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1、第九章合成高分子材料第九章合成高分子材料第1页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识高分子化合物的定义高分子化合物的定义高分子化合物是由千万个原子彼此以共价键连接的大分子化合物，高分子化合物是由千万个原子彼此以共价键连接的大分子化合物，其相对分子量一般在其相对分子量一般在104以上，通常指高聚物或聚合物。虽然它的分子量以上，通常指高聚物或聚合物。虽然它的分子量很大，但其化学组成却比较简单，一个大分子往往是由许多相同的、简单很大，但其化学组成却比较简单，一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的。的结构单元通过共价键
2、重复连接而成的。高分子化合物的分子结构高分子化合物的分子结构高分子化合物是由不同结构层次的分子有规律地排列、堆砌而成的。高分子化合物是由不同结构层次的分子有规律地排列、堆砌而成的。按分子几何结构形态来分，可分为线型、支链型和体型三种。按分子几何结构形态来分，可分为线型、支链型和体型三种。下一页返回第2页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识线型线型线型高聚物的分子为线状长链分子，大多数呈卷曲状，由于高分子链之间线型高聚物的分子为线状长链分子，大多数呈卷曲状，由于高分子链之间的范德华力很微弱，使分子容易相互滑动，在适当的溶剂中能溶解，溶解的范
3、德华力很微弱，使分子容易相互滑动，在适当的溶剂中能溶解，溶解后的溶液钻度很大。后的溶液钻度很大。线型高聚物具有良好的弹性、塑性、柔顺性，还有一定的强度，但硬度小。线型高聚物具有良好的弹性、塑性、柔顺性，还有一定的强度，但硬度小。支链型支链型支链型高聚物的分子在主链上带有比主链短的支链。它可以溶解支链型高聚物的分子在主链上带有比主链短的支链。它可以溶解和熔融，但当支链的支化程度和支链的长短不同时，会影响高聚和熔融，但当支链的支化程度和支链的长短不同时，会影响高聚物的性能。物的性能。下一页返回上一页第3页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识体
4、型体型体型高聚物的分子，是由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形体型高聚物的分子，是由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成的，呈空间网状结构。它不能溶解于任何溶剂，最多只能溶胀。成的，呈空间网状结构。它不能溶解于任何溶剂，最多只能溶胀。加热后不软化，也不能流动，加工时只能一次塑制。热固性树脂属加热后不软化，也不能流动，加工时只能一次塑制。热固性树脂属于体型高聚物。于体型高聚物。高分子化合物的反应类型高分子化合物的反应类型高分子化合物是由不饱和的低分子化合物高分子化合物是由不饱和的低分子化合物(称为单体称为单体)聚合或含两个聚合或含两个及两个以上官能团的分子间缩合而成的。其反应类型有加聚反应和
5、及两个以上官能团的分子间缩合而成的。其反应类型有加聚反应和缩聚反应。缩聚反应。下一页上一页返回第4页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识加聚反应加聚反应加聚反应是由许多相同或不同的低分子化合物，在加热或催化剂的作用加聚反应是由许多相同或不同的低分子化合物，在加热或催化剂的作用下，相互加合成高聚物而不析出低分子副产物的反应。其生成物称为加下，相互加合成高聚物而不析出低分子副产物的反应。其生成物称为加聚物聚物(也称加聚树脂也称加聚树脂)。加聚物具有与单体类似的组成结构。加聚物具有与单体类似的组成结构。缩聚反应缩聚反应缩聚反应是由许多相同或不同
