建筑材料與建筑塑料.ppt

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1、第十一章建筑塑料與膠粘劑第十一章合成高分子材料11.1合成高分子材料的基本知識(shí)一、聚合物及其分類(lèi)（一）聚合物其分子量雖然很大，但化學(xué)組成都比較簡(jiǎn)單，是由簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以重復(fù)方式連接起來(lái)而形成的。例如，聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)式為：聚合度鏈節(jié)聚合度代表重復(fù)單元數(shù)，它是衡量高聚物分于最大小的一個(gè)指標(biāo)。鏈節(jié)：重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元一種高分子化合物是許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相類(lèi)似而聚合度不完全相等的高分子的混合物。由低分子單體合成高聚物的反應(yīng)稱(chēng)作聚合反應(yīng)，根據(jù)單體和聚合物的組成和結(jié)構(gòu)所發(fā)生的變化，聚合反應(yīng)可分成加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩大類(lèi)。（二）聚合物的分類(lèi)1.按化學(xué)反應(yīng)分為兩大類(lèi)。（1）加聚樹(shù)脂：由含有不飽和鍵

2、的低分子化合物(稱(chēng)為單體)經(jīng)加聚反應(yīng)而得。加聚反應(yīng)特點(diǎn)：無(wú)副產(chǎn)品化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成基本相同。加聚物的分子量是單體分子量的整數(shù)倍。均聚物—由一種單體加聚而得。共聚物—由兩種或兩種以上單體加聚而得。命名方法：在單體名稱(chēng)前冠以“聚”字（2）縮聚樹(shù)脂：一般由兩種或兩種以上含有官能團(tuán)的單體經(jīng)縮合反應(yīng)而得?？s聚反應(yīng)特點(diǎn)：有副產(chǎn)品——水、氨、醇等低分子化合物縮聚樹(shù)脂的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成完全不同。命名方法：在單體名稱(chēng)后冠以“樹(shù)脂”兩字（一）高聚物的幾何形狀與性質(zhì)二、高聚物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高分子化合物結(jié)構(gòu)1.線(xiàn)型結(jié)構(gòu)分子中的主鏈原子，常排列成一長(zhǎng)鏈形狀，長(zhǎng)鏈上接有或多或少長(zhǎng)短不一

3、的支鏈。受熱時(shí)，可熔，也能可溶于特定的有機(jī)溶劑。具有彈性和塑性。由于其中少量支鏈?zhǔn)狗肿娱g距增大，結(jié)構(gòu)變松，從而機(jī)械強(qiáng)度降低，溶解能力和可塑性增高。常用的有聚乙烯、聚氯乙烯等。2.支鏈型結(jié)構(gòu)化合物的主鏈也是長(zhǎng)鏈形狀，但帶有大量的支鏈，并圍繞在主鏈四周使分子成為球型(有時(shí)又稱(chēng)球型結(jié)構(gòu))，其強(qiáng)度和彈性都不及線(xiàn)型結(jié)構(gòu)高，無(wú)顯著熔點(diǎn)，但具有良好的溶解能力。如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂在制備過(guò)程中的中間產(chǎn)物。3.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子的主鏈也是長(zhǎng)鏈分子，但被橫鍵所交聯(lián)成網(wǎng)狀，不熔化，但能變軟具有塑性，不溶解，但能溶脹。如硫化橡膠。4.體型結(jié)構(gòu)分子中的長(zhǎng)鏈在三度空間與其他許多分子發(fā)生交聯(lián)而成，也可在單

