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第12章 合成高分子材料
12.1 合成高分子材料概述
12.2 合成树脂与合成橡胶
12.3 高分子材料在混凝土工程中的应用
12.4 工程用塑料
12.5 工程用胶黏剂
12.1　合成高分子材料概述
　　12.1.1　高分子材料聚合物的概念
　　高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大。一个大分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成。例如，聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成，如图12.1所示：
图12.1　聚氯乙烯分子
这种结构很长的大分子称为“分子链”，是重复的结构单元。因为由重复连接而成的线型大分子像一条链子，故称重复结构单元为“链节”，而同一结构单元的重复次数?n?则称之为“聚合度”。聚合度可由几百至几千。聚合物的分子量则是重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。
12.1.2　合成高分子聚合物的制备（合成方法）
　　合成高分子化合物是由不饱和的低分子化合物（称为单体）聚合而成。常用的聚合方法有加成聚合和缩合聚合两种。
　　1.加成聚合
　　加成聚合反应是由许多相同或不相同的单体（通常为烯类），在加热或催化剂的作用下产生连锁反应，各单体分子中的双键打开，并互相连接起来成为高聚物。所生成的高聚物具有和单体类似的组成结构，其中n代表单体的数目，称为聚合度，聚合度愈高，分子量愈大。加成聚合反应的特点是反应过程中不产生副产物，如图12.2所示。
图12.2　乙烯加成聚合反应
加聚反应生成的高分子化合物称聚合树脂，它们多在原始单体名称前冠以“聚”字命名。土木工程中常用的聚合树脂有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氯乙烯等。
　　2.缩合聚合
　　缩合聚合反应是由一种或多种单体，在加热和催化剂的作用下，逐步相互结合成高聚物，并同时析出水、氨、醇等副产物（低分子化合物）。缩合反应生成物的组成与原始单体完全不同。如苯酚和甲醛两种单体经缩合反应得到酚醛树脂：
（n＋1）C6H5OH＋nCH2O→nH［C6H3(OH)2］C6H4OH＋nH2O
苯酚 甲醛 酚醛树脂
　　缩合反应生成的高分子化合物称缩合树脂。缩合树脂多在原始单体名称后加上“树脂”两字命名。土木工程中常用的缩合树脂有：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂及有机硅树脂等。为了使高分子化合物具有特定的工程性能，高分子材料在形成时，通常还需加入一定量的助剂，助剂是一种能在一定程度上改进合成材料的成型加工性能和使用性能，而不明显地影响高分子结构的物质。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。
12.1.3　高分子材料聚合物的分类
　　1.按聚合反应类型分类
　　按合成高聚物时化学反应类型不同，可将高聚物划分为加聚树脂及缩聚树脂两大类。
　　(1)加聚树脂又称聚合树脂，是由含有不饱和键的低分子化合物（称为单体），经加聚反应而得。加聚反应过程无副产品，加聚树脂的化学组成与单体的化学组成基本相同。
　　(2)缩聚树脂又称缩合树脂，一般由两种或两种以上含有官能团的单体经缩合反应而得。缩合反应过程中有副产品——低分子化合物出现，缩聚树脂的化学组成与单体的化学组成完全不同。
　　2.按聚合物的热行为分类
　　根据聚合物在受热作用时所表现出来的性质，即根据聚合物的热行为，可将聚合物划分为热塑性树脂和热固性树脂两类。
