建筑有机高分子材料与防水材料精讲.ppt

建筑材料之有机高分子材料与防水材料精讲,北京,有机高分子材料主要授课内容：建筑塑料建筑涂料建筑胶粘剂,有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,合成高分子材料是指由人工合成的高分子化合物为基础所组成的材料。合成高分子材料有许多优良的性能，如密度小，比强度大，弹性高，电绝缘性能好，耐腐蚀，装饰性能好等。合成高分子材料在土木工程领域广泛使用，代替了很多传统材料。,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,第一节高分子化合物的基本知识 一、高分子化合物的定义 高分子化合物又称高分子聚合物（简称高聚物），是组成单元相互多次重复连接而构成的物质。高分子化合物分子量虽然很大，但化学组成比较简单，由许多低分子化合物聚合而成。例如，聚乙烯分子结构为：CH2CH2CH2CH2CH2CH2n,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,这种结构称为分子链，可简写为CH2CH2。即聚乙烯是由低分子化合物乙烯（CH2=CH2）聚合而成的。可以聚合成高聚物的低分子化合物，称为“单体”；组成高聚物最小重复结构单元称为“链节”，如CH2CH2；高聚物中所含链节的数目n称为“聚合度”；高聚物的聚合度一般为11031107，分子量必然很大。,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,二、高聚物的分类与命名,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,聚乙烯聚丙烯,酚醛树脂,丁苯橡胶三元乙丙橡胶,大多数烯类单体聚合物都可按此命名,树脂泛指作为塑料基材的高聚物,北京,三、高聚物的结构与性质 1 高聚物分子链的形状与性质按分子几何结构形态分为线型、支链型和体型,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,图9-1 聚合物大分子链的形状,北京,（1）线型：大小分链节排列成线状主链（如图9-1a）。大多数呈卷曲状，线状大分子间以分子间力结合在一起。线型高聚物具有良好的弹性、塑性、柔顺性，但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性较差，且可融可熔。线型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬化，称为热塑性树脂。（2）支链型：分子在主链上带有比主链短的支链（如图9-1b）。分子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度低于线型高聚物。（3）体型：分子由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成，呈空间网状结构（见图9-1c）。由于化学链结合力强，且交联成一个巨型分子，因此体型结构的合成树脂仅在第一次加热时软化，固化后再加热时不会软化，称为热固性树脂。,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,2 高聚物的聚集态结构与物理状态,聚集态结构是指高聚物内部大分子之间的几何排列与堆砌方式。晶态 不透明或半透明非晶态 透明 由于长链高分子难免弯曲，故在晶态高聚物中也总有非晶区存在，且大分子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。晶区所占的百分比称为结晶度。,定义分类其他,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,北京,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,高聚物在不同温度条件下的形态是有差别的，如图9-2，表现为下列三种物理状态:,图9-2 非晶态线型高聚物的变形与温度的关系,北京,第九章 有机高分子材料,第一节 高分子化合物的基本知识,（1）玻璃态：当低于某一温度时，分子链作用力很大，分子链与链段不能运动，高聚物呈非晶态的固体称为“玻璃态”。（2）高弹态：当温度超过玻璃化温度Tg时，由于分子链段可发生旋转，使高聚物在外力作用下能产生大的变形，外力卸除后又缓慢恢复原状，高聚物的运动状态称为“高弹态”。（3）粘流态：随温度继续升高，当温度达到“流动温度”Tf后，高聚物呈极粘的液体，这种状态称为“粘流态”。此时，分子链和链段都可以发生运动，当受到外力作用时，分子间相互滑动产生形变，外力卸去后，形变不能恢复。,北京,第二节建筑塑料 塑料是以天然或合成高分子化合物为基体材料，加入适量的填料和添加剂，在高温、高压下塑化成型，且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。常用的合成高分子化合物是各种合成树脂。塑料作为土木工程材料有着广阔的前途。如建筑工程常用塑料制品有塑料壁纸、饰面板、塑料地板、塑料门窗、管线护套等；防水和密封材料有塑料薄膜、密封膏、管道、卫生设施等。