高分子建筑材料

高分子建筑材料是以高分子化合物為基礎組成的材料，土木工程中涉及的高分子建筑材料主要有塑料、粘合劑、涂料、橡膠和化學纖維等。高分子建筑材料質量輕、韌性高、耐腐蝕性好、功能多、易加工成型、具有一定的裝飾性等。因此，成為現代建筑領域廣泛采用的新材料。

通常把分子量大于104的物質稱為高分子化合物。按高分子化合物存在的方式，可分為天然高分子、半天然高分子、合成高分子；按主骨架可分為有機高分子和無機高分子；按高分子主鏈結構可分為碳鏈高分子、雜鏈高分子和元素有機高分子；按應用功能可分為通用高分子、功能高分子、仿生高分子、醫用高分子、生物高分子等。一、高分子化合物結構高聚物大分子的化學組成和大分子鏈的聚集狀態，決定了高聚物的物理、化學、機械和工藝性能。

1.高分子的一次結構(鏈節結構)

高分子的一次結構是指一個高分子鏈節的化學結構、相鄰鏈節間的空間排列、鏈節序列、鏈段的支化度及其分布，一次結構是高分子的最基本結構它不易改變。鏈節的化學組成是多樣的，它們決定了高聚物的一些性能。如雜鏈的耐熱性大于碳鏈；無機鏈具有耐老化、耐候、阻燃的特性；鏈節中各種鍵的鍵能，它是決定高聚物穩定性的主要因素；主鏈上的共價鍵對高聚物的熔點、強度等影響很大。高分子材料基本知識

高分子鏈主要有線型、支化型和交聯型。線型大分子結構高聚物具有良好的彈性和塑性，適于制備塑料或合成纖維。支化型大分子結構高聚物其支鏈多，在機械性能上表現為性軟、熔融溫度低。交聯結構高聚物有較好的耐熱、耐蝕性、尺寸穩定、機械強度大和硬度高。

2.高分子的二次結構(鏈結構)

高分子鏈結構是指由于主鏈上單鍵以內旋轉所形成的多種空間立體形態。高分子的內旋轉決定鏈的柔性，內旋轉位壘與主鏈結構相關，鍵長越大內旋轉位阻就小，鏈的柔性就越大。例如Si—O鍵的柔順性很好，因此硅油、甲基硅橡膠等都有很好的柔性。

3.高分子的三次結構(聚集態結構)

高聚物由許多高分子鏈通過次價力相互聚集而成，聚集鏈間的形態和結構，即為高分子之間的幾何排列特征，稱聚集態結構。高分子的聚集態有“非晶態”、“結晶”和“織態”結構，其晶區和非晶區界限不是很清晰。高分子材料基本知識

非晶態高聚物間的作用力80%～100%是次價力，鏈間空隙大構象可變。它是一種無規纏結，有玻璃態，高彈態、粘流態。高分子的結晶度對高聚物的性能有很大的影響：完全結晶的高聚物密度最大；結晶度越大，高聚物的抗張強度、硬度、耐熱性、抗溶性則增大；結晶度減小，則透明度增大，透氣性也增大。高分子的取向是指線型高分子充分伸展時，往往長度是寬度的幾千倍、幾萬倍，使高分子材料的力學性能、光學性能和熱學性能發生顯著的變化，例如高分子材料的雙折射現象，液晶現象等。在非均相多組分織態結構聚合物中，由于能較好的發揮不同材料優勢，通過共混的方法能制成性能較高的“高分子合金”。二、高分子化合物性能高分子化合物具有巨大的分子量，加上鏈間的作用力大，使得高分子材料出現很多低分子材料不具備的特殊性能。

1.高聚物的力學性能高聚物的力學特性表現在可變性范圍寬，對各種機械壓力的反應相差較大，與金屬材料相比，高聚物的力學性能對溫度和時間的依賴性要強烈得多。固態高聚物的形變主要包括彈性形變和塑性形變兩種，無定形高聚物則具有各向異性或各向同性的力學性能。高分子材料基本知識(1)高聚物的應力應變，高分子鏈排列的不完全規整性、不均勻性及內部結構的缺陷(如位錯、界面、空隙、裂紋等)，使應力往往集中在結構的缺陷處，斷裂時多表現出高分子鏈的斷裂先于鏈間的滑移。高聚物的應力—應變性能受溫度影響很大，非晶態高聚物的模量隨溫度升高而降低，而高結晶的高聚物往往受玻璃化溫度影響不大。

(2)高聚物拉伸力學性質，圖12.1是等速拉伸過程中高聚物應力—應變關系曲線。在彈性極限H前的線性范圍內，典型結晶高聚物單向拉伸的形變服從于虎克定律，高分子材料制品在此區域內尺寸穩定性好是常用的力學范圍。從H點到屈服點r區域內，高聚物具有粘彈形變特征，形變后不能完全復原。r點后進入塑性變形區，大分子鏈間的滑移增多應力明顯下降，材料局部出現細頸現象。

(3)高聚物的彈性模量，它依賴于高聚物的分子結構、結晶度、大分子鏈的柔順性等。凡是分子量較大、極性較大、取向程度較高、結晶度較大、交聯度較高、柔順性較低的高聚物，其彈性模量較高。