　　热塑性树脂是指具有受热软化，冷却后硬化的性能，而且在此过程中不发生任何化学变化，并可反复改变状态的一类聚合物。这种具有热塑性的树脂其分子结构多为线型，包括所有的加聚聚合物和部分缩聚聚合物。
　　热固性树脂是指在加热成型过程中发生软化，并发生化学反应致使相邻的分子相互交联而逐渐硬化，但在加热成型之后，不再因受热而软化或熔融的类聚合物。换句话说，热固性树脂的特点是其成型过程具有不可逆转的特性。此类聚合物的分子结构为体型，包括绝大部分的缩聚聚合物。
12.2　合成树脂与合成橡胶
12.2.1　合成树脂
　　1．热塑性树脂
　　(1)聚乙烯（PE）。
　　聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，按合成时的压力分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯又称低密度聚乙烯，分子量较小，支链较多，结晶度低，质地柔软。低压聚乙烯又称高密度聚乙烯，其分子量较大，支链较少，结晶度较高，质地较坚硬。
　　聚乙烯具有良好的化学稳定性及耐低温性，强度较高，吸水性和透水性很低，无毒，密度小，易加工，但耐热性较差，且易燃烧。聚乙烯主要用于生产防水材料（薄膜、卷材等）、给排水管材（冷水）、电绝缘材料、水箱和卫生洁具等。
　　（2）聚氯乙烯（PVC）。
　　聚氯乙烯是建筑材料中应用最为普遍的聚合物之一。在室温条件下，聚氯乙烯树脂是无色、半透明、坚硬而性脆的聚合物。但通过加入适当的增塑剂和添加剂，便可制得软硬和透明程度不同、色调各异的聚氯乙烯制品。
　　聚氯乙烯的机械强度较高，化学稳定性好，具有优异的抗风化性能及良好的抗腐蚀性，但耐热性较差，使用温度范围一般为-15℃~55℃。
　　硬质聚氯乙烯主要用作天沟、落水管、外墙覆面板、天窗及给排水管。软质聚氯乙烯常加工为片材、板材、型材等，如卷材地板、块状地板、壁纸、防水卷材和止水带等。
　　(3)聚苯乙烯（PS）。
　　聚苯乙烯为无色透明树脂，易于着色，易于加工成型，耐水、耐光、耐腐蚀，绝热性好。但其性脆，耐热性差（不超过80℃），并且易燃。
　　聚苯乙烯在建筑中主要用于制作泡沫塑料，其隔热保温性能优异。此外，聚苯乙烯也常用于涂料和防水薄膜的生产。
　　（4）聚丙烯（PP）。
　　聚丙烯为白色蜡状体，密度较小，约为（0.90~0.91）g/cm3；其耐热性好（使用温度可达110℃~120℃），抗拉强度较高，刚度较好，硬度高，耐磨性好，但耐低温性差，易燃烧，离火后不能自熄。聚丙烯制品较聚乙烯制品坚硬，因此，聚丙烯常用于制作管材、装饰板材、卫生洁具及各种建筑小五金件。
　　（5）聚醋酸乙烯酯（PVAC）。
　　聚醋酸乙烯酯在习惯上称为聚醋酸乙烯。这种聚合物的耐水性差，但黏结性能好。在建筑上聚醋酸乙烯被广泛应用于胶黏剂、涂料、油灰、胶泥等的制作之中。
　　（6）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
　　聚甲基丙烯酸甲酯具有较好的弹性、韧性及耐低温性。其抗冲击强度较高，并具有极高的透光性。因此，广泛地用于制造有机玻璃。在建筑上则广泛地用于各种具有采光要求的围护结构中，以适当方式对其增强后，也可用于制作透明管材及其他建筑制品。
　　（7）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
　　丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是丙烯腈(A)、丁二烯(B)及苯乙烯(S)的共聚物，简称ABS共聚物或ABS树脂。其具有聚苯乙烯的良好加工性，聚丁二烯的高韧性和弹性，聚丙烯腈的高化学稳定性和表面硬度等。