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,北京,一、塑料的基本组成,1 合成树脂2 填充料3 增塑剂4 固化剂5 着色剂6 稳定剂,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,北京,1 合成树脂,返回,定义作用含量,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,习惯或广义地讲，凡作为塑料基材的高分子化合物（高聚物）都为树脂。塑料的基本组成材料 在塑料中起粘结作用 种类、性质和数量决定塑料的性质 含量约为30%60%仅有少数的塑料完全由合成树脂所组成，如有机玻璃。,北京,2 填充料,降低分子链间的流淌性 提高塑料的强度、硬度及耐热性 减少塑料制品的收缩 降低塑料的成本 木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、石棉、铝粉、碳黑和玻璃纤维等 塑料中填充料的掺率约为40%70%,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,作用常用填充料掺率,返回,北京,3 增塑剂,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,4 固化剂（硬化剂或熟化剂）,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,5 着色剂,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,6 稳定剂,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,在塑料生产中还常加入一定量的其他添加剂，使塑料制品的性能更好、用途更广泛。如加入发泡剂可以制得泡沫塑料，加入阻燃剂可以制得阻燃塑料。,返回,北京,二、塑料的主要性质 塑料具有质轻、比强度高、保温绝热性能好、加工性能好及富有装饰性等优点，也存在易老化、易燃、耐热性差及刚性差等缺点。1 物理力学性质 2 化学性质,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,北京,1 物理力学性质1 密度 一般为0.92.2g/cm3，较混凝土和钢材小。2 孔隙率 在生产时可在很大范围内加以控制。3 吸水率 大部分耐水，吸水率很小，一般不超过1%。4 耐热性 大多数耐热性都不高，使用温度一般为100200，仅氟塑料、有机硅聚合物等的使用温度可达300500。5 导热性 密实塑料为0.230.70W/mk，泡沫塑料接近空气。6 强度 强度较高,如玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）的抗拉强度高达200300MPa。7 弹性模量 弹性模量较小，约为混凝土的1/10，具徐变特性，在受力时有较大的变形。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,2 化学性质1 耐腐蚀性 大多数塑料对酸、碱、盐等腐蚀性物质的作用都具有较高的化学稳定性，但有些塑料在有机溶剂中会溶解或溶胀。2 老化 在使用条件下，塑料受光、热、大气等作用，内部高聚物的组成与结构发生变化，致使塑料失去弹性、变硬、变脆出现龟裂（分子交联作用引起）或变软、发粘、出现蠕变（分子裂解引起）等现象。3 可燃性 塑料属于可燃性材料，建筑工程用塑料应为阻燃塑料。4 毒性 液体树脂几乎都有毒性，完全固化后的树脂则基本上无毒。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,三、常用的建筑塑料 1 工程塑料的常用品种,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,(1)聚乙烯塑料（PE）(2)聚氯乙烯塑料（PVC）(3)聚苯乙烯塑料（PS）(4)聚丙烯塑料（PP）(5)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）(6)聚酯树脂（PR）(7)酚醛树脂（PF）(8)有机硅树脂（OR）,北京,(1)聚乙烯塑料（PE）由乙烯单体聚合而成。高压聚乙烯的结晶度低、密度小；低压聚乙烯结晶度高，密度大。随结晶度和密度的增加，聚乙烯的硬度、软化点、强度等随之提高，而冲击韧性和伸长率则下降。聚乙烯塑料具有较高的化学稳定性和耐水性，强度虽不高，但低温柔韧性大。掺加适量炭黑，可提高聚乙烯的抗老化性能。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(2)聚氯乙烯塑料（PVC）由氯乙烯单体聚合而成，在工程上常用。化学稳定性高，抗老化性好，耐热性差（在100以上时会引起分解、变质而破坏），通常使用温度应在6080以下。根据增塑剂掺量的不同，可制得硬质或软质聚氯乙烯塑料。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(3)聚苯乙烯塑料（PS）由苯乙烯单体聚合而成。透光性好，易于着色，化学稳定性高，耐水、耐光，成型加工方便，价格较低。性脆，抗冲击韧性差，耐热性差，易燃，使其应用受到一定限制。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(4)聚丙烯塑料（PP）由丙烯聚合而成。