6、的低分子化合物，在加热或催化剂的作用缩聚反应是由许多相同或不同的低分子化合物，在加热或催化剂的作用下，相互结合成高聚物并析出水、氨、醇等低分子副产物的反应。其生下，相互结合成高聚物并析出水、氨、醇等低分子副产物的反应。其生成物称为缩聚物成物称为缩聚物(也称缩合树脂也称缩合树脂)。缩聚物的组成与单体完全不同。缩聚物的组成与单体完全不同。下一页上一页返回第5页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识高分子化合物的分类及主要性质高分子化合物的分类及主要性质高分子化合物的分类高分子化合物的分类高分子化合物的分类方法很多，常见的有以下几种高分子化合物的
7、分类方法很多，常见的有以下几种:按分子链的几何形状。高分子化合物按其链节按分子链的几何形状。高分子化合物按其链节(碳原子之间的结合形式碳原子之间的结合形式)在在空间排列的几何形状，可分为线型结构、支链型结构和体型结构空间排列的几何形状，可分为线型结构、支链型结构和体型结构(或称网状或称网状型结构型结构)三种。三种。按合成方法。高分子化合物按其合成制备的方法分为加聚树脂和按合成方法。高分子化合物按其合成制备的方法分为加聚树脂和缩合树脂两类。缩合树脂两类。按受热时的性质。高分子化合物按其在热作用下所表现出来的性质按受热时的性质。高分子化合物按其在热作用下所表现出来的性质的不同，可分为热塑性聚合物和
8、热固性聚合物两种。的不同，可分为热塑性聚合物和热固性聚合物两种。下一页上一页返回第6页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识高分子化合物的主要性质高分子化合物的主要性质物理力学性质。物理力学性质。高分子化合物的密度小，导热性很小，是很好的轻质保温隔热材料。它的高分子化合物的密度小，导热性很小，是很好的轻质保温隔热材料。它的电绝缘性好，是极好的绝缘材料。它的比强度电绝缘性好，是极好的绝缘材料。它的比强度(材料强度与表观密度的比值材料强度与表观密度的比值)高，是极好的轻质高强材料。它的减震、消音性好，一般可制成隔热、隔高，是极好的轻质高强材料。
9、它的减震、消音性好，一般可制成隔热、隔声和抗震材料。声和抗震材料。化学及物理化学性质。化学及物理化学性质。老化。在光、热、大气作用下，高分子化合物的组成和结构发生老化。在光、热、大气作用下，高分子化合物的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、变脆或变化，致使其性质变化，如失去弹性、出现裂纹、变硬、变脆或变软、发钻失去原有的使用功能等，这种现象称为老化。变软、发钻失去原有的使用功能等，这种现象称为老化。下一页上一页返回第7页，共19页，编辑于2022年，星期二第一节高分子化合物的基本知识第一节高分子化合物的基本知识耐腐蚀性。一般的高分子化合物对侵蚀性化学物质耐腐蚀性。一