　　ABS树脂为不透明树脂，具有较高的冲击韧性，且在低温下其韧性也不明显降低，耐热性高于聚苯乙烯。ABS树脂主要用于生产压有花纹图案的塑料装饰板和管材等。
　　（8）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）。
　　苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物是苯乙烯(S)和丁二烯(B)的三嵌段共聚物（由化学结构不同的较短的聚合链段交替结合而成的线型共聚物称为嵌段共聚物）。SBS树脂为线型分子，是具有高弹性、高抗拉强度、高伸长率和高耐磨性的透明体，属于热塑性弹性体。
　　SBS树脂在建筑上主要用于沥青的改性。
　　2．热固性树脂
　　（1）酚醛树脂（PF）。
　　酚醛树脂具有良好的耐热、耐湿、耐化学侵蚀性能，并具有优异的电绝缘性能。在机械性能上，表现为硬而脆，故一般很少单独作为塑料使用。此外酚醛树脂的颜色深暗，装饰性差。
　　酚醛树脂除广泛用于制作各种电器制品外，在建筑上，主要用于制造各种层压板和玻璃纤维增强材料，以及防水涂料、木结构用胶等。
　　（2）脲醛树脂（UF）。
　　脲醛树脂是目前各种合成树脂中价格最低的一种树脂，其性能与酚醛树脂基本相仿，但耐热性和耐水性差。脲醛树脂着色性好，黏结强度比较高，而且固化以后相当坚固，表面光洁如玉，有“电玉”之称。
　　脲醛树脂主要用于生产木丝板、胶合板、层压板等。经发泡处理后，可制得一种硬泡沫塑料，用作填充性绝缘材料。经过改性处理的脲醛树脂还可用于制造涂料、胶黏剂等。
　　（3）不饱和聚酯树脂(UP)。
　　不饱和聚酯树脂的透光率高，化学稳定性好，机械强度高，抗老化性及耐热性好，并且可在室温下成型固化。但固化时收缩大（一般为7%~8%），不耐浓酸和浓碱的侵蚀。
　　不饱和聚酯树脂多以液态低聚物形式存在，被广泛地用于涂料、玻璃纤维增强塑料，以及聚合物混凝土的胶结料中。
　　（4）环氧树脂（EP）。
　　环氧树脂实际上是线型聚合物，但由于环氧树脂固化后交联为网状结构，故将其归入热固性树脂之中，环氧树脂化学稳定性好（尤其以耐碱性突出），对极性表面或金属表面具有非常好的黏结性，且涂膜柔韧。此外，环氧树脂还具有良好的电绝缘性、耐磨性和较小的固化收缩量。
　　环氧树脂被广泛地应用于涂料、胶黏剂、玻璃纤维增强材料及各种层压和浇筑制品中。在建筑上，环氧树脂还用于制备聚合物混凝土，以及用于修补和维护混凝土结构。
　　（5）有机硅树脂(Si)。
　　分子主链结构为硅氧链（—Si—O—）的树脂称为有机硅树脂，亦称聚硅氧烷、聚硅醚、硅树脂等。有机硅树脂耐热性高（400℃~500℃），耐寒性及化学稳定性好，有优良的防水、抗老化和电绝缘性能。有机硅树脂的另一个重要优点是能够与硅酸盐类材料很好地结合，这一特点，使得其作为一种特殊高分子材料而被广泛应用。
　　有机硅树脂主要用于层压塑料和防水材料。在各种有机硅树脂中，硅酮在建筑方面最具实际意义，且发展迅速，被广泛地应用于涂料、胶黏剂及弹性嵌缝材料中。
12.2.2　合成橡胶
　　1．橡胶的概念及其分类
　　1)橡胶的概念
　　橡胶是一种在室温下具有高弹性的高分子材料，其主要特点是：在-50℃~150℃范围内能保持其极为优异的弹性，即在外力作用下的变形量可以达到百分之几百，并且外力取消后，变形可完全恢复但不符合胡克定律。此外，橡胶还具有良好的抗拉强度、耐疲劳强度及良好的不透水性、不透气性、耐酸碱腐蚀性和电绝缘性等。由于橡胶具有上述良好的综合性能，故在建筑工程中被广泛用作防水卷材及密封材料等。
　　2)橡胶的分类
　　橡胶按其来源，可以分为天然橡胶、合成橡胶及再生橡胶三大类。
　　(1）天然橡胶。
　　天然橡胶是由橡胶类植物（如橡胶树）所得的胶乳经适当加工而成。其密度为（0.9~0.93）g/cm3，软化温度为130℃~140℃，熔融温度为220℃，分解温度为270℃。天然橡胶在常温下具有很高的弹性，且有良好的耐磨耗性能。目前，尚没有一种合成橡胶在综合性能方面优于天然橡胶。