质轻（密度0.90g/cm3），耐热性较高（100120），刚性、延性和抗水性均好。低温脆性显著，抗大气性差，用于室内。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,近年来，聚丙烯的生产发展较迅速，聚丙烯已与聚乙烯、聚氯乙烯等共同成为工程塑料的主要品种。,返回,北京,(5)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由甲基丙烯酸甲酯加聚而成的热塑性树脂，俗称有机玻璃。透光性好，低温强度高，吸水性低，耐热性和抗老化性好，成型加工方便。耐磨性差，价格较贵。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(6)聚酯树脂（PR）聚酯树脂由二元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成。具有优良的胶结性能，弹性和着色性好，柔韧、耐热、耐水。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(7)酚醛树脂（PF）由酚和醛在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成。粘结强度高，耐光、耐水、耐热、耐腐蚀，电绝缘性好，但性脆。掺加填料、固化剂等可制成酚醛塑料制品，表面光洁，坚固耐用，成本低，是最常用的塑料品种之一。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(8)有机硅树脂（OR）由一种或多种有机硅单体水解而成。耐热、耐寒、耐水、耐化学腐蚀，但机械性能不佳，粘结力不高。用酚醛、环氧、聚酯等合成树脂或用玻璃纤维、石棉等增强，可提高其机械性能和粘结力。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,2 常用工程塑料制品(1)塑料门窗(2)塑料管材(3)塑料壁纸(4)塑料地板(5)其他塑料制品,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,北京,(1)塑料门窗,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,(2)塑料管材,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,塑料壁纸图案变化多样，色彩丰富。通过印花、发泡等工艺，可仿制木纹、石纹、锦缎、织物、瓷、普通砖，能达到以假乱真的程度，为室内装饰提供了极大的便利。,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,(3)塑料壁纸,返回,北京,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,质轻、美观、有弹性防潮、防火、吸声、绝热、耐磨、耐腐蚀施工简便、易于清洗与保养,(4)塑料地板,特点,返回,北京,(5)其他塑料制品,第九章 有机高分子材料,第二节 建筑塑料,返回,北京,第三节建筑涂料一、建筑涂料的功能与分类涂料 涂敷于物体表面，并能与物体表面材料很好 粘结形成连续性薄膜，从而对物体起到装 饰、保护或使物体具有某些特殊功能的材料。涂膜涂料 在物体表面干结形成的薄膜，又称涂层。建筑涂料 用于建筑物表面的涂料，其主要功能是保护 建筑物、美化环境及提供特种功能。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,二、涂料的组成 1 主要成膜物质 又称基料、粘结剂或固着剂，在涂料中主要起到成膜及粘结填料和颜料的作用，使涂料在干燥或固化后能形成连续的涂层。分类如下图示：硅溶胶是以水为分散介质的高分子硅酸胶体溶液，粒径大约为1020m。通常呈透明性乳白色，一般含无水硅酸20%21%，pH值约为9.210.0，密度1.101.16g/cm3。具有较高的渗透性，与基层的粘结力高，耐水性和耐候性高，主要用于外墙涂料。乳液型树脂的成膜过程主要为乳液中水分蒸发浓缩；溶剂型树脂的成膜过程主要为溶剂的挥发，有时还伴随化学反应。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,2 体质颜料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,3 着色颜料,定义作用分类要求,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,使涂料具有所需的各种颜色使涂膜具有一定的遮盖力和对比率,在建筑涂料中也是构成涂料涂膜的组成部分，亦称次要成膜物质。,无机颜料有机颜料,耐受pH值大于12的强碱较好的耐光性、耐老化性（耐候性）,北京,遮盖力 通常采用黑白格法，以基层材料颜色不再呈现时涂料的最小用量来表示，以g/cm3计。对比率 采用光反射法，以黑板和白板上的规定厚度的涂膜对光的反射之比来表示。也可提高涂膜的机械强度，减小涂膜的收缩，还能防止紫外线的穿透作用，提高涂膜的耐候性。颜基比 在涂料工业中表示颜料的相对用量。颜基比与涂膜的性能密切相关（颜基比越高，硬度越大，冲击韧性越低，耐污染性越好）；颜基比与光泽关系密切（颜基比小于0.5时为半光泽（光泽度50%左右）、0.51之间时为半平光（10%20%）、大于1.5时为平光（小于5%）。