑剂通常是沸点高、难挥发的液体。或是低熔点的固体。它可提高塑料在高温加工条件下的可塑性，和塑料制品在使用条件下的弹性的韧性；并具有改善塑料低注意力脆性的作用。常用的增塑有：邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸二苯辛酯和磷三苯酯等。3）填充剂填充剂又称填料，主要是一些粉状或纤维状的无机化合物。它不但能降低塑实的成本，而且还能提刘强度，提高耐热性和化学稳定性。常用填料有玻璃纤维、云母、石墨、二硫化钼等。填料掺量必须通过试配确定。4）稳定剂在高聚物的加工及其制品的使用过程中，因受热、或氧、或光的作用，会发生降解或交联等现象，造成颜色变深、性能降低，加入稳定剂，可提高塑料制品的质量。防止以上现象的发生，延长使用的寿命。常用稳定剂有：抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂。【热望性塑料：聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、丙烯一丁二烯一苯乙烯5）其共聚物(ABS)、聚氧乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMA)、聚偏二 他助剂建筑塑料氯乙烯（PVDC)、聚碳酸脂（PC)、聚醋酸乙烯（PVAC）热固性塑料：酚醛树脂（PF)、聚氨酯（PUR)、脲醛树脂（UF)、有机硅树脂（SI)、环氧树脂EP）、聚酰胺（尼龙PA)、不饱和聚酯（UP）、三聚氰（胺甲醛树脂IF）、聚酯（PBT）还有润滑剂、固化性、阻燃剂、着色剂、发泡剂、抗静电剂等等。12.1.3常用的建筑塑料建筑中新应用的塑料品种繁多，主要有以下两大类：

热塑性树脂是指具有线型或支链型结构的有机高分子化合物。 它们具有可反复受热软化（或熔化）和冷却硬化的性质。在软化状态下能进行模 塑加工。在冷却至软化点以下能保持模具形状。以这种树脂为基材，添加增强材 料或助剂所得的塑料称为热塑性塑料，热塑性塑料突出优点是成型工艺简便，有 较高的物理力学性能。缺点是耐热性和刚性较低。 热固性树脂是指在受热或在固化剂的作用下，能发生交联而变 成不熔不溶状态的树脂。这种树脂在制造或加工过程的前阶段受热可以软化，后 阶段则发生交联固化反应。而一旦固化，加热也不能使其再软化。在热固性树脂 中添加增强材料、填料及各种剂所制得的塑料称为热固性塑料。 2）增塑剂 能使高分子材料增加塑性的化合物称为增塑剂。增塑剂的耗量 在助剂中是最多的。特别是在聚氯乙烯树脂中，更离不开增塑剂。 增塑剂通常是沸点高、难挥发的液体。或是低熔点的固体。它 可提高塑料在高温加工条件下的可塑性，和塑料制品在使用条件下的弹性的韧 性；并具有改善塑料低注意力脆性的作用。常用的增塑有：邻苯二甲酸酯、脂肪 族二元酸酯、磷酸二苯辛酯和磷三苯酯等。 3）填充剂 填充剂又称填料，主要是一些粉状或纤维状的无机化合物。它 不但能降低塑实的成本，而且还能提刘强度，提高耐热性和化学稳定性。常用填 料有玻璃纤维、云母、石墨、二硫化钼等。填料掺量必须通过试配确定。 4）稳定剂 在高聚物的加工及其制品的使用过程中，因受热、或氧、或光 的作用，会发生降解或交联等现象，造成颜色变深、性能降低，加入稳定剂，可 提高塑料制品的质量。防止以上现象的发生，延长使用的寿命。常用稳定剂有： 抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂。 5）其 他助 剂 还 有润滑剂、固化性、阻燃剂、着色剂、发泡剂、抗静电剂等等。 12.1.3 常用的建筑塑料 建筑中新应用的塑料品种繁多，主要有以下两大类：