　　（2）合成橡胶。
　　合成橡胶是以石油、天然气、木材等为原料制成各种单体，然后再以人工合成的方法制成人造橡胶。因此，合成橡胶是具有橡胶特性的一类聚合物。
　　（3）再生橡胶。
　　再生橡胶，或称为再生胶，是将废旧橡胶制品或橡胶制品生产中的下脚料经机械加工、化学及高温处理后所制得的、具有生橡胶某些特性的橡胶材料。这种再生橡胶由于再生处理的氧化解聚作用而获得一定的塑性和黏性，它作为生橡胶的代用品用于橡胶制品生产中，可以节约生橡胶、降低成本，而且对改善工艺条件、提高产品质量也有益处。
　　2.常用合成橡胶
　　（1）氯丁橡胶。
　　氯丁橡胶是由氯丁二烯单体聚合而成的弹性体，为浅黄色或棕褐色。这种橡胶的原料来源广泛，其抗拉强度较高，透气性、耐磨性较好，硫化后不易老化，耐油、耐热、耐臭氧、耐酸碱腐蚀性好，黏结力较强，难燃，脆化温度为-35℃~-55℃，密度为1.23g/cm3。但是，这种橡胶对浓硫酸及浓硝酸的抵抗力较差，且电绝缘性也较差。
　　在建筑上，氯丁橡胶被广泛地用于胶黏剂、门窗密封条、胶带等。
　　（2）三元乙丙橡胶。
　　三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯、二烯炔（如双环戊二烯）共聚而得的弹性体。由于双键在侧链上，受臭氧和紫外线作用时主链结构不受影响，因而三元乙丙橡胶的耐候性很好。该橡胶具有优良的耐热性、耐低温性、抗撕裂性、耐化学腐蚀性、电绝缘性、弹性和着色性。此外，该橡胶密度小，仅为（0.86~0.87）g/cm3。
12.3　高分子材料在混凝土工程中的应用
　　1.聚合物浸渍混凝土
　　聚合物浸渍混凝土是已硬化的混凝土（基材）经干燥后浸入有机单体，用加热或辐射等方法使混凝土孔隙内的单体聚合而成的一种混凝土。
　　聚合物浸渍混凝土由于聚合浸渍充盈了混凝土的毛细管孔和微裂缝所组成孔隙系统，改变了混凝土的孔结构。因而使其物理力学性能得到了明显的改善。一般情况下，聚合物浸渍混凝土的抗压强度为普通混凝土的(3～4)倍；抗拉强度提高约3倍；抗弯强度提高约(2～3)倍；弹性模量提高约1倍；抗冲击强度提高约0.7倍。此外，徐变大大减少，抗冻性、耐酸和耐碱等性能也都有很大改善。主要缺点是耐热性较差，高温时聚合物易分解。
　　2.聚合物混凝土
　　聚合物混凝土是以聚合物（或单体）和水泥共同起胶结作用的一种混凝土。其生产工艺与聚合物浸渍混凝土不同，是在拌和混凝土混合料时将聚合物（或单体）掺入的。因此，生产工艺简单，与普通混凝土相似，便于现场使用。
　　硬化后的聚合物混凝土与普通混凝土（未掺入聚合物的相同组成混凝土）相比较，在技术性能上有下列特点：
　　（1）抗弯、抗拉强度高。掺加聚合物后，混凝土的抗压、抗拉和抗弯强度均得到提高，特别是抗弯、抗拉强度提高更为明显。
　　（2）冲击韧性好。掺加聚合物后混凝土的脆性降低，柔韧性增加，因而抗冲击能力也有明显的提高，这对作为承受动荷载的结构、路面和桥梁用混凝土是非常有利的。
　　（3）耐久性好。聚合物在混凝土中能起到阻水和填充孔隙的作用，因而可以提高混凝土的耐水性、抗冻性和耐久性。
　　3.聚合物胶结混凝土（或树脂混凝土）
　　聚合物胶结混凝土是完全以聚合物为胶结材料的混凝土，常用的聚合物为各种树脂或单体，所以亦称“树脂混凝土”。
　　聚合物混凝土有以下特点：
　　（1）表观密度小。由于聚合物的密度较水泥的密度小，所以聚合物混凝土的表观密度亦较小。通常在（2000~2200）kg/cm3之间，如采用轻骨料配制混凝土更能减小结构断面和增大跨度，达到轻质高强的要求。
　　（2）力学强度高。高聚合物混凝土与基准水泥混凝土相比，不论抗压、抗拉或抗折强度都有显著的提高。特别是抗拉和抗折强度尤其突出。