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,常用的无机颜料：红色颜料 铁红（Fe2O3）黄色颜料 铁黄（FeO（OH）nH2O）绿色颜料 铬绿（Cr2O3）棕色颜料 铁棕（Fe2O3）白色颜料 钛白（TiO2）、锌白（ZnO）、锌钡白（立德粉，ZnSBaSO4）、硅灰石粉（CaOSiO2）、氧化锆（ZrO2）蓝色颜料 群青蓝（Na6Al4Si6S4020）、钴蓝CO2O3）黑色颜料 碳黑（C）、石墨（C）、铁黑（Fe304）金属颜料 银色颜料铝粉（银粉）、金色颜料铜粉（金粉）,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,常用的有机颜料：,返回,北京,4 辅助成膜物质,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,有机溶剂 二甲苯 乙醇 正丁醇 丙酮 乙酸乙酯 溶剂油水 作为水溶性涂料和乳液型涂料的溶剂,溶解或分散主要成膜物质改善涂料的施工性能增加涂料的渗透能力改善涂料和基层的粘结保证涂料的施工质量,北京,5 助剂,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,还有催化剂、固化剂、催干剂、中和剂、防霉剂、难燃剂等。,提高固化前性质 提高固化后性质,增塑剂稳定剂,分散剂乳化剂消泡剂增稠剂,防流挂剂防沉降剂防冻剂,抗氧剂紫外光吸收剂,北京,三、常用建筑涂料 1 常用外墙涂料,(1)过氯乙烯外墙涂料(2)氯化橡胶外墙涂料(3)聚氨酯系列外墙涂料(4)苯丙乳胶漆(5)氯偏共聚乳液厚涂料(6)彩色砂壁状外墙涂料(7)水乳型合成树脂乳液外墙涂料(8)复层建筑涂料(9)硅溶胶无机外墙涂料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,(1)过氯乙烯外墙涂料,干燥速度快，常温下2h全干耐大气稳定性好具有良好的化学稳定性（在常温下能耐25%的硫酸和硝酸、40%的烧碱以及酒精、润滑油等物质）附着力较差热分解温度低（一般应在60以下使用溶剂释放性差）含固量较低，很难形成厚质涂层苯类溶剂的挥发污染环境、伤害人体,优点缺点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(2)氯化橡胶外墙涂料,橡胶水泥漆 氯化橡胶主要成膜物质 增塑剂、颜料、填料、溶剂 少量其他树脂（为改善综合性能）优良的耐碱性、耐候性 易于重涂维修,别名组成特点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(3)聚氨酯系列外墙涂料,以聚氨酯树脂或聚氨酯与其他树脂复合物为主要成膜物质，一般为双组分或多组分。固化后涂膜具近似橡胶的弹性，与基层共同变形，有效阻止开裂耐酸碱、耐水、耐老化、耐高温涂膜光泽度极好，呈瓷质感苯乙烯焦油外墙涂料聚乙烯醇缩丁醛外墙涂料丙稀酸酯外墙涂料,定义优点其他常用溶剂型外墙涂料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(4)苯丙乳胶漆,由苯乙烯和丙烯酸酯类单体通过乳液聚合反应制得苯丙共聚乳液，是目前质量较好的乳液型外墙涂料之一。丙烯酸酯类的高耐光性、耐候性和不泛黄性 耐水、耐酸碱、耐湿擦洗 外观细腻、色彩艳丽、质感好 与水泥混凝土等大多数建材有良好粘附力,定义特点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(5)氯偏共聚乳液厚涂料,以氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液为主要成膜物质，添加其他高分子溶液（如聚乙烯醇水溶液）等混合物为基料制成。耐光、耐候性较好耐水、耐久性较差一般只有23年装饰效果，易沾污脱落 产量大，价格低，使用十分广泛，常用于六层以下住宅建筑外墙装饰。,定义特点使用范围,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(6)彩色砂壁状外墙涂料,以合成树脂乳液（一般为苯-丙或丙烯酸乳液）为主体制成。着色骨料一般采用高温烧结彩色砂料、彩色陶料或天然带色石屑。简称彩砂涂料，因可用不同的施工工艺做成仿大理、仿花岗石质感和色彩的涂料，又称仿石涂料、石艺漆、真石漆。涂层具有丰富的色彩和质感，保色性、耐水性、耐候性好，涂膜坚实，骨料不易脱落，使用寿命可达10年以上。,组成别名特点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(7)水乳型合成树脂乳液外墙涂料,由合成树脂配以适量乳化剂、增调剂和水通过高速搅拌分散而成的稳定乳液为主要成膜物质配制而成。乙顺乳胶漆 乙丙乳胶漆 丙烯酸酯乳胶漆 乙丙乳液厚涂料 无毒，不易发生火灾，环境污染少，对人体毒性小，施工方便，易于刷涂、滚涂、喷涂，并可以在潮湿的基面上施工，涂膜的透气性好。低温成膜性差，通常必须在10以上施工才能保证质量，不宜冬季施工。,定义其他类型共性,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,基层封闭涂料（底层涂料）主层涂料面层涂料聚合物水泥系硅酸盐系合成树脂乳液系反应固化型合成树脂乳液系,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,(8)复层建筑涂料,组成分类,按主涂层涂料主要成膜物质的不同,北京,以胶体二氧化硅为主要成膜物质，加入多种助剂经搅拌、研磨调制而成的水溶性建筑涂料。