(4)抗沖擊強度，它表現高聚物材料在高速沖擊下，其單位斷裂面積吸收能量的能力。急速沖擊力的作用下高聚物鏈段來不及松弛運動，則會在高分子材料內部最薄弱點上出現應力集中而可能發生斷裂。因此提高高分子鏈段的柔順性，有利增加高聚物抗沖擊強度。高分子材料基本知識(5)韌性，高聚物材料的韌性與高分子的多重轉變現象相關，它是高分子不同基團的不同短程運動方式的表現。多重轉變的內耗越大，有效吸收外力沖擊的能力越大，表現出高分子材料的韌性越大。聚碳酸酯有很高的玻璃化溫度(150℃)，這與它具有很高的內耗峰值(120℃)有關，因而聚碳酸酯表現出良好的低溫韌性。

(6)摩擦力，材料的摩擦力是一些復雜因素的總和，它包括由力學阻尼引起的內摩擦，還包括接觸表面因剪切作用產生的摩擦作用。高聚物材料硬度普遍較低，硬材料凸出部位“犁入”軟材料表層的作用，在高聚物材料摩擦力中起很大作用。高分子材料基本知識圖12.1高聚物應力—應變曲線(等速拉伸)表12-1常見聚合物的一些力學性能高分子材料基本知識材料名稱抗張強度×10-2(kPa)斷裂伸長率(%)拉伸模量×10-4(kPa)抗彎強度×10-2(kPa)彎曲模量×10-4(kPa)低壓聚乙烯215～38060～15082～93245～392108～137聚苯乙烯345～6101.2～2.5274～346600～974ABS166～61010～14065～284248～930296PMMA488～7652～10314898～1175聚丙烯330～414200～700118～138414～552118～157PVC345～61020～40245～412696～1104尼龍6681460314～324980～1080287～294尼龍6727～764150255980236～254尼龍1010510～539100～250157872127聚甲醛612～66460～75274892～902255聚碳酸酯65760～100216～236962～1042196～294聚砜704～83720～100245～2751060～1250275聚酰亞胺9256～8—>980314聚苯醚846～87630～80245～275962～1348196～206氯化聚醚41560～160108686～75688線型聚酯7842002851148聚四氟乙烯139～247250～35039108～1372.高聚物的電學性能高分子結構中沒有可以自由移動的電子和離子，因此導電能力很低，它們大多數是優良的絕緣材料。高聚物內部夾雜的雜質離子的運動，會引起微量導電現象。

(1)高聚物的介電性質，高分子電擊穿現象包括電擊穿和熱擊穿兩種。前者是外加電場作用下，高分子電離生成新的電子積累到某一臨界點即出現電擊穿現象。熱擊穿是由于高分子在電場中，由于導電損耗、介質損傷等引起的發熱和溫度升高，致使介質產生漏導或局部介質碳化，使材料的絕緣性被破壞。高聚物介電損耗的影響因素：內在因素如大分子結構、分子極性等；外在因素如交變電場的頻率、溫度、電壓，增塑劑的極性和雜質等。

(2)高聚物的電阻率，一般高聚物都屬于絕緣體，電阻值很高。但是高聚物也具有自己的導電特點，帶有強極性原子或基團的聚合物，由于本征離解，可以產生導電離子；非極性高聚物在合成、加工、使用過程中，加入的催化劑、添加劑、填料及水份、雜質都能提供導電離子；共軛聚合物、聚合物電荷轉移的結合物、聚合物的自由基—離子化合物和有機金屬聚合物等，都具有導電性能。

(3)高聚物的介電擊穿，高聚物材料的電壓達到一定的臨界值時大量電能迅速釋放，電介質局部被燒毀；電流比電壓增加速度大得多，材料突然從介電狀態變成導電狀態的現象，都稱為介電擊穿。高聚物的介電擊穿主要有三種形式：本征擊穿、熱擊穿、放電擊穿。高分子材料基本知識3.高聚物的其他性質

(1)高聚物的熱學性能，高聚物材料內部無自由電子，分子鏈相互纏繞在一起，高熱時不易發生運動，因此高聚物材料的導熱性一般較差，約為金屬材料的1/100～1/1000。

(2)高聚物的光學性能，大多數非晶態高分子材料都是清澈透明的，對可見光的透光率高達92%，如聚甲基丙烯酸甲酯等。非晶態高聚物大分子鏈呈無規線團狀，所含鏈段在各個方向的分布幾率都一樣，因此對光的作用各方向相同。

(3)高聚物的化學穩定性，高分子材料中無自由電子，分子鏈基團被包裹在糾纏的高分子鏈里面，因此不易受化學腐蝕的作用。一些高分子材料與特殊溶劑相遇，會發生自溶和分子間隙吸收溶劑“溶脹”的現象。

(4)高聚物的相溶性，通常化學組成相近可相溶。線型或支化的高聚物可以被溶解；體型高聚物由于其網絡結點的束縛只能溶脹，而不能溶解；柔性高聚物有助于溶解；非極性高聚物往往只有在加熱的情況下，才能溶于相近的溶劑。高聚物的相溶性，對其粘接性至關重要。

(5)高聚物的滲透性，氣體、液體分子透過聚合物先溶入聚合物內，再由高濃度向低濃度的地方擴散。溫度、分子極性、鏈段的柔性等因素都會影響聚合物的滲透性。高分子材料基本知識4.高聚物的化學轉變和老化高聚物的化學轉變主要是指聚合物性能的轉變；對天然或合成的高分子化合物進行改性；制備新的高聚物等。高聚物老化的本質是高分子材料在合成、貯存、加工、應用中，高聚物某些部位的一些弱鍵先發生化學反應，而后引發一系列的化學變化，結果使高分子材料的分子結構發生改變，材料性能降低。