　　（3）结构密实。由于聚合物不仅可填密集料间的空隙，而且可浸填集料的空隙，使混凝土的结构密度增大，提高了混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性。
　　具有许多优良技术性能的聚合物混凝土，除应用于特殊要求的土木工程结构外，也经常用于修补工程。
12.4　工程用塑料
12.4.1　塑料的分类
　　塑料可分为单组分塑料和多组分塑料。单组分塑料仅含合成树脂，如有机玻璃就是由一种被称为聚甲基丙烯酸甲酯的合成树脂组成。多组分塑料除含有合成树脂外，还含有填充料、增塑剂、固化剂、着色剂、稳定剂及其他添加剂。建筑上常用的塑料制品一般都属于多组分塑料。
　　按组成塑料的基本材料——合成树脂的热行为（热塑性树脂和热固性树脂）不同，塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两类。热塑性塑料经加热成型，冷却硬化后，再经加热还具有可塑性，即塑化和硬化过程是可逆的。热固性塑料经初次加热成型，冷却硬化后，再经加热则不再软化和产生塑性，即塑化和硬化过程是不可逆的。
12.4.2　塑料的基本组成
　　1.填充料
　　填充料又称为填料、填充剂或体质颜料，其种类很多。按其外观形状特征，可将其分为粉状填料、纤维状填料和片状填料三类。一般来说，粉状填料有助于提高塑料的热稳定性，降低可燃性，而片状和纤维状填料则可明显提高塑料的抗拉强度、抗磨强度和大气稳定性等。
　　因为填料一般都比合成树脂便宜得多，故填料的主要作用是降低塑料成本。填料的另一重要作用是提高塑料的强度、硬度和耐热性，并减少塑料制品固化时的收缩量。
　　常用的填料主要有木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、铝粉、炭黑及玻璃纤维等。而塑料中的气孔，也可视为一种特殊填料。
　　2.增塑剂
　　增塑剂可降低树脂的黏流态温度Tf，使树脂具有较大可塑性以利于塑料的加工。少量的增塑剂还可降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有较好的柔韧性。增塑剂通常是具有低蒸气压和低分子量的不易挥发的固体或液体有机物，主要为酯类和酮类。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯、磷酸二甲酚酯、磷酸二辛脂、环氧大豆油、樟脑?油等。
　　3.稳定剂
　　许多塑料制品在成型加工和使用过程中，由于受热、光、氧的作用，过早地发生降解、氧化断链及交联等现象，使塑料性能变坏。为了稳定塑料制品的质量，延长使用寿命，通常要加入各种稳定剂，如抗氧剂（酚类化合物等）、光屏蔽剂（炭黑等）、紫外光吸收剂（2-羟基二苯甲酮、水杨酸苯酯等）及热稳定剂（硬脂酸铝、三盐基亚磷酸铅等）。
　　4．固化剂
　　固化剂又称为硬化剂或熟化剂。其主要作用是使某些合成树脂的线型结构交联成体型结构，从而使树脂具有热固性。不同品种的树脂应采用不同品种的固化剂。酚醛树脂常用六亚甲基四胺，环氧树脂常用胺类、酚酐类和高分子类，聚酯树脂常用过氧化合物等。
　　5．着色剂
　　为了使塑料制品具有特定的色彩和光泽，从而改善塑料制品的装饰性，可加入着色剂。常用的着色剂是一些有机和无机颜料。颜料不仅对塑料具有着色性，同时也兼有填料和稳定剂的作用。
　　此外，根据建筑塑料使用及成型加工中的需要，有时还加入润滑剂、抗静电剂、发泡剂、阻燃剂及防霉剂等。
12.4.3　塑料的特性
　　建筑塑料与传统建筑材料相比，具有以下性能：
　　1.优点
　　(1)表观密度小，比强度大。塑料的表观密度一般为（0.9~2.2）g/cm3，约为铝的一半，混凝土的1/3，钢材的1/4，铸铁的1/5，与木材相近。比强度高于钢材和混凝土，有利于减轻建筑物的自重，对高层建筑意义更大。