涂膜的遮盖力强、细腻、颜色均匀明快、装 饰效果好涂膜致密性好，坚硬耐磨，可用水砂纸打磨 抛光，不易吸附灰尘，对基层渗透力强涂膜耐高温性及其他性能均十分优良可与某些有机高分子聚合物混溶硬化成膜，构成兼有无机和有机涂料的优点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,(9)硅溶胶无机外墙涂料,定义特点,北京,2 内墙和顶棚涂料(1)乳胶漆(2)聚乙烯醇类水溶性内涂料(3)多彩内墙涂料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,由合成树脂乳液为主要成膜物质，以水作为分散剂，随水分蒸发干燥成膜。透气性好，无结露现象 良好的耐水、耐碱和耐候性 醋酸乙烯乳胶漆 醋酸乙烯丙烯酯有光内墙乳胶漆,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,(1)乳胶漆,定义特点常用品种,返回,北京,以聚乙烯醇树脂及其衍生物为主要成膜物质涂料资源丰富，生产工艺简单具有一定装饰效果，价格便宜涂层的耐水性、耐水洗刷性和耐久性差,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,(2)聚乙烯醇类水溶性内涂料,定义特点,返回,北京,(3)多彩内墙涂料 简称多彩涂料，是目前国内外流行的高档内墙涂料，经一次喷涂即可获得多种色彩的立体涂膜的涂料。目前生产的主要是水包油型（水为分散介质，合成树脂为分散相）。分散相为各种基料、颜料和助剂等的混合物，分散介质为含有乳化剂、稳定剂等的水。不同基料间、基料和水间互相掺混而不互溶，即水中分散着肉眼可见的不同颜色的基料微粒。为获得理想的涂膜性能，常采用三种以上树脂混合使用。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,3 地面涂料(1)溶剂型地面涂料(2)合成树脂厚质地面涂料 环氧树脂地面厚质涂料 聚氨脂地面厚质涂料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,(1)溶剂型地面涂料,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,以环氧树脂E44（6101）E42（634）为主要成膜物质的双组分常温固化型涂料甲组分为环氧树脂主剂；乙组分为固化剂和助剂为了改善涂膜的柔韧性，常掺入增塑剂固化后，涂膜坚硬，耐磨，具有一定的冲击韧性耐化学腐蚀，耐油，耐久、耐水性好，与基层粘结强施工操作较复杂,(a)环氧树脂地面厚质涂料定义特点,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,(2)合成树脂厚质地面涂料,返回,北京,(b)聚氨脂地面厚质涂料 聚氨基甲酸脂薄质地面涂料 用于木地板或其他地面的罩面上光 厚质弹性地面涂料 用于水泥地面涂刷 以聚氨酯预聚体（甲组分）为主要成膜物质，以固化剂、颜料、助剂及填料混合为乙组分，经化学反应固化交联成弹性彩色地面涂层。涂层具有弹性，步感舒适、粘结性好，其他各项性能均优良。但目前价格较高，适用于高级住宅地面装饰。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,2 合成树脂厚质地面涂料,返回,北京,4 特种涂料特种涂料是各种功能性涂料的总称。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,(1)防火涂料(2)防水涂料(3)防霉涂料(4)防腐蚀涂料,北京,(1)防火涂料,功能机理分类,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,提高耐火能力减缓火焰蔓延传播,为灭火提供时间,隔离火源与可燃物接触 降低环境及可燃物表面温度 降低周围空气中氧气的浓度,非膨胀型 采用含卤素、磷、氮等难燃性物质的高分子合成树脂为主要成膜物质膨胀型 由难燃树脂、难燃剂、成碳剂、发泡剂（三聚氰胺）等组成,返回,北京,(2)防水涂料,聚氨脂丙烯酸防水涂料有机硅憎水剂,弹性高、延伸率大，耐高低温、耐腐蚀和耐油性好，适应任何复杂形状基层，使用寿命15年 耐高低温性好、不透水性高、无毒、延伸率较小，使用寿命10年以上 固化后形成一层肉眼觉察不到的透明薄膜，憎水、透气性优良，可起防水、抗风化、抗玷污的作用，使用寿命37年,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,(3)防霉涂料,霉菌在一定的自然条件下大量存在，如黑曲霉、黄曲霉、变色曲霉、木霉、球毛壳霉、毛霉等等，在温度2338，相对湿度RH=85%100%适宜条件下大量繁殖，从而腐蚀建筑物表面。