10、般的高分子化合物对侵蚀性化学物质(酸、碱、盐溶液酸、碱、盐溶液)及及蒸汽的作用具有较高的稳定性。但有些聚合物在有机溶液中会溶解或溶蒸汽的作用具有较高的稳定性。但有些聚合物在有机溶液中会溶解或溶胀，使几何形状和尺寸改变，性能恶化，使用时应注意。胀，使几何形状和尺寸改变，性能恶化，使用时应注意。可燃性及毒性。聚合物一般属于可燃的材料，但可燃性受其组成和可燃性及毒性。聚合物一般属于可燃的材料，但可燃性受其组成和结构的影响有很大差别。如聚苯乙烯遇明火会很快燃烧起来，而聚结构的影响有很大差别。如聚苯乙烯遇明火会很快燃烧起来，而聚氯乙烯则有自熄性，离开火焰会自动熄灭。一般液态状态的聚合物氯乙烯则有自熄性，
11、离开火焰会自动熄灭。一般液态状态的聚合物几乎全部有不同程度的毒性，而固化后的聚合物多半是无毒的。几乎全部有不同程度的毒性，而固化后的聚合物多半是无毒的。上一页返回第8页，共19页，编辑于2022年，星期二第二节建筑塑料第二节建筑塑料建筑塑料的基本组成建筑塑料的基本组成建筑塑料根据组成材料种类的多少，可分为单组分塑料和多组分塑料。单建筑塑料根据组成材料种类的多少，可分为单组分塑料和多组分塑料。单组分塑料基本上由一种树脂组成或加少量着色剂而制成。多数塑料则是多组分塑料基本上由一种树脂组成或加少量着色剂而制成。多数塑料则是多组分的，组成除树脂外，还含有各种添加剂，改变添加剂的品种和数量，组分的，组成
12、除树脂外，还含有各种添加剂，改变添加剂的品种和数量，则塑料性质也随之改变。则塑料性质也随之改变。合成树脂是塑料的主要组成材料，在塑料中起胶钻剂的作用，它合成树脂是塑料的主要组成材料，在塑料中起胶钻剂的作用，它不仅能自身胶结，还能将塑料中的其他组分牢固地胶结在一起成不仅能自身胶结，还能将塑料中的其他组分牢固地胶结在一起成为一个整体，使其具有加工成型的性能。为一个整体，使其具有加工成型的性能。下一页返回第9页，共19页，编辑于2022年，星期二第二节建筑塑料第二节建筑塑料为了改善塑料的某些性能，常加入一些添加剂。常用的有为了改善塑料的某些性能，常加入一些添加剂。常用的有:填料填料(填充料填充料)。
13、使用填料的日的是调节塑料的物理力学性能，如提。使用填料的日的是调节塑料的物理力学性能，如提高强度、硬度和耐热性，降低成本，扩大使用范围。加入不同的填高强度、硬度和耐热性，降低成本，扩大使用范围。加入不同的填料可以得到不同性质的塑料。料可以得到不同性质的塑料。增塑剂。使用增塑剂可以提高塑料成型时的流动性和可塑性，降低塑料增塑剂。使用增塑剂可以提高塑料成型时的流动性和可塑性，降低塑料的脆性和硬度，提高韧性和弹性。的脆性和硬度，提高韧性和弹性。固化剂固化剂(硬化剂硬化剂)。它的主要作用是使聚合物中的线型分子交联成体。它的主要作用是使聚合物中的线型分子交联成体型分子，从而使树脂具有热固性。型分子，从而
14、使树脂具有热固性。下一页上一页返回第10页，共19页，编辑于2022年，星期二第二节建筑塑料第二节建筑塑料建筑塑料的性质建筑塑料的性质塑料是具有可塑性的高分子材料，具有质轻、绝缘、耐腐、耐磨、绝热、塑料是具有可塑性的高分子材料，具有质轻、绝缘、耐腐、耐磨、绝热、隔声等优良性能，它与传统材料相比，具有以下优异性能隔声等优良性能，它与传统材料相比，具有以下优异性能:质轻、比强度高。质轻、比强度高。导热性低。导热性低。比强度高。比强度高。耐腐蚀性好。耐腐蚀性好。电绝缘性好。电绝缘性好。装饰性好。装饰性好。塑料的主要缺点是塑料的主要缺点是:耐热性低，耐火性差，易老化，弹性模量小耐热性低，耐火性差，易老
15、化，弹性模量小(刚度差刚度差)。上一页返回第11页，共19页，编辑于2022年，星期二第三节建筑涂料第三节建筑涂料建筑涂料的主要技术性能建筑涂料的主要技术性能建筑涂料对建筑物的功能主要表现在保护和装饰两个方面，因此建筑涂料对建筑物的功能主要表现在保护和装饰两个方面，因此建筑涂料及其涂饰施下后所形成的涂膜均应满足一定的技术性能建筑涂料及其涂饰施下后所形成的涂膜均应满足一定的技术性能要求。要求。涂料的主要技术性能要求涂料的主要技术性能要求涂料的主要技术性能要求有涂料的主要技术性能要求有:在容器中的状态、黍占度、含固量、细度、在容器中的状态、黍占度、含固量、细度、干燥时间、最低成膜温度等。干燥时间、