　　（2）加工方便。塑料可塑性强，成型温度和压力容易控制，工序简单，设备利用率高，可以采用多种方法模塑成型，切削加工，生产成本低，适合大规模机械化生产，可制成各种薄膜、板材、管材、门窗及复杂的中空异型材料。
　　（3）化学稳定性良好。塑料对酸、碱、盐等化学品抗腐蚀能力要比金属和一些无机材料好，在空气中也不发生锈蚀，因此被大量应用于民用建筑上下水管材和管件，以及有酸碱等化学腐蚀的工业建筑中的门窗、地面及墙体等。
　　（4）电绝缘性优良。一般塑料都是电的不良导体，在建筑行业中广泛用于电器线路、控制开关、电缆等方面。
　　（5）导热性低。塑料的导热系数很小，约为金属的1/500~1/600，泡沫塑料的导热系数最小，是良好的隔热保温材料之一。
　　（6）富有装饰性。塑料可以制成完全透明或半透明状的，或掺入不同的着色剂制成各种色泽鲜艳的塑料制品，表面还可以进行压花、印花处理。
　　（7）功能的可设计性。通过改变组成与生产工艺，可在相当大的范围内制成具有各种特殊性能的工程材料。如轻质高强的碳纤维复合材料，具有承重、轻质、隔声、保温的复合板材，柔软而富有弹性的密封防水材料等。
　　塑料还具有减振、吸声、耐磨、耐光等性能。
　　2.缺点
　　（1）易老化。在使用过程中，由于受到光、热、电等的作用，塑料和其他大多数聚合物材料一样，其性能会逐渐恶化，出现老化现象。塑料会失去弹性而变硬、变脆，出现龟裂；或者会失去刚性而变软、发黏，出现蠕变等。
　　（2）耐热性差。大多数塑料的耐热性都不高，使用温度一般在100℃~200℃，仅个别塑料的使用温度可达到300℃~500℃。热塑性塑料的耐热性低于热固性塑料。
　　（3）易燃。塑料不仅可燃，而且在燃烧时发烟量大，甚至产生有毒气体。但通过改进配方，如加入阻燃剂、无机填料等，可制成自熄的、难燃的产品。但总的来说，塑料仍属可燃材料，在建筑物某些容易蔓延火势的部位应考虑不使用塑料制品。
　　（4）刚度小。塑料是一种黏弹性材料，弹性模量较低，约为钢材的1/10~1/20，同时具有徐变特性，而且温度越高，变形增大愈快。因此，用做承重结构应慎重。
　　（5）毒性。由于生产工艺的原因，合成树脂中可能残留有单体或低分子物质，这些物质对人体健康不利。生产塑料时加入的增塑剂、固化剂等低分子物质大多数都危害健康。液体树脂基本上都是有毒的，但完全固化后的树脂则基本无毒。
12.4.4　建筑工程常用塑料
　　1.装饰装修材料
　　塑料壁纸是以聚氯乙烯为主，加入各种添加剂和颜料等，以纸或中碱玻璃纤维布为基材，经涂塑、压花或印花及发泡等工艺制成的塑料卷材。塑料壁纸的品种主要有单色压花壁纸、印花压花壁纸、有光印花壁纸、平光印花壁纸、发泡壁纸及特种壁纸（防水壁纸、防火壁纸、彩色砂粒壁纸等）。
　　塑料壁纸的花色品种多，可制成仿丝绸、仿织锦缎、仿木纹等花纹图案。塑料壁纸美观、耐用、易清洗、施工方便，发泡塑料壁纸还具有较好的吸声性，因而广泛地应用于室内墙面、顶棚等的装饰。塑料壁纸的缺点是透气性较差。
　　2.隔热保温材料
　　泡沫塑料是在聚合物中加入发泡剂，经发泡、固化或冷却等工序而制成的多孔塑料制品。泡沫塑料的孔隙率高达95%~98%，且孔隙尺寸小于1.0mm，因而具有优良的隔热保温性，建筑工程上常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料等。
　　聚苯乙烯泡沫塑料是建筑工程上应用最广的泡沫塑料，体积密度为(10~20)kg/cm3，导热系数为(0.031~0.045)W/(m·K），极限使用温度-100℃~70℃。建筑上主要用作墙体和屋面、地面、楼板等的隔热保温，也可与纤维增强水泥、纤维增强塑料或金属板等复合制成夹层墙板。
　　建筑上使用的聚氯乙烯泡沫塑料体积密度为（60~200）kg/cm3，导热系数为（0.035~0.052）W/(m·K），极限使用温度为-60℃~60℃。聚氯乙烯泡沫塑料在建筑上主要用作吸声材料、装饰构件，也可作墙体、屋面等的保温材料或作为夹层板的芯材。