在普通涂料中掺加适量相容性防霉剂 五氯酚钠 醋酸苯汞 多菌灵 百菌灵 防霉剂O,发霉机理制作原理常用品种,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,毒性较大,返回,北京,(4)防腐蚀涂料,空气、水汽、阳光、海水等自然因素酸、碱、盐及各类有机腐蚀质等污染源环氧树脂系聚氨酯系橡胶树脂系呋喃树脂系防腐涂料,腐蚀原因常用品种,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,返回,北京,其他特种涂料还有防雾涂料、防辐射涂料、防震涂料、杀虫涂料（灭蚊、防白蚁）、耐油涂料、隔热涂料（屋面热反射涂料、保温涂料）、隔声涂料（吸声或隔声）、香型涂料等。所有上述特种涂料，基本上是在普通涂料的生产工艺中掺入相应的特种外掺料制得，因而兼有普通涂料的性能。这里不一一详述。,第九章 有机高分子材料,第三节 建筑涂料,北京,第四节建筑胶粘剂 能直接将两种材料牢固地粘结在一起的物质通称为胶粘剂。随着合成化学工业的发展，胶粘剂的品种和性能获得了很大发展，越来越广泛地应用于建筑构件、材料等的连接，这种连接方法有工艺简单、省工省料、接缝处应力分布均匀、密封和耐腐蚀等优点。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,北京,一、胶粘剂的基本要求,具有足够的流动性，保证被粘结表面能充分浸润易于调节粘结性和硬化速度不易老化膨胀或收缩变形小具有足够的粘结强度,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,牢固粘结材料,北京,二、胶粘剂的组成材料,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,北京,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,北京,三、常用胶粘剂 1 热固性树脂胶粘剂(1)环氧树脂胶粘剂（EP）(2)不饱和聚酯树脂（UP）胶粘剂 2 热塑性合成树脂胶粘剂(1)聚醋酸乙烯胶粘剂（PVAC）(2)聚乙烯醇胶粘剂（PVA）(3)聚乙烯缩醛（PVFO）胶粘剂 3 合成橡胶胶粘剂(1)氯丁橡胶胶粘剂（CR）(2)丁腈橡胶（NBR）,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,北京,1 热固性树脂胶粘剂(1)环氧树脂胶粘剂（EP）组成材料为合成树脂、固化剂、填料、稀释剂、增韧剂。环氧树脂未固化前是线型热塑性树脂，由于分子结构中含有极活泼的环氧基（-CH-CH2）和多种极性基（特别是OH），故可与多种类型的固化剂反应生成网状体型结构高聚物，对金属、木材、玻璃、硬塑料和混凝土都有很高的粘附力，故有“万能胶”之称。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,1 热固性树脂胶粘剂(2)不饱和聚酯树脂（UP）胶粘剂 由不饱和二元酸、饱和二元酸组成的混合酸与二元醇起反应制成线型聚酯，再用不饱和单体交联固化后，即成体型结构的热固性树脂。主要用于制造玻璃钢，也可粘接陶瓷、玻璃钢、金属、木材、人造大理石和混凝土。不饱和聚酯树脂胶粘剂的接缝耐久性和环境适应性较好，并有一定的强度。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,2 热塑性合成树脂胶粘剂(1)聚醋酸乙烯胶粘剂（PVAC）由醋酸乙烯单体、水、分散剂、引发剂以及其他辅助材料经乳液聚合而得，是一种使用方便，价格便宜，应用普遍的非结构胶粘剂。对于各种极性材料有较好的粘附力，以粘接各种非金属材料为主，如玻璃、陶瓷、混凝土、纤维织物和木材。耐热性在40以下，对溶剂作用的稳定性及耐水性均较差，且有较大的徐变，多作为室温下工作的非结构胶，如粘贴塑料墙纸、聚苯乙烯或软质聚氯乙烯塑料板以及塑料地板等。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,2 热塑性合成树脂胶粘剂(2)聚乙烯醇胶粘剂（PVA）由醋酸乙烯酯水解而得，是一种水溶液聚合物。适合胶接木材、纸张、织物等。耐热性、耐水性和耐老化性很差，所以一般与热固性胶结剂一同使用。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,2 热塑性合成树脂胶粘剂(3)聚乙烯缩醛（PVFO）胶粘剂 聚乙烯醇在催化剂存在下同醛类反应，生成聚乙烯醇缩醛，低聚醛度的聚乙烯醇缩甲醛即是目前工程上广泛应用的107胶的主要成分。107胶在水中的溶解度很高，成本低，建筑装修工程上常用，用来粘贴塑料壁纸、墙布、瓷砖等；在水泥砂浆中掺入少量107胶，能提高砂浆的粘结性、抗冻性、抗渗性、耐磨性和减少砂浆的收缩；也可以配制成地面涂料。,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,3 合成橡胶胶粘剂(1)氯丁橡胶胶粘剂（CR）,溶液型胶，由氯丁橡胶、氧化镁、防老剂、抗氧剂及填料等混炼后溶于溶剂而成能抵抗水、油、弱酸、弱碱、脂肪烃和醇类可在-50+80下工作较高的初粘力和内聚强度有徐变性，易老化粘接结构或不同材料粘接多种金属和非金属材料工程上常用在水泥砂浆墙面或地面上粘贴塑料或橡胶制品,定义特点使用范围,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,3 合成橡胶胶粘剂(2)丁腈橡胶（NBR）,第九章 有机高分子材料,第四节建筑胶粘剂,返回,北京,本章小结第一节 高分子化合物的基本知识了解内容：1聚合物的分类：加聚树脂和缩聚树脂 2合成橡胶重点内容：1聚氯乙烯（PVC）,第九章 有机高分子材料,本章小结,北京,第二节 建筑塑料了解内容：1塑料的性质：包括物理、力学和化学性质2常用塑料制品及其应用 重点内容：塑料的基本组成及其在塑料中的作用1合成树脂：起黏结作用2填充料：粉状填料的主要作用是降低塑料的成本，提高强度、硬度和耐热性，并减少塑料制品的收缩；纤维状填料的主要作用是提高抗拉强度。