(1)高聚物的化學轉變，它主要分為兩大化學變化：

①高聚物功能團的反應。主要發生在高聚物鏈節側功能團的化學變化，它只能引起化學成分的改變，而不引起聚合度的根本變化。

②高聚物的降解和交聯反應。降解反應是高分子鏈的主鏈斷裂，引起聚合物分子量下降；交聯反應是大分子鏈間聯結起來，使分子量急劇上升形成網狀或體型結構。光、熱、高能輻射、機械力和超聲波等的作用，都能引起高聚物的降解和交聯反應。高分子材料基本知識(2)高聚物的老化，高聚物的老化一般認為是其游離基反應的過程。當高分子材料受到大氣中氧、光、熱、臭氧作用時，使高分子的分子鏈產生活潑的游離基，這些游離基進一步引發整個大分子鏈的降解、交聯或側基的變化，最后導致高分子材料老化變質。材料表面外觀出現，發粘、變軟、變硬、變脆、龜裂、變形、出現斑點和光澤顏色變化等。高分子材料基本知識

高分子建筑材料是以高分子化合物為基本材料，加入一定的添加劑、填料，在一定溫度、壓力等條件下制成的有機建筑材料。高分子建筑材料和制品的種類繁多，應用廣泛。表12-2是高分子建筑材料制品的一般分類和應用。表12-2高分子建筑材料制品一般分類和應用一、高分子建筑材料特性

1.密度低、比強度高高分子材料的密度一般在0.9g/cm3～2.2g/cm3之間，泡沫塑料的密度可以低到0.1g/cm3以下，由于高分子材料自重輕對高層建筑有利。雖然高分子材料的絕對強度不高，但比強度(強度與密度之比值)卻超過鋼和鋁。表12-3是金屬與塑料強度的比較。高分子建筑材料種類薄膜、織物板材管材泡沫塑料溶液、乳液品模制品應用防滲、隔離、土工屋面、地板、模板、墻面給排水、電訊、建筑隔熱、防震涂料、密封劑、粘合劑管件、衛生潔具、建筑五金、衛生間表12-3金屬及塑料的強度比較高分子建筑材料材

料密度(g/cm3)拉伸強度(MPa)比強度(拉伸強度/密度)彈性模量(MPa)比剛度(彈性模量/密度)高強度合金鋼7.85128016320580026216鋁合金2.8410～450146～1617056025200尼龍1.14441～800387～70245083954酚醛木質層壓板1.4350250//玻纖/環氧復合材料//640/24000定向聚偏二氯乙烯1.7700412//

高分子建筑材料有很好的抵抗酸、堿、鹽侵蝕的能力，特別適合化學工業的建筑用材。高分子建材一般吸水率和透氣性很低，對環境水的滲透有很好的防潮防水功用。

2.減震、隔熱和吸聲功能高分子建材密度小(如泡沫塑料)，可以減少振動、降低噪音。高分子材料的導熱性很低，一般導熱率0.024W/～0.81W/()，是良好的隔熱保溫材料，保溫隔熱性能優于木質和金屬制品。3.可加工性高分子材料成型溫度、壓力容易控制，適合不同規模的機械化生產。其可塑性強，可制成各種形狀的產品。高分子材料生產能耗小(約鋼材的1/2～1/5；鋁材的1/3～1/10)、原料來源廣、因而材料成本低。

4.電絕緣性高分子材料介電損耗小是較好的絕緣材料，廣泛用于電線、電纜、控制開關、電器設備等。

5.裝飾效果高分子材料成型加工方便、工序簡單，可以通過電鍍、燙金、印刷和壓花等方法制備出各種質感和顏色的產品，具有靈活、豐富的裝飾性。

6.高分子材料缺點高分子的熱膨脹系數大、彈性模量低、易老化、易燃，燃燒時同時會產生有毒煙霧。這些都是高分子材料的一些弱點，通過對基材和添加劑的改性，高分子材料性能將不斷得到改善。高分子建筑材料二、建筑塑料及制品塑料是以天然或合成高聚物為基本成分，配以一定量的輔助劑，如填料、增塑劑、穩定劑、著色劑等，經加工塑化成型，它在常溫下保持形狀不變。熱塑性塑料在建筑高分子材料中占80%以上，因此在建筑塑料中，一般按塑料的熱變形行為分為熱塑性塑料和熱固性塑料。

1.熱塑性塑料熱塑性塑料是以熱塑性樹脂為基本成分的塑料，一般具有鏈狀的線型或支鏈結構。它在變熱軟化的狀態下能受壓進行模塑加工，冷卻至軟化點以下能保持模具形狀。其質輕、耐磨、潤滑性好、著色力強。但耐熱性差、易變形、易老化、常用的熱塑性塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

1)聚乙烯(PolyEthylene，PE)塑料聚乙烯高分子材料目前使用量最大，它主要制備成板材、管材、薄膜和容器，廣泛用于工業、農業和日常生活。高分子建筑材料

按合成時壓力、溫度的不同，聚乙烯分為高壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯。高壓法聚乙烯是以高純度(>99.8%)乙烯單體為原料，在160～270℃、150～300MPa高壓下，用高壓釜法或管式法進行生產。其結構上含有較多的支鏈，其密度、結晶度較低(55%～65%)、質軟透明，伸長率、沖擊強度和低溫韌性較好，也稱為低密度聚乙烯。低壓聚乙烯是在60～90℃、0.1～1.5MPa低壓下制得。其大分子上支鏈少、結晶度高(80%～90%)、密度高，其質堅韌，機械強度好，也稱為高密度聚乙烯。超高分子量聚乙烯(分子量>150萬)，由于大分子間的纏繞程度高，其沖擊強度和拉伸強度成倍增加，具有高耐磨性、自潤滑性，使用溫度在100℃以上。高密聚乙烯建筑塑料制品有：給排水管、燃氣管、大口徑雙型波紋管、絕緣材料、防水防潮薄膜、衛生潔具、中空制品、鈣塑泡沫裝飾板等。