常用建筑塑料的特性与用途见表8-1。表 8-1常用建筑塑料的特性与用途特性用途名称主要用于防水柔韧性好，介电性能和耐化学腐聚乙烯(PE)蚀性能优良，成型工艺性好，但刚性差料、给排水管和绝缘材料等耐腐蚀性能优良，力学性能和刚管材、卫生洁聚丙烯(PP)性超过聚乙烯，耐疲劳和耐应力开裂性好，但收缩模板等率较大，低温脆性大耐化学腐蚀性和电绝缘性优良有软质、硬质力学性能较好，具有难燃性，但耐热性差，升高温轻质发泡制品。水泛应用于建筑聚氯乙烯(PVC)度时易发生降解部位，是应用最多的一种塑料主要以泡沫塑树脂透明、有一定的机械强度，聚苯乙烯(PS)电绝缘性能好，耐辐射，成型工艺性好，但脆性大，形式作为隔热材料，也用来制造耐冲击性和耐热性差具平顶板等具有韧、硬、刚相均衡的优良力用于生产建筑学特性，电绝缘性与耐化学腐蚀性好，尺寸稳定性ABS塑料好，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太金和各种管材、模板、异型板好，耐候性较差电绝缘性能和力学性能良好，耐生产各种层压水性、耐酸性和耐烧蚀性能优良。酚醛塑料坚固耐酚醛树脂(PF)板、玻璃钢制品、涂料和胶粘剂用、尺寸稳定、不易变形粘接性和力学性能优良，耐化学主要用于生产环氧树脂(EF)药品性（尤其是耐碱性）良好，电绝缘性能好，固璃钢、胶粘剂和涂料等产品化收缩率低，可在室温、接触压力下固化成型可在低压下固化成型，用玻璃纤不饱和聚酯树主要用于玻璃维增强后具有优良的力学性能，良好耐化学腐蚀性脂(UP)钢、涂料和聚酯装饰板等和电绝缘性能，但固化收缩率较大主要以泡沫塑聚氨酯强度高耐化学腐蚀性优良，耐热、形式作为隔热材料及优质涂料、(PUR)耐油、耐溶剂性好，粘接性和弹性优良粘剂、防水涂料和弹性嵌缝材料12.2胶粘剂

常用建筑塑料的特性与用途见表 8-1。 表 8-1 常用建筑塑料的特性与用途 名称 特性 用途 聚乙烯(PE) 柔韧性好，介电性能和耐化学腐 蚀性能优良，成型工艺性好，但刚性差 主要用于防水材 料、给排水管和绝缘材料等 聚丙烯(PP) 耐腐蚀性能优良，力学性能和刚 性超过聚乙烯，耐疲劳和耐应力开裂性好，但收缩 率较大，低温脆性大 管材、卫生洁具、 模板等 聚氯乙烯(PVC) 耐化学腐蚀性和电绝缘性优良， 力学性能较好，具有难燃性，但耐热性差，升高温 度时易发生降解 有软质、硬质、 轻质发泡制品。水泛应用于建筑各 部位，是应用最多的一种塑料 聚苯乙烯(PS) 树脂透明、有一定的机械强度， 电绝缘性能好，耐辐射，成型工艺性好，但脆性大， 耐冲击性和耐热性差 主要以泡沫塑料 形式作为隔热材料，也用来制造灯 具平顶板等 ABS 塑料 具有韧、硬、刚相均衡的优良力 学特性，电绝缘性与耐化学腐蚀性好，尺寸稳定性 好，表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太 好，耐候性较差 用于生产建筑五 金和各种管材、模板、异型板等 酚醛树脂(PF) 电绝缘性能和力学性能良好，耐 水性、耐酸性和耐烧蚀性能优良。酚醛塑料坚固耐 用、尺寸稳定、不易变形 生产各种层压 板、玻璃钢制品、涂料和胶粘剂等 环氧树脂(EF) 粘接性和力学性能优良，耐化学 药品性（尤其是耐碱性）良好，电绝缘性能好，固 化收缩率低，可在室温、接触压力下固化成型 主要用于生产玻 璃钢、胶粘剂和涂料等产品 不饱和聚酯树 脂(UP) 可在低压下固化成型，用玻璃纤 维增强后具有优良的力学性能，良好耐化学腐蚀性 和电绝缘性能，但固化收缩率较大 主要用于玻璃 钢、涂料和聚酯装饰板等 聚氨酯 (PUR) 强度高耐化学腐蚀性优良，耐热、 耐油、耐溶剂性好，粘接性和弹性优良 主要以泡沫塑料 形式作为隔热材料及优质涂料、胶 粘剂、防水涂料和弹性嵌缝材料等 12.2 胶粘剂