,第九章 有机高分子材料,本章小结,北京,3填塑剂：提高树脂的可塑性以利于塑料的加工；降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有较好的韧性、塑性和柔顺性4固化剂：主要作用是使线形高聚物并联成体型高聚物，使树脂具有热固性5着色剂：作用是使塑料具有鲜艳的颜色，改善塑料制品的装饰性6稳定剂：作用是防止某些塑料在热、光及其它条件下过早老化。第三节 建筑涂料 要求了解 第四节 建筑胶粘剂 要求了解,第九章 有机高分子材料,本章小结,北京,习题与复习思考题1.与传统的土木工程材料相比，合成高分子材料有什么优缺点？2.何谓高聚物？其分子结构有哪几种类型？它们各具有什么性质？3.何谓热塑性树脂和热固性树脂？它们有什么不同？4.试述塑料的组成成分和它们所起的作用。,第九章 有机高分子材料,习题与复习思考题,北京,5.试述塑料的优缺点。6.何谓塑料的老化？7.塑料的主要性能决定于什么？8.简述胶粘剂的组成材料及其作用。,第九章 有机高分子材料,习题与复习思考题,北京,防水材料,防水材料,主要授课内容,主要授课内容：沥青材料、其他防水材料防水卷材、防水涂料防水油膏、防水粉,北京,防水材料是指能够防止雨水、地下水与其他水渗透的重要组成材料。防水是建筑物的一项主要功能，防水材料是实现这一功能的物质基础。防水材料的主要作用是防潮、防漏、防渗，避免水和盐分对建筑物的侵蚀，保护建筑构件。,第十章 防水材料,第十章 防水材料,引 言,北京,第一节 沥青材料沥青是一种有机胶凝材料，它是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物所组成的混合物。沥青是憎水性材料，几乎不溶于水，而且本身构造致密，具有良好的防水性、耐腐蚀性，能把砂、石等矿物质材料胶结成为一个整体的能力，形成一定强度的沥青混凝土，因此，被广泛地应用于铺筑路面、防渗墙、地下防潮、防水和屋面防水等工程中。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,一、沥青的分类 沥青的种类较多，按产源可分为：,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,在工程中，最常用的是石油沥青，其次是煤沥青。,北京,二、石油沥青的组分 1 元素组成 石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物。即,碳（80%87%）氢（10%15%）非烃元素，如氧、硫、氮等（3%）,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,元素组成与分子量配合可算出沥青的平均分子式；与相对密度、分子量、红外光谱和核磁共振波谱等数据配合可算出沥青的平均化学结构。因此，沥青的元素组成是研究沥青化学结构的重要参数。,北京,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,2 化学组分 化学组分分析就是将沥青分离为化学性质相近，而且与其路用性质有一定联系的几个组，这些组就称为“组分”。石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为：油分、树脂和沥青质3个组分。因我国富产石蜡基中间基沥青，在油分中往往含有蜡，故在分析时还应将油蜡分离。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,三组分分析法 因其兼用了选择性溶解和选择性吸附的方法，所以又称为溶解吸附法。该方法分析流程是用正庚烷沉淀沥青质，继将溶于正庚烷中的可溶分用硅胶吸附，在-20的条件下，冷冻过滤分离油、蜡。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,图10-1-1,石油沥青三组分分析原理图解,北京,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,按三组分分析法所得各组分的性状如表10-1-2。,平均分子量,北京,三、石油沥青的技术性质,沥青的技术性质，不仅取决于它的化学组分及其化学结构，而且取决于它的胶体结构。,2 粘滞性4 流变特性6 耐久性,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,1 物理特征常数 3 延性5 粘附性7 安全性,北京,1 物理特征常数,密度是沥青在规定温度（15）时单位体积的质量。相对密度是在规定温度下，沥青质量与同体积水质量之比。通常粘稠沥青密度波动在0.961.04。,密度热胀系数介电常数,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,沥青在温度上升1时的长度或体积的变化，分别称为线胀或体胀系数，统称热胀系数（主要取决于热学性质）。