2)聚氯乙烯(PolyvinylChloride，PVC)塑料目前PVC的年產量僅次于PE。PVC的單體為氯乙烯，它由乙炔和氯化氫加成生成。其優點是轉化率高，設備簡單；缺點是耗電高、成本大。高分子建筑材料

聚氯乙烯是多組分塑料，加入30%～50%增塑劑時形成軟質PVC制品，若加入了穩定劑和外潤滑劑則形成硬質PVC。硬質PVC力學強度較大，有良好的耐老化和抗腐蝕性能，但使用溫度較低。軟質PVC質地柔軟，它的性能決定于加入增塑劑的品種、數量及其他助劑的情況。改性的氯化聚氯乙烯(CPVC)，其性能與PVC相近，但耐熱性、耐老化、耐腐蝕性有所提高。另外氯乙烯還能分別與乙烯、丙烯、丁二烯、醋酸乙烯進行共聚改性，特別是引入了醋酸乙烯，使PVC塑性加大，改善了其加工性能，并減少了增塑劑的用量。軟質PVC可擠壓或注射成板片、型材、薄膜、管道、地板磚、壁紙等。還可以將PVC樹脂磨細成粉懸浮在液態增塑劑中，制成低粘度的增塑溶膠，噴塑或涂于金屬構件、建筑物面作為防腐、防滲材料。軟質PVC制成的密封帶，其抗腐蝕能力優于金屬止水帶。硬質PVC力學強度高，是建筑上常用的塑料建材。它適于制作排水管道、外墻覆面板、天窗、建筑配件等。塑料管道質輕、耐腐蝕、不生銹、不結垢、安裝維修簡便。高分子建筑材料3)聚苯乙烯(Polystyrene，PS)塑料聚苯乙烯分為通用級、抗沖級、耐熱級等。聚苯乙烯由于苯環的空間位阻，大分子鏈段的內旋轉和柔順性受到影響，基團相互作用小，故耐熱性差、質硬而脆、耐磨性不好。由于PS具有透明、價廉、剛性大、電絕緣性好、印刷性能好、加工性好等優點，在建筑中適應于生產管材、薄板、衛生潔具及與門窗配套的小五金等。為了克服PS脆性大、耐熱性差的缺點，開發了一系列改性PS，其中主要有ABS、MBS、AAS、ACS、AS等。例如ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體組成的熱塑性塑料。具有質硬、剛性大、沖擊強度高、耐磨性好、電絕緣性高、有一定的化學穩定性，使用溫度-40～100℃，應用廣泛等特點。AAS是丙烯腈、丙烯酸酯、苯乙烯的三元共聚物，由于不含雙鍵的丙烯酸酯代替了丁二烯，因此AAS的耐候性比ABS高8～10倍。高抗沖聚苯乙烯(HIPS)，其中加入了合成橡膠，其抗沖強度、拉伸強度都有很大提高。

4)聚丙烯(Polypropylene，PP)塑料

PP是目前發展速度最快的塑料品種，其產量居第四位。用于生產管道、容器、建筑零件、耐腐蝕板，薄膜、纖維等。它是丙烯單體在催化劑(TiCl3)作用下聚合，經干燥后處理制成不同結構的PP粉末。高分子建筑材料

通過添加防老劑，能夠改善PP的耐熱、耐光老化、耐疲勞性能，提高PP的模量和強度。采用共聚和共混的技術，能改善聚丙烯的低溫脆性。加入韌性高的聚酰胺或橡膠，可以提高PP的低溫沖擊強度。

5)聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)塑料

PMMA是甲基丙烯酸甲酯本體聚合而成，透光率達90%～92%，俗稱有機玻璃。高透明度的無定形熱塑性PMMA，透光率比無機玻璃還高，抗沖擊強度是無機玻璃的8～10倍，紫外線透過率約73%，使用溫度在-40℃～80℃。樹脂中加入顏料、染料、穩定劑等，能夠制成光潔漂亮的制品用作裝飾材料；用定向拉伸改性PMMA，其抗沖強度可提高1.5倍左右；用玻纖增強PMMA，可澆注衛生潔具等。有機玻璃有良好的耐老化性，在熱帶氣候下長期曝曬，其透明度和色澤變化很小，可制作采光天窗、護墻板和廣告牌。將PMMA水乳液浸漬或涂刷在木材、水泥制品等多孔材料上，可以形成耐水的保護膜。若用甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丙烯酯等交聯共聚，可以提高PMMA產品的耐熱性和表面硬度。高分子建筑材料6)聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)塑料分子主鏈中含有的線型高聚物為PC，根據R基的不同，可分為脂肪族、脂環族、芳香族PC。目前工程塑料中應用最多的是雙酚A型PC，它具有高沖擊韌性、良好的機械強度、優異的尺寸穩定性等。聚碳酸酯無毒、無味、無色透明(或淡黃透明)，透光率達90%、密度1.2g/cm3～1.25g/cm3，折射率1.58(25℃時)，比有機玻璃高；其機械強度，特別是抗沖強度是目前工程塑料中最高的品種之一；PC模量高，又具有優良的抗蠕變性是一種硬而韌的材料；PC耐熱性能好，熱變形溫度為130℃～140℃，脆化溫度-100℃，能長期在-60～110℃下應用；PC本身極性小，吸水性低，因此在低溫下具有良好的電絕緣性；PC能耐酸、鹽水溶液、油、醇，但不耐堿、酯、芳香烴，易溶于鹵代烴；PC不易燃，具有自熄性，可制作室外亭、廊、屋頂等的采光裝飾材料。