无机胶粘剂天然胶粘剂胶粘剂热固性树脂胶粘剂有机胶粘剂热塑性树脂胶粘剂合成胶粘剂胶粘剂是橡胶型胶粘剂一种能在两个物体的表面间形成薄膜并能把它们紧混合型胶粘剂密地胶接起来的材料。广泛用于装饰材料和特种功能材料的安装施工、混凝土裂缝的修补，它已成为当前建筑材料中一个重要的组成部分。胶粘剂的品种很多，性能各异。根据胶粘剂所用粘结料的性质来分，胶粘剂可分为：建筑用胶粘剂必须具备以下条件：有充分浸润被粘物表面的流动性；不易老化、性质不易变化；硬化速度与粘性易调整；胀缩小；粘结强度高。12.2.1胶粘剂的组成1）粘料粘料即粘合物质，是胶粘剂的基本组分，它是决定胶粘剂粘接性能的主要材料。常见的粘料类型有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶及混合型粘料。2）硬化剂（和催化剂）硬化剂的加入是为使某些线型高分子化合物与它交联成体型结构。有些情况下，胶粘剂中加入催化剂（有时为促进剂、硫化剂）可以加速高分子化合物的硬化过程，3）填料可降低胶粘剂的成本改善胶粘剂的性肥：使其粘度增大，减少收缩性，并可提高强度以及耐热性。4）其他附加剂按胶粘剂特殊要求，可掺加增塑剂、防霉剂、防腐剂、稳定剂等，12.2.2建筑中常用的胶粘剂1）聚醋酸乙烯乳胶聚醋酸乙烯乳胶俗称白胶水，是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯再经乳液聚合而成的一种乳白色、具有酯类芳香的乳状液体。它可在常温下固化配制使用方便，具有良好的粘结强度。粘接层有较好的韧性和耐久性，而且无毒

胶粘剂是 一种能在两个物体的表面 间形成薄膜并能把它们紧 密地胶接起来的材料。广泛 用于装饰材料和特种功能材料的安装施工、混凝土裂缝的修补，它已成为当前建 筑材料中一个重要的组成部分。 胶粘剂的品种很多，性能各异。根据胶粘剂所用粘结料的性质 来分，胶粘剂可分为： 建筑用胶粘剂必须具备以下条件：有充分浸润被粘物表面的流 动性；不易老化、性质不易变化；硬化速度与粘性易调整；胀缩小；粘结强度高。 12.2.1 胶粘剂的组成 1）粘料 粘料即粘合物质，是胶粘剂的基本组分，它是决定胶粘剂粘接 性能的主要材料。常见的粘料类型有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶及混合 型粘料。 2）硬化剂（和催化剂） 硬化剂的加入是为使某些线型高分子化合物与它交联成体型结 构。有些情况下，胶粘剂中加入催化剂（有时为促进剂、硫化剂）可以加速高分 子化合物的硬化过程， 3）填料 可降低胶粘剂的成本改善胶粘剂的性肥：使其粘度增大，减少 收缩性，并可提高强度以及耐热性。 4）其他附加剂 按胶粘剂特殊要求，可掺加增塑剂、防霉剂、防腐剂、稳定剂 等， 12.2.2 建筑中常用的胶粘剂 1）聚醋酸乙烯乳胶 聚醋酸乙烯乳胶俗称白胶水，是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯， 再经乳液聚合而成的一种乳白色、具有酯类芳香的乳状液体。它可在常温下固化， 配制使用方便，具有良好的粘结强度。粘接层有较好的韧性和耐久性，而且无毒