　　聚氨酯泡沫塑料，一般以硬质型应用较多。其体积密度为（20~200）kg/cm3，抗弯强度为50MPa，极限使用温度为-160℃~150℃。与其他泡沫塑料相比，其耐热性好、强度较高。此外，这种泡沫塑料还可采用现场发泡的方法形成整体的泡沫绝热层。在绝热效果相同的条件下，这种无缝绝热层比拼成的绝热层厚度减少30%。
　　3.塑料门窗
　　目前使用的塑料门窗主要是改性硬质聚氯乙烯（PVC），并加入适量的添加剂，经混炼、挤出等工艺而制成。塑料门窗属于异型制品（又称异型材），为断面形状复杂的制品，充分利用了塑料易于挤出加工的特点。改性后的硬质聚氯乙烯具有较好的可加工性、稳定性、耐热性和抗冲击性。常用的改性剂有ABS共聚物、氯化聚乙烯（CPE）、甲基丙烯酸酯－丁二烯－苯乙烯共聚物（MBS）和乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）。
　　塑料门窗的外观平整美观，色泽鲜艳，经久不褪，装饰性好，并具有良好的耐水性、耐腐蚀性、隔热保温性、隔声性、气密性和阻燃性，使用寿命可达30年以上。
　　4.塑料管材及管件
　　建筑塑料管材、管件制品应用极为广泛，正在取代陶瓷管和金属管。塑料管材与金属管材相比，具有生产成本低，容易模制；质量轻，运输和施工方便；表面光滑，流体阻力小；不生锈，耐腐蚀，适应性强；韧性好，强度高，使用寿命长，能回收加工再利用等优点。
　　塑料管材按用途可分为受压管和无压管；按主要原料可分为聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管、ABS管、玻璃钢管等。塑料管材的品种有建筑排水管、雨水管、给水管、波纹管、电线穿线管、天然气运输管等。
　　5.纤维增强塑料
　　纤维增强塑料是一种树脂基复合材料。添加纤维的目的是提高塑料的弹性模量和?强度。?
　　玻璃纤维增强塑料（GRP），俗称玻璃钢，是由合成树脂胶结玻璃纤维或玻璃纤维布（带、豆等）而成的。合成树脂的用量一般为30%~40%，常用的合成树脂有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂等，用量最大的为不饱和聚酯树脂。
　　玻璃纤维增强塑料的性能主要取决于合成树脂和玻璃纤维的性能、相对含量以及它们之间的黏结情况。合成树脂及玻璃纤维的强度越高，特别是玻璃纤维的强度越高，则玻璃纤维增强塑料的强度越高。
　　玻璃纤维增强塑料在性能上的主要优点是轻质高强、耐腐蚀，主要缺点是弹性模量小、变形大。
12.5　工程用胶黏剂
　　12.5.1　胶黏剂的基本概念及其分类
　　当将两种固体材料（同类的或不同类的）通过另一种介于两者表面之间的物质作用而连接在一起时，这种现象称为黏结，这种中介黏结物质称之为胶黏剂。
　　胶黏剂的品种很多，分类方法各异，常用的分类方法有：
　　(1)按胶黏剂的热行为分，有热塑性胶黏剂和热固性胶黏剂。
　　(2)按黏接接头受力情况分，有结构型胶黏剂和非结构型胶黏剂两类。结构型胶黏剂具有较高的黏结强度，其黏接接头可以承受较大荷载。而非结构型胶黏剂一般用于黏接接头不承受较大荷载的场合。一般来说，热固性胶黏剂多为结构型，而热塑性胶黏剂则多为非结构型。
　　(3)按固结温度分，有低温硬化型、室温硬化型和高温硬化型胶黏剂。
　　(4)按胶黏剂的化学性质分，有有机型胶黏剂和无机型胶黏剂。
12.5.2　胶黏剂的黏结强度及其影响因素
　　就作用机理而言，胶黏剂能够将材料牢固地黏结在一起，是因为胶黏剂与材料间存在有黏附力以及胶黏剂本身具有内聚力。黏附力和内聚力的大小，直接影响胶黏剂的黏结强度。当黏附力大于内聚力时，黏结强度主要取决于内聚力；当内聚力高于黏附力时，黏结强度主要取决于黏附力。一般认为黏附力主要来源于以下几个方面：