2.熱固性塑料熱固性塑料是以熱固性樹脂為基本成分的塑料，加工成形后成為不溶不熔狀態。一般具有網狀體形結構，受熱后不再軟化，強熱會分解破壞。熱固性塑料耐熱性、剛性、穩定性較好。常用的熱固性塑料有酚醛塑料、環氧塑料、聚氨酯塑料、聚酯塑料、脲醛塑料、有樹硅塑料等。高分子建筑材料1)酚醛樹脂(Phenol-formaldehyderesins，PF)塑料酚醛樹脂是酚類化合物和醛類化合物，經縮聚反應制備的熱固性塑料。熱固性和熱塑性PF能夠相互轉化，熱固性PF在酸性介質中用苯酚處理后，可轉變為熱塑性PF；熱塑性PF用甲醛處理后，能轉變成熱固的性PF。當苯酚和甲醛以1∶(0.8～0.9)的量，在酸性條件下反應，由于醛量不足，得到的是線型PF，當提供多量的甲醛，線型PF發生固化生成體型樹脂。

PF機械強度高、性能穩定、堅硬耐腐、耐熱、耐燃、耐濕、耐大多數化學溶劑，電絕緣性良好，制品尺寸穩定、價格低廉。PF加入木粉制得的PF塑料通常稱為“電木”；將各種片狀填料(棉布、玻璃布、石棉布、紙等)浸以熱固性PF，可多次疊加熱壓成各種層壓板和玻璃纖維增強塑料；還能制作PF保溫絕熱材料、膠粘劑和聚合物混凝土等。應用于裝飾、護墻板、隔熱層、電氣件等。酚醛中的羥基一般難以參加化學反應而容易吸水，造成固化制品電性能、耐堿性和力學性能下降。引入與PF相容性好的成分分隔和包圍羥基，從而達到改變固化速度、降低吸水率的目的。例如：聚乙烯醇縮醛改性PF，可以提高樹脂對玻璃纖維的粘結力、改善PF的脆性、提高力學強度、降低固化速率、有利于低壓成型，它成為工業上應用最多的產品。又如用環氧樹脂改性PF，能使復合材料具有環氧樹脂粘結性好，酚醛樹脂良好耐熱性的優點；同時又改進了環氧樹脂耐熱性差，酚醛樹脂脆性較大的弱點。高分子建筑材料2)環氧樹脂(EPOXYresin，EP)塑料

EP是大分子主鏈上含有多個環氧基團的合成樹脂，稱為環氧樹脂。環氧樹脂的種類很多，主要有兩類：

①縮水甘油基型EP，包括雙酚A型EP、縮水甘油酯EP、環氧化酚醛、氨基EP等。

②環氧化烯烴，如環氧化聚丁二烯等。但90%以上是由雙酚A和環氧氯丙烷縮聚而成，所得到的EP為線型，屬熱塑性。能溶于酮類、脂類、芳烴等溶劑，在未加固化劑時可以長期貯存。由于鏈中含有脂肪類羥基和環氧基，可以與許多物質發生反應，固化反應就是利用這些官能團而生成體型結構。環氧樹脂分子中含有環氧基、羥基、醚鍵等極性基因，因此對金屬、玻璃、陶瓷、木材、織物、混凝土、玻璃鋼等多種材料都有很強的粘接力，有“萬能膠”之稱，它是當前應用最廣泛的膠種之一。EP固化后粘接力大、堅韌、收縮性小、耐水、耐化學腐蝕、電性能優良、易于改性、使用溫度范圍廣、毒性低，但脆性較大，耐熱性差。EP主要用作粘合劑、玻璃纖維增強塑料、人造大理石、人造瑪瑙等。高分子建筑材料3)聚氨酯(Polyurethane，PU)塑料大分子鏈上含有NH—CO鏈的高聚物，稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯。由二異氰酸酯與二元醇可制得線型結構的PU，而由二元或多元異氰酸酯與多元醇則制得體型結構的PU，若用含游離羥基的低分子量聚醚或聚酯與二異氰酸酯反應則制得聚醚型或聚酯型PU。線型PU一般是高熔點結晶聚合物，體型PU的分子結構較復雜。工業上線型PU多用于作熱塑性彈性體和合成纖維，體型PU廣泛用于泡沫塑料，涂料、膠粘劑和橡膠制品等。聚氨酯橡膠具有特別好的耐磨性、撕裂強度、耐臭氧、紫外線和耐油的特性。PU大量用于裝飾、防滲漏、隔離、保溫等，廣泛用于油田、冷凍、化工、水利等。