16、最低成膜温度等。涂膜的主要技术性能要求涂膜的主要技术性能要求涂膜的技术性能包括物理力学性能和化学性能，主要有涂膜颜色、遮盖涂膜的技术性能包括物理力学性能和化学性能，主要有涂膜颜色、遮盖力、附着力、结强度、黏耐冻融性、耐污染性、耐候性、耐水性、耐碱力、附着力、结强度、黏耐冻融性、耐污染性、耐候性、耐水性、耐碱性及耐刷洗性等性及耐刷洗性等下一页返回第12页，共19页，编辑于2022年，星期二第三节建筑涂料第三节建筑涂料其他特殊功能其他特殊功能建筑涂料除厂具有保护、装饰功能外，一些涂料还具有各自的特殊功能，进建筑涂料除厂具有保护、装饰功能外，一些涂料还具有各自的特殊功能，进一步适应各种特殊使用的需要
17、，如防水、防火、吸声隔声、隔热保温、防辐一步适应各种特殊使用的需要，如防水、防火、吸声隔声、隔热保温、防辐射等。射等。建筑涂料的组成建筑涂料的组成组成建筑涂料的各原料成分，按其所起作用可分为主要成膜物质组成建筑涂料的各原料成分，按其所起作用可分为主要成膜物质(又称胶钻剂或固着剂又称胶钻剂或固着剂)、次要成膜物质和辅助成膜物质。、次要成膜物质和辅助成膜物质。常用建筑涂料常用建筑涂料常用建筑涂料是指具有装饰功能和保护功能的一般建筑涂料。主要适用常用建筑涂料是指具有装饰功能和保护功能的一般建筑涂料。主要适用于建筑工程中的室内外墙柱面、顶棚、楼地面等部位，并且适用于各种于建筑工程中的室内外墙柱面、顶棚
18、、楼地面等部位，并且适用于各种基体，如混凝土、抹灰层、石膏板、金属和术材等表面涂装。基体，如混凝土、抹灰层、石膏板、金属和术材等表面涂装。下一页上一页返回第13页，共19页，编辑于2022年，星期二第三节建筑涂料第三节建筑涂料特种建筑涂料特种建筑涂料特种建筑涂料又称功能性建筑涂料，这类涂料某一方面的功能特别显著，特种建筑涂料又称功能性建筑涂料，这类涂料某一方面的功能特别显著，如防水、防火、防霉、防腐、隔热和隔声等。如防水、防火、防霉、防腐、隔热和隔声等。特种建筑涂料的品种有防水涂料、防火涂料、防霉涂料、防结露涂特种建筑涂料的品种有防水涂料、防火涂料、防霉涂料、防结露涂料、防辐射涂料、防虫涂料、
19、隔热涂料和吸声涂料等。料、防辐射涂料、防虫涂料、隔热涂料和吸声涂料等。上一页返回第14页，共19页，编辑于2022年，星期二第四节建筑胶黏剂第四节建筑胶黏剂胶黏剂的组成与分类胶黏剂的组成与分类胶黏剂的组成胶黏剂的组成目前使用的合成胶黏剂，大多数是由多种组分物质组成，主要由胶料、目前使用的合成胶黏剂，大多数是由多种组分物质组成，主要由胶料、固化剂、填料和稀释剂等组成。固化剂、填料和稀释剂等组成。胶料是胶钻剂的基本组分，它是由一种或几种聚合物配制而成的，对胶料是胶钻剂的基本组分，它是由一种或几种聚合物配制而成的，对胶黏剂的性能胶黏剂的性能(胶钻强度、耐热性、韧性、耐老化等胶钻强度、耐热性、韧性、耐
20、老化等)起决定性作用，起决定性作用，固化剂可以增加胶层的内聚强度，它的种类和用量直接影响胶钻固化剂可以增加胶层的内聚强度，它的种类和用量直接影响胶钻剂的使用性质和工艺性能，剂的使用性质和工艺性能，填料的加入可以改善胶钻剂的性能，如提高强度、提高耐热性等填料的加入可以改善胶钻剂的性能，如提高强度、提高耐热性等稀释剂用于溶解和调节胶钻剂的钻度。主要有环氧丙烷、丙酮等。稀释剂用于溶解和调节胶钻剂的钻度。主要有环氧丙烷、丙酮等。下一页返回第15页，共19页，编辑于2022年，星期二第四节建筑胶黏剂第四节建筑胶黏剂胶黏剂的分类胶黏剂的分类胶钻剂品种繁多，分类方法较多。胶钻剂品种繁多，分类方法较多。最为常