4、體聚合過(guò)程逐步交聯(lián)而形成。體型結(jié)構(gòu)的高聚物硬而脆，無(wú)彈性和塑性，既不熔化，也不溶解。酚醛、脲醛、環(huán)氧、聚酯等樹(shù)脂交聯(lián)的最終產(chǎn)物。強(qiáng)度較低、彈性模量小、變形較大、耐熱性較差、耐腐蝕性較差，可溶可熔。線(xiàn)型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高、彈性模量較高、變形較小、耐熱性較好、耐腐蝕性較高、不溶不熔、較硬脆并且多沒(méi)有塑性。體型結(jié)構(gòu)可反復(fù)加熱軟化，冷卻硬化（線(xiàn)型結(jié)構(gòu)）熱塑性樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂一般是由具有線(xiàn)型和支化的大分子所組成，加熱時(shí)分子的活動(dòng)能力增加，樹(shù)脂具有一定流動(dòng)性，在壓力作用下能加工成各種形狀的制品，冷卻后分子重新凍結(jié)而失去流動(dòng)性，這樣制品的形狀就被固定下來(lái)。如果高聚物分子不發(fā)生變化，如降解或交

5、聯(lián)，這一過(guò)程就可以反復(fù)進(jìn)行。所以熱塑性樹(shù)脂是可以反復(fù)加工的。聚氯乙烯、尼龍等是典型的熱塑性樹(shù)脂。（體型結(jié)構(gòu)）僅在第一次加熱時(shí)軟化，分子間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)而固化，以后再加熱時(shí)不會(huì)軟化的。熱固性樹(shù)脂:熱固性樹(shù)脂在成型前分子且較低而具有可塑性，在成型過(guò)程中發(fā)生交聯(lián)而成為體型結(jié)構(gòu)的大分子，從而失去可塑性。熱固性樹(shù)脂成型過(guò)程是一個(gè)從線(xiàn)型或支鏈分子交聯(lián)成體型分子的過(guò)程，這一過(guò)程是不可逆的。因此固化后的樹(shù)脂是不能重新加工成型的。例如熱固型酚醛樹(shù)脂加熱后不熔化，也不溶于有機(jī)溶劑，但在高溫下會(huì)發(fā)生降解．(二)高聚物的結(jié)晶為部分結(jié)晶，結(jié)晶度越高，則高聚物的密度、彈性模量、強(qiáng)度、硬度、耐熱性、折

6、光系數(shù)等越大，而沖擊韌性、粘附力、斷裂伸長(zhǎng)率、溶解度等越小，晶態(tài)高聚物一般為不透明或半透明的。按結(jié)晶性能晶態(tài)高聚物非晶態(tài)高聚物晶態(tài)高聚物非晶態(tài)高聚物一般為透明的非晶態(tài)高分子化合物中，常具有三種力學(xué)性能不同的狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。由于這三種狀態(tài)是在不同的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，因而也稱(chēng)為熱—機(jī)械狀態(tài)。（三）高聚物的變形與溫度非晶態(tài)高聚物之所以具有這幾種不同的聚集狀態(tài)，是由于大分子鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。該大分子鏈有兩種運(yùn)動(dòng)單元，一種是大分子鏈的整體，一種是鏈中的個(gè)別鏈段。這是由于鏈型分子中，相鄰原子基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)自由，使得同一分子相距較遠(yuǎn)的各部分的運(yùn)動(dòng)幾乎不相關(guān)。在高聚物內(nèi)部大

7、分子之間存在著分子間的作用力，所以它們不易活動(dòng)。這使高聚物具有固定的特性，有很高的粘度，甚至有的高聚物在高溫下也不能流動(dòng)。另一方面，由于高分子鏈節(jié)的不斷內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以致鏈段可以獨(dú)立活動(dòng)，這就使高聚物具有非常大的彈性和一定程度的柔顧性。高聚物的許多特性，都是由高分子的這種兩重性所決定的。(一)玻璃態(tài)1.玻璃態(tài)：高分子化合物處于過(guò)低溫度下，所有分子間的運(yùn)動(dòng)和鏈段的運(yùn)動(dòng)都停止了，整個(gè)物質(zhì)表現(xiàn)為非晶態(tài)的硬脆固體，和無(wú)機(jī)玻璃一樣；當(dāng)加外力時(shí)，產(chǎn)生瞬時(shí)變形，外力除去后，立即恢復(fù)原狀，所以叫玻璃態(tài)。2.玻璃態(tài)溫度(Tg)：高分子化合物轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)時(shí)溫度。3