4)聚酯(Polyester，UP)樹脂塑料大分子主鏈上含有酯結構的一類高聚物稱為UP，它是由多元酸和多元醇制成的不飽和樹脂。當酸為不飽和二元酸時，則生成不飽和聚酯；若用二元酸和二元酯縮聚則生成熱塑性UP；當用多元醇時則可生成體型樹脂。國內外用作復合材料基體的不飽和聚酯，基本是鄰苯型、間苯型、雙酚A型、乙烯基酯型、鹵代型。高分子建筑材料UP由于分子間沒有氫鍵和酯形成的鏈，其柔順性高、拉伸、壓縮量大，熔點低，例如聚辛二酸乙二醇酯的熔點僅63℃～65℃。而在主鏈上引入苯環，則大大加強了鏈的剛性，例如聚對苯二甲酸乙二醇(滌綸)的熔點可達到256℃。若用雙酚A與對苯二甲酸或間苯甲酸縮聚，可制得聚芳酯(PAR)。PAR具有很好的機械強度、電絕緣性能、尺寸穩定性和自潤滑性，其耐水、耐稀酸、稀堿，耐熱性好。例如聚對羥基苯甲酸酯，其可以長期在310℃溫度下使用。在玻璃鋼制造中不飽和聚酯的用量占80%左右，其相對密度為1.7～1.9，僅為結構鋼材的20%～25%，為鋁合金的30%～50%，但其比強度卻高于鋁合金接近鋼材。建筑工程上UP主要用來制作玻璃纖維增強塑料、裝飾板、涂料、管道等。

5)脲醛樹脂(Urea-formaldehyderesin，UF)塑料

UF是氨基樹脂的主要品種之一，它由尿素與甲醛縮聚反應而成。UF質堅硬、耐刮痕、無色透明、耐電弧、耐燃自熄、耐油、耐霉菌、無毒、著色性好，粘結強度高、價格低、表面光潔如玉，有“電玉”之稱。可制成色澤鮮艷、外觀美麗的裝飾品、絕緣材料、建筑小五金；UF經發泡可制成泡沫塑料，是良好的保溫、隔聲材料；用玻璃絲、布、紙制成的脲醛層壓板，可制作粘面板、建筑裝飾板材等，它是木材工業應用最普遍的熱固性膠粘劑。高分子建筑材料UF塑料制品經熱處理后表面硬度能得到進一步的提高，但抗沖強度和抗拉強度會下降。若用三聚氰胺代替部分脲或以硫脲與脲和甲醛共縮聚，能很好的克服UF耐水性差的弱點，并能提高UF的耐熱性和強度。UF中含有的甲醛是公認的建筑物中的潛在致癌物，通過改變尿素與甲醛的摩爾比降低膠粘劑中的游離甲醛；通過控制反應過程中的PH值和溫度，調整UF和樹脂結構來控制羥甲醛含量，減少樹脂中的亞甲醛醚鍵，從而制備出環保型的脲醛樹脂。

6)有機硅樹脂(Siliconeresin，Si)

有機硅即有機硅氧烷，它的主鏈由硅氧鍵構成，側基為有機基團，聚有機硅氧烷含有無機主鏈和有機側鏈(如：甲基、乙基、乙烯基、丙基和苯基等)，因此它既有一般天然無機物(如石英、石棉)的耐熱性，又具有有機聚合物的韌性、彈性和可塑性。有機硅樹脂的Si—O鍵有較高的鍵能(452kJ/mol)，所以它的耐高溫性能較好，可在200℃～250℃下長期使用；聚有機硅分子對稱性好，硅氧鏈極性不大，其耐寒性好，例如有機硅油的凝固點為-50℃～-80℃，硅橡膠在-60℃仍保持彈性；聚有機硅不溶于水，吸水性很低，表現出很好的憎水性；聚有機硅分子有對稱性和非極性側基，使它具有很高的電絕緣性；用有機硅樹脂和玻璃纖維復合的材料，可耐10%～30%硫酸、10%鹽酸、10%～15%氫氧化鈉，醇類、脂肪烴、油類對其影響不大。但在濃酸和某些溶劑(四氯化碳、丙酮和甲苯等)中易溶蝕。聚有機硅固化后力學性能不高，若在主鏈上引入亞苯基，則可提高其剛性、強度和使用溫度。有機硅樹脂還具有優良的耐候性，可制成耐候、保色、保溫涂料，有機硅涂料在很大的溫度范圍內粘度變化很小，具有良好的流動性，這給涂料施工帶來很大的方便。硅樹脂的水溶液可作為混凝土表面的防水涂料，增加混凝土的抗水、抗滲和抗凍能力。高分子建筑材料

有機硅聚合物可分為液態(硅油)、半固態(硅脂)、彈性體(硅橡膠)和樹脂狀流體(硅樹脂)多種形態。

7)玻璃纖維增強塑料(GlassfiberreinforcedPlastics，GRP)玻璃纖維增強塑料又稱玻璃鋼。玻璃鋼是以不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等為基體，以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶和氈等)為增強體制成的復合材料。由于基體的材料不同，玻璃鋼有很多種類。玻璃鋼的力學性能主要決定于玻璃纖維。聚合物將玻璃纖維粘結成整體，使力在纖維間傳遞載荷，并使載荷均衡。玻璃鋼的拉伸、壓縮、剪切、耐熱性能與基體材料的性能、玻璃纖維在玻璃鋼中的分布狀態密切相關。玻璃鋼具有成型性好、制作工藝簡單、質輕強度高、透光性好、耐化學腐蝕性強、具有基材和加強材的雙重特性、價格低。主要用作裝飾材料、屋面及圍護材料、防水材料、采光材料、排水管等。玻璃鋼的成型方法主要有手糊法、模壓法、噴射法和纏繞法。高分子建筑材料