特别是含蜡沥青，当温度降低时，蜡由液态转变为固态，比容突然增大，沥青的热胀系数发生突变，因而易导致路面产生开裂。,介电常数与沥青使用的耐久性有关；与沥青路面的抗滑性（英国道路研究所）也有很好的相关性。,返回,北京,2 粘滞性,（简称粘性）是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是技术性质中与沥青路面力学行为联系最密切的一种性质。在现代交通条件下，为防止路面出现车辙，沥青粘度的选择是首要考虑的参数。通常用粘度表示。粘度是现代沥青等级（标号）划分的主要依据。,定义重要性表示方法,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,3 延性,当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，通常是用延度作为条件延性指标来表征。将沥青试样制成8字形标准试件（最小断面1cm2），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度（以cm计）。采用延度仪来测度。我国现行试验法（JTJ052M0671-2000）规定，对中、轻交通量道路石油沥青，应试验其温度T=25，拉伸速度条件下的延度。,定义实验方法测度,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,4 流变特性,流变学是根据应力、应变和时间来研究物质流动和变形的构成与发展的一般规律的科学。应力 时间 温度,流变学定义影响因素,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,5 粘附性 沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性，所以粘附性是评价沥青技术性能的一个重要指标。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,6 耐久性,大气（氧）日照（光）温度（热）雨雪（水）环境（氧化剂）交通（应力）,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,沥青在上述因素的综合作用下，产生“不可逆”的化学变化，导致路用性能的逐渐劣化，即“老化”。,北京,氧的影响：空气中的氧，在加热的条件下，能促使沥青组分对其吸收，并产生脱氢作用，使沥青的组分发生移行（如芳香酚变成胶质，胶质变成沥青质）光的影响：水在与光、氧和热共同作用时，起催化剂作用。热的影响：热能加速沥青分子的运动，除了引起沥青的蒸发外，并能促进沥青化学反应的加速，最终导致沥青技术性能降低。尤其是在施工加热（160180）时，由于空气中的氧参与共同作用，使沥青性质产生严重的劣化。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,7 安全性沥青材料在使用时必须加热，当加热至一定温度时，沥青材料中挥发的油分蒸汽与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火焰则发生闪火。若继续加热，油分蒸汽的饱和度增加，由于此种蒸汽与空气组成的混合气体遇火焰极易燃烧，而引起熔油车间发生火灾或使沥青烧坏的损失。为此，必须测定沥青加热闪火和燃烧的温度，即所谓闪点和燃点。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,闪点和燃点是保证沥青加热质量和施工安全的一项重要指标。试验方法 将沥青试样盛于标准杯中，按规定加热速度进行加热。当加热到某一温度时，点火器扫拂过沥青试样任何一部分表面，出现一瞬即灭的蓝色火焰状闪光时，此时温度即为闪火点。按规定加热速度继续加热，至达点火器扫拂过沥青试样表面发生燃烧火焰，并持续5s以上，此时的温度即为燃烧点。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,返回,北京,四、石油沥青的分类与技术标准 1 石油沥青的分类 道路石油沥青 建筑石油沥青 普通石油沥青,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,（1）粘稠道路石油沥青的技术标准,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,(2)道路液体石油沥青的技术标准,除粘度的要求外，对不同温度的蒸馏馏分含量及残留物的性质，闪点和含水量等亦提出相应的要求。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,(3)建筑石油沥青的技术标准建筑石油沥青的技术标准见表10-1-7。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,2 石油沥青的选用选用原则 根据工程性质（房屋、道路、防腐）及当地气候条件、所处工程部位（层面、地下）来选用。在满足上述要求前提下，尽量选用牌号高的石油沥青，以保证较长的使用年限。因为牌号高的沥青比牌号低的沥青含油分多，其挥发、变质所需时间较长，不易变硬，所以抗老化能力强，耐久性好。,第十章 防水材料,第一节 沥青材料,北京,建筑石油沥青 多用于建筑屋面工程和地下防水工程、沟槽防水，以及作为建筑防腐蚀材料。道路石油沥青 多用来拌制沥青砂浆和沥青混