21、见的是按基料组成成分分类，如最为常见的是按基料组成成分分类，如表表9-2所示所示按强度特性分类。按强度特性分类。按强度特性不同，胶黏剂可分为按强度特性不同，胶黏剂可分为:结构胶黏剂结构胶黏剂:结构胶钻剂的胶结强度较高，至少与被胶结物本身的材料结构胶钻剂的胶结强度较高，至少与被胶结物本身的材料强度相当，同时对耐油、耐热和耐水性等都有较高的要求。强度相当，同时对耐油、耐热和耐水性等都有较高的要求。非结构胶黏剂非结构胶黏剂:非结构胶黏剂要求有一定的强度，但不承受较大的力，只起非结构胶黏剂要求有一定的强度，但不承受较大的力，只起定位作用。定位作用。次结构胶黏剂次结构胶黏剂:次结构胶钻剂又称准结构胶钻剂
22、，其物理力学性次结构胶钻剂又称准结构胶钻剂，其物理力学性能介于结构型与非结构型胶黏剂之间。能介于结构型与非结构型胶黏剂之间。按固化条件分类。按固化条件分类。按固化条件的不同，胶劲剂可分为溶剂型、反应型和热熔型。按固化条件的不同，胶劲剂可分为溶剂型、反应型和热熔型。下一页上一页返回第16页，共19页，编辑于2022年，星期二第四节建筑胶黏剂第四节建筑胶黏剂常用胶黏剂常用胶黏剂选择胶钻剂的基本原则有以下几方面选择胶钻剂的基本原则有以下几方面:了解钻结材料的品种和特性了解钻结材料的品种和特性了解钻结材料的使用要求和应用环境。了解钻结材料的使用要求和应用环境。了解粘接的工艺性。了解粘接的工艺性。了解胶
23、黏剂组分的毒性。了解胶黏剂组分的毒性。了解胶钻剂的价格和来源难易。了解胶钻剂的价格和来源难易。下一页上一页返回第17页，共19页，编辑于2022年，星期二第四节建筑胶黏剂第四节建筑胶黏剂为了提高胶黏剂在工程中的黏结强度，满足工程需要，使用胶黏剂粘接时应为了提高胶黏剂在工程中的黏结强度，满足工程需要，使用胶黏剂粘接时应注意：注意：粘接界面要清洗干净，彻底清除被粘接物表面上的水分、油污、锈蚀粘接界面要清洗干净，彻底清除被粘接物表面上的水分、油污、锈蚀和漆皮等附着物。和漆皮等附着物。胶层要匀薄。大多数胶钻剂的胶接强度随胶层厚度增加而降低。胶层要匀薄。大多数胶钻剂的胶接强度随胶层厚度增加而降低。胶层薄
24、，胶面上的黏附力起主要作用，而黏附力往往大于内聚力，胶层薄，胶面上的黏附力起主要作用，而黏附力往往大于内聚力，同时胶层产生裂纹和缺陷的概率变小，胶接强度就高。但胶层过同时胶层产生裂纹和缺陷的概率变小，胶接强度就高。但胶层过薄，易产生缺胶，更影响胶接强度。薄，易产生缺胶，更影响胶接强度。晾置时间要充分。对含有稀释剂的胶钻剂，胶接前一定要晾置，晾置时间要充分。对含有稀释剂的胶钻剂，胶接前一定要晾置，使稀释剂充分挥发，否则在胶层内会产生气孔和疏松现象，影响使稀释剂充分挥发，否则在胶层内会产生气孔和疏松现象，影响胶接强度。胶接强度。固化要完全。胶钻剂中的固化一般需要一定压力、温度和时间。固化要完全。胶钻剂中的固化一般需要一定压力、温度和时间。加一定的压力有利于胶液的流动和湿润，保证胶层的均匀和致密，加一定的压力有利于胶液的流动和湿润，保证胶层的均匀和致密，使气泡从胶层中挤出。温度是固化的主要条件使气泡从胶层中挤出。温度是固化的主要条件上一页返回第18页，共19页，编辑于2022年，星期二表表9-2胶黏剂按基料组成成分分类胶黏剂按基料组成成分分类返回第19页，共19页，编辑于2022年，星期二