建筑技術和建筑工業化水平的不斷提高，現代建筑的設計標準化、施工機械化、構件預制化，建筑材料質輕、高強、隔音和保溫等功能的結合，使粘接劑成為現代建筑材料的重要組成部分。凡能在兩個物體表面之間形成薄膜層，并將兩個或兩個以上同質或不同質的物體粘接在一起的材料稱為粘接劑。粘接是通過物理或化學作用實現的，形成的薄膜在被粘材料之間起到應力傳遞的作用。粘接劑已成為新型建筑材料的一種，廣泛地應用于施工、裝飾、密封和結構粘接等領域。一、建筑粘接劑的特點工程實踐證明建筑粘接劑是實用、可靠的，它逐步取代傳統的焊接、螺接、嵌接等連接方法，在建筑工程中發揮著重要作用。

(1)粘接劑均勻涂覆在粘接面上，使應力分布均勻。耐疲勞性要比鉚接，螺接高幾倍到十幾倍。沒有因焊縫而產生的電化學腐蝕和脆性破壞。

(2)能有效地應用于不同種類的金屬和非金屬之間的粘接。適用于不同吻合、薄型、微小、復雜物件的連接。建筑粘接劑(3)粘接材料對空氣、水等環境介質有良好的密封性。粘接表面平滑，對于流線型工藝具有獨特的意義。能滿足防水堵漏、防腐、絕緣、保溫和隔音的要求。

(4)粘接工藝可極大提高工作效率和節約材料。據統計采用1噸粘接劑可節約5噸金屬材料，節約5000～10000個人工。粘接工藝比較簡單，對操作者的熟練程度要求不高。

(5)粘接一般可在室溫或中溫下進行，節約能源，并且不影響材質強度。

(6)選用功能性粘接劑，可賦于粘接縫以絕緣性、導電性、導磁性、快速固結等性能。

(7)粘接劑的局限性：

①粘接劑70%以上是合成高聚物，其耐老化、耐環境侵蝕性差。

②粘接劑主要通過分子的作用來聯接被粘物體，其粘接強度有限。

③粘接劑耐溫范圍不高，非結構膠使用溫度-60℃～100℃；結構膠使用溫度在-253℃～315℃；無機粘接劑雖可達到700℃～800℃，但它的綜合性能較差。

④粘接質量無損檢測迄今還沒有可靠的方法。二、粘接機理粘接力的大小主要由內聚力和粘附力決定。內聚力是粘接劑本身分子之間的作用力；粘附力是膠粘劑與被粘物之間的作用力。兩物體粘接的牢固程度，不是內聚力和粘附力之和，而是決定于兩者之中最小的一個。建筑粘接劑1.機械結合理論任何被粘物的表面經放大后，都有很多縫隙和凹凸不平的地方，固化后的粘接劑象很多銷釘一樣嵌入微孔中，形成機械嚙合力將兩個被粘物牢固結合在一起。

2.吸附理論粘接劑和被粘物體接觸時，由于擴散和吸附的作用形成次價力(范德華力)。理論計算表明，當兩個平面距離為1nm時，其之間的吸附力為9.8MPa～10.98MPa，距離為0.3nm～0.4nm時可達到98MPa左右。這個強度完全可以達到結構物膠粘接所要求的強度。

3.擴散理論擴散理論認為粘接劑在被粘物之間是通過大分子鏈或鏈段的熱運動進行擴散，最終導致界面上發生互溶，粘接劑和被粘物之間界面消失而形成整體。

4.化學鍵理論由于粘接劑和被粘物之間發生化學反應，形成化學鍵。化學鍵力包括離子鍵力、共價鍵力和金屬鍵力，它們存在于原子(或離子)之間，也稱為主價力。高聚物鍵能之間主價力為320kJ～720kJ。建筑粘接劑5.靜電理論粘接劑和被粘物之間存在雙電層，粘接是由雙電層的靜電引力作用而產生。粘接中靜電引力不起主導作用，只有當雙電層中的電荷密度達到1021e/cm3時，靜電引力才能對膠接強度產生明顯的影響。以上理論往往是針對不同粘接劑而言，實際上粘接力是綜合的結果。對不同的粘接對象，使用的不同粘接劑，這五種粘附力的貢獻則不同。三、常用建筑粘接劑建筑常用的粘接劑主要分為熱塑性和熱固性樹脂膠粘劑。表12-4建筑常用膠粘劑性能及應用建筑粘接劑種類特性主要用途熱塑性樹脂膠粘劑聚乙烯縮醛

膠粘劑粘接強度高，抗老化，成本低，施工方便粘粘塑膠壁紙、瓷磚、墻布等。加入水泥砂漿中改善砂漿性能，也可配成地面涂料聚醋酸乙烯酯

膠粘劑粘附力好，水中溶解度高，常溫固化快，穩定性好，成本低，耐水性、耐熱性差粘接各種非金屬材料、玻璃、陶瓷、塑料、纖維織物、木材等聚乙烯醇膠粘劑水溶性聚合物，耐熱、耐水性差適合膠接木材、紙張、織物等。與熱固性膠粘劑并用續表建筑粘接劑種類特性主要用途熱固性樹脂膠粘劑環氧樹脂膠粘劑萬能膠，固化速度快，粘接強度高，耐熱、耐水、耐冷熱沖擊性能好。使用方便粘接混凝土、磚石、玻璃、木材、皮革、橡膠、金屬等，多種材料的自身粘接與相互粘接。適應于各種材料的快速膠接，固定和修補酚醛樹脂膠粘劑粘附性、柔韌性好，耐疲勞粘接各種金屬、塑料和其他非金屬