无味、快干、耐老化、耐油，施工安全、简易等特性，但聚醋酸乙烯乳胶价格较贵，在耐水与耐热性不佳、易蠕变等缺点。这胶粘剂广泛用于粘贴各种墙纸、木质或塑料地板以及粘陶瓷饰面材料：还可用作水泥增强剂等。2）环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂俗称“万能胶”，是以环氧树脂为主要原料，掺加适量硬化剂、增塑剂、填料和稀释剂等配制而成。环氧树脂是含有环氧基的线型刘分子化合物，它与不同的硬化剂作用后，能形成体型结构，并对各种材料具有优良的粘附力和粘接强度。环氧树脂胶粘剂具有粘结强度高、韧性好、耐酸碱、耐水及化学稳定性好等特点，它对金属、木材、玻璃、硬塑料、陶瓷、皮革、纤维材料和混凝土都有很高的粘结力。3）聚氨酯胶粘剂它是以多异氰酸酯或聚氨基甲酸酯（简称聚酯）为基料的胶粘剂。聚氨酯是一种能在室温下固化的胶粘剂，具粘结力强，胶膜柔软，耐溶剂，耐油，耐水，耐酸，耐震等特点。它主要对纸张、木材、玻璃、金属（钢、铝等）塑料等材料具有良好的粘结力。在建筑工程中，主要用以粘接塑料、木材、皮革等，特别适用防水、耐酸、耐碱的工程中。4）氯丁橡胶胶粘剂这种胶是以氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、填料及辅助剂等混炼后溶于溶剂而成。它对于水、油、弱酸、弱碱和醇类等均有良好抵抗力，可在-50℃~+80℃下使用，但易徐变及老化，经改性后可用作金属与非金属结构粘接。建筑工程中常用于水泥砂浆地面或墙面粘贴橡胶和塑料制品

无味、快干、耐老化、耐油，施工安全、简易等特性，但聚醋酸乙烯乳胶价格较 贵，在耐水与耐热性不佳、易蠕变等缺点。 这胶粘剂广泛用于粘贴各种墙纸、木质或塑料地板以及粘陶瓷 饰面材料；还可用作水泥增强剂等。 2）环氧树脂胶粘剂 环氧树脂胶粘剂俗称“万能胶”，是以环氧树脂为主要原料， 掺加适量硬化剂、增塑剂、填料和稀释剂等配制而成。环氧树脂是含有环氧基的 线型刘分子化合物，它与不同的硬化剂作用后，能形成体型结构，并对各种材料 具有优良的粘附力和粘接强度。 环氧树脂胶粘剂具有粘结强度高、韧性好、耐酸碱、耐水及化 学稳定性好等特点，它对金属、木材、玻璃、硬塑料、陶瓷、皮革、纤维材料和 混凝土都有很高的粘结力。 3）聚氨酯胶粘剂 它是以多异氰酸酯或聚氨基甲酸酯（简称聚酯）为基料的胶粘 剂。聚氨酯是一种能在室温下固化的胶粘剂，具粘结力强，胶膜柔软，耐溶剂， 耐油，耐水，耐酸，耐震等特点。 它主要对纸张、木材、玻璃、金属（钢、铝等）塑料等材料具 有良好的粘结力。在建筑工程中，主要用以粘接塑料、木材、皮革等，特别适用 于防水、耐酸、耐碱的工程中。 4）氯丁橡胶胶粘剂 这种胶是以氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、填料及辅助剂等混炼 后溶于溶剂而成。它对于水、油、弱酸、弱碱和醇类等均有良好抵抗力，可在 -50℃~+80℃下使用，但易徐变及老化，经改性后可用作金属与非金属结构粘接。 建筑工程中常用于水泥砂浆地面或墙面粘贴橡胶和塑料制品