　　(1)机械黏结力。胶黏剂涂敷在材料表面后，能渗入材料表面的凹陷处和表面的孔隙内，胶黏剂在固化后如同镶嵌在材料内部。正是靠这种机械锚固力将胶黏剂和材料黏结在一起。对非极性多孔材料，机械黏结力常起主要作用。
　　(2)物理吸附力。胶黏剂分子和材料分子之间存在着物理吸附力，即范德华力和静电吸引力。
　　(3)化学键力。某些胶黏剂分子与材料分子间能发生化学反应，即在胶黏剂与材料间存在有化学键力，是化学键力将胶黏剂和材料黏结为一个整体。
　　对不同的胶黏剂和被黏材料，黏附力的主要来源也不同，当机械黏附力、物理吸附力和化学键力共同作用时，可获得很高的黏结强度。
　　就实际应用而言，一般认为影响黏结强度的主要因素有：胶黏剂性质、被黏物性质、被黏物的表面粗糙度、被黏物的表面处理方法、被黏物表面被胶黏剂浸润的程度、被黏物表面含水状况、黏结层厚度、黏结工艺等。
12.5.3　建筑工程常用胶黏剂
　　1.结构型胶黏剂
　　结构型胶黏剂的组成材料为合成树脂、固化剂、填料、稀释剂、增韧剂等。
　　(1)环氧树脂胶黏剂。这种胶黏剂由于所用环氧树脂中含有环氧基、羟基等多种极性基团，因此其黏结强度很高。该胶黏剂在低温、室温、高温条件下均可固化，并且耐水性、耐酸碱侵蚀性好。目前这种胶黏剂已被广泛应用于金属、玻璃、塑料、木材、陶瓷及混凝土（或水泥制品）等材料的黏结中，尤其是在黏结混凝土方面，其性能远远超过其他胶黏剂。但使用中应注意的是，这种胶黏剂所用的固化剂一般都具有较强的毒性。
　　(2)不饱和聚酯树脂胶黏剂。这种胶黏剂的特点是黏结强度高，抗老化性及耐热性好，可在室温和常压下固化，但固化时的收缩大，使用时须加入填料或玻璃纤维等。这种胶黏剂可用于黏结陶瓷、玻璃、木材、混凝土和金属结构构件。
　　2.非结构型胶黏剂
　　非结构型胶黏剂的组成与结构型胶黏剂基本相同，但由于所用树脂多为热塑性树脂，因此一般只能用于在温室条件工作的非结构性黏结。
　　(1)聚醋酸乙烯胶黏剂。这种胶黏剂俗称白乳胶。其特点是使用方便、价格便宜、润湿能力强（因此最适用于亲水性多孔材料），有较好的黏附力并适用于多种黏结工艺。但这种胶黏剂的耐热性、对溶剂作用的稳定性及耐水性较差，只能作为室温下使用的非结构胶，用于黏结玻璃、陶瓷、混凝土、纤维织物、木材、塑料层压板、聚苯乙烯板、聚氯乙烯板及塑料地板。
　　(2)聚乙烯醇缩脲甲醛胶黏剂。这种胶黏剂的商品名为801建筑胶。801建筑胶在制备过程中加入脲素，由于脲素与游离甲醛在缩合反应的过程中可以生成一羟基脲、二羟基脲乃至羟甲基脲等缩合物，所以游离甲醛量可以大幅度降低，而且胶液的黏结能力也得以增强。
　　3.橡胶型胶黏剂
　　建筑工程中广泛使用的橡胶型胶黏剂，既可在室温下固化，也可在高温高压条件下固化；既可作非结构黏结，也可用于结构型黏结。
　　(1)氯丁橡胶胶黏剂。这种胶黏剂是目前应用最广的一种橡胶型胶黏剂，主要由氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、填料、抗老化剂和抗氧化剂等组成。氯丁橡胶胶黏剂对水、油、弱酸、弱碱、脂肪烃和醇类都具良好抵抗力，可在-50℃~80℃的温度下工作，但具有徐变性，且易老化。为改善性能常掺入油溶性的酚醛树脂，配成氯丁酚醛胶。氯丁酚醛胶可在室温下固化，建筑上常用于水泥混凝土或水泥砂浆的表面粘贴塑料或橡胶制品等。
　　(2)丁腈橡胶胶黏剂。这种胶黏剂最大优点是耐油性好，剥离强度高，对脂肪烃和非氧化性酸具有良好的抵抗力。根据配方不同，其可以冷硫化，也可以在加热和加压过程中硫化。为获得较高的强度和良好的弹性，可将丁腈橡胶与其他树脂混合使用。丁腈橡胶胶黏剂，主要用于黏结橡胶制品及橡胶制品与其他金属材料或非金属材料的黏结中。

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