材料聚氨酯膠粘劑較強粘接力，良好的耐低溫性與耐沖擊性。耐熱性差，自身強度低。適于膠接軟質材料和熱膨脹系數相差較大的兩種材料1.聚乙烯醇及縮醛粘接劑聚乙烯醇及縮醛價格低、原料來源廣；單組分膠液使用方便；可粘接柔軟材料；無毒、不易燃、合成工藝簡單、固體含量高；缺點是本身強度低，抗熱性、抗蠕變性差。多用于建筑中墻板、瓷磚、纖維布和壁紙粘粘；用于大白粉漿、石灰漿和多種膩子的膠粘劑；作為內外墻涂料，水泥地面涂料的基礎及外墻飾面、墻體處理等。

低縮醛化的聚乙烯醇縮醛俗稱107膠(或801膠)，它具有粘性強、耐水、耐油、耐磨、耐候性好。與水泥復合使用，可明顯提高水泥材料的耐磨、抗凍、抗裂和防霉菌性。

107膠廣泛用于金屬、玻璃、紙張、纖維、橡膠、皮革、木材、壁紙、水泥地面、磚、石膏、混凝土和部分塑料的粘接，被稱為建筑中的“萬能膠”。

2.聚醋酸乙烯酯粘接劑聚醋酸乙烯酯及其共聚物在熱塑性高分子粘接劑中占有很重要的地位。它操作安全、無毒、無火災和爆炸危險，無環境污染、無腐蝕性；產品常溫下干燥快，起始強度高；聚合物微粒較大，在多孔材料(如木材)粘接中，不易產生滲析、缺膠及透膠現象；膠液為單組分，使用方便；固化后的膠層無色透明、有韌性，不會污染被粘物表面。聚醋酸乙烯粘接劑的缺點：

①耐濕性差，對溫水的抵抗性極差。

②耐熱性差，軟化點低(45℃～90℃)。

③低溫性能差，乳液在冬季可能凍結。產品多用于膠接纖維素材料(如木材、紙制品等)，廣泛應用于建筑、木工、包裝等。建筑粘接劑3.環氧樹脂粘接劑環氧樹脂粘接劑是一種性能優良、強度較高、應用較早的建筑粘接劑。環氧樹脂分子中含有較多的極性基團，具有很強的粘接力；膠層固化后收縮率小(一般為2%～3%)，尺寸穩定；電絕緣性優異，使用溫度范圍大(-60℃～150℃)；摻和性能好，易于改性；使用方便、工藝簡單。環氧粘接劑的缺點：未改性的環氧樹脂固化物質脆、剝離強度低；其稀釋劑、固化劑對人體和環境有一定的危害性。影響環氧樹脂粘接劑性能的主要因素，一是環氧樹脂本身，二是固化劑。為了改變環氧樹脂的缺點，可加入不同粘度的樹脂，提高環氧膠的抗剝離強度、抗沖擊強度；加入一些高分子化合物提高環氧膠的耐熱性。固化劑的種類和加入量對環氧樹脂固化物性影響很大。固化劑一般有有機胺類、酸酐類、咪唑類、雙氰胺類等。環氧樹脂粘接劑廣泛用于建筑構件的預制、室內外裝修、公路橋梁維修、防滲工程封堵、軍事設施加固補強和水利工程的抗磨補損等。建筑粘接劑4.聚氨酯粘接劑聚氨酯粘接劑含有極性強、化學活性大的基團，對多孔、表面光潔的材料具有優良的粘接力；配方可調性強，膠層從柔性到剛性都能調制適應不同材料粘接的需要；工藝簡便，可加熱或室溫固化，加聚反應固化中沒有副產品釋出；有優異的耐低溫性(-253℃下使用)、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學品、耐臭氧、耐磨和防霉菌等性能。聚氨酯的缺點是耐熱性差、具有一定的毒性。聚氨酯粘接劑可分為以下四類。

①多異氰酸酯類，它是最早最簡單的一種。目前的芳香族異氰酸酯，采用了價格低的甲苯和苯為原料是發展很快的產品。

②一組分封閉型，它采用化合物將端異氰酸酯基暫時封閉起來，防止水或其他活性物質的作用。

③端異氰酸酯基聚氨酯預聚體型，它屬于結構型，其特點是起始膠結強度大。

④聚氨酯熱熔膠，它具有較高的極性和反應活性，對多種材料有優異的粘接性。聚氨酯粘接劑廣泛用于建筑地基、墻根、屋頂、地板等的粘接密封、嵌填；用于夾層材料和保護板層之間的粘接等。建筑粘接劑5.丙烯酸酯粘接劑丙烯酸酯粘接劑的類型很多，性能各異。它粘度低、室溫固化、使用方便；耐熱、耐油、耐老化、耐候、耐酸堿、耐溶劑性好，電氣性能好；能粘結多種材料，膠層無色透明；毒性低，殘膠容易清洗。丙烯酸酯粘接劑主要有-氰基丙烯酸酯粘接劑、第二代丙烯酸粘接劑、厭氧膠等。-氰基丙烯酸酯粘接劑是以-氰基丙烯酸酯單體為主要成分，R可為甲基(501膠)、乙基(502膠)、正丙基(503膠)、正丁基(504膠