土木工程材料第8章-合成高分子材料(已修改)
2025-03-02 11:26 本頁面
【正文】 第 8章 合成高分子材料 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 熟悉合成高分子材料的性能特點及主要的高分子材料品種； 2. 熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及應(yīng)用， 包括塑料 、 膠粘劑及涂料 。 本章的難點 是 從合成高分子材料的組成來理解它的性能 ， 正確地根據(jù)工程實際選用合適的合成高分子材料 。建議在學(xué)習(xí)中通過對比來理解不同種類的高分子材料的性能及應(yīng)用 。 有機(jī)高分子材料是由高分子化合物組成的材料 。 在土木工程中所涉及的主要有塑料 、 橡膠 、 化學(xué)纖維 、 膠粘劑和涂料 。本章主要介紹塑料 、 膠粘劑和涂料 。 這些有機(jī)高分子材料的基本成分是人工合成的高分子化合物 ， 簡稱高聚物 。 由高聚物加工而成 ， 或高聚物對傳統(tǒng)材料改性所制得的土木工程材料 ， 習(xí)慣上稱為化學(xué)合成建筑材料 ， 即化學(xué)建材 。 合成高分子化合物的基本知識 ? ? 按分子鏈的形狀分類 ? 線型 高分子化合物的主鏈原子排列成長鏈狀，如聚乙烯、聚氯乙烯等。 ? 支鏈型 高分子化合物的主鏈也是長鏈狀的，但帶有大量的支鏈，如 ABS樹脂等。 ? 體型 高分子化合物的長鏈被許多橫跨鏈交聯(lián)成網(wǎng)狀，或在單體聚合過程中二維或三維空間交聯(lián)形狀空間網(wǎng)絡(luò)，分子彼此固定。如環(huán)氧、聚酯等樹脂的最終產(chǎn)物 。 ? 根據(jù)分子鏈的形狀不同 ， 可將高分子化合物分為 線型 、 支鏈型和體型 三種 。 聚合物的物理狀態(tài)及性能特點 ? 按溫度區(qū)域可劃分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。 ? 當(dāng)溫度較低時，聚合物受外力作用時產(chǎn)生的變形較小，彈性模量大，且變形可恢復(fù)，此狀態(tài)稱為玻璃態(tài)。玻璃態(tài)是塑料的使用狀態(tài)，凡室溫下處于玻璃態(tài)的聚合物都可用作塑料。 ? 當(dāng)溫度升高至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，聚合物受外力作用時產(chǎn)生變形較大，彈性模量較小，外力除去后又會逐步恢復(fù)原狀，且變形是可逆的，此狀態(tài)稱為高彈態(tài)。高彈態(tài)是橡膠的使用狀態(tài)，凡室溫下處于高彈態(tài)的聚合物均可用作橡膠，因此高彈態(tài)也叫橡膠態(tài)。 ? 粘流態(tài)是聚合物成型時的狀態(tài)。 ? 在室溫下，聚合物總是處于玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)之一，其中，高彈態(tài)是聚合物所特有的狀態(tài)。當(dāng)溫度一定時，不同聚合物可能處于不同的物理狀態(tài)，因此表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能。 ? 按對熱的性質(zhì)分類 ? 按受熱時的特點可分為熱塑性和熱固性兩類 。 ? 熱塑性高聚物在加熱時呈現(xiàn)出可塑性 ， 甚至熔化 ，冷卻后又凝固硬化 。 這種變化是可逆的 ， 可以重復(fù)多次。 這類的高分子化合物其分子間作用力較弱 ， 為線型及帶支鏈的高聚物 。 ? 熱固性高聚物是一些支鏈高分子化合物 ， 加熱時轉(zhuǎn)變成粘稠狀態(tài) ， 發(fā)生化學(xué)變化 ， 相鄰的分子相互連接 ，轉(zhuǎn)變成體型結(jié)構(gòu)而逐漸固化 ， 其分子量也隨之增大 ， 最終成為不能熔化 、 不能溶解的物質(zhì) 。 這種變化是不可逆的 ， 大部分縮合樹脂屬于此類 。 ? 將低分子單體經(jīng)化學(xué)方法聚合成為高分子化合物常用的合成方法有加成聚合和縮聚聚合兩種。
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