建筑功能材料講稿

1、1,《建筑功能材料》,主講：陳明鳳,,,2,2,,參考文獻：1、《化學(xué)建材》，楊學(xué)穩(wěn)等編，重慶大學(xué)出版社，20062、《乳膠漆》，林宣益編，化學(xué)工業(yè)出版社，20053、《建筑防水卷材》，沈春林等編，化學(xué)工業(yè)出版社，20044、《建筑防水涂料》，沈春林等編，化學(xué)工業(yè)出版社，20035、《建筑防水密封材料》，沈春林等編，化學(xué)工業(yè)出版社，20036、《化學(xué)建材》，張智強等編,重慶大學(xué)出版社，20007、《建筑功能材料》，馬保國等

2、編，武漢理工大學(xué)出版社，20108、《建筑功能材料》，張松榆等編，中國建材工業(yè)出版社，2012,3,3,建筑功能材料：具有防水、防火、保溫、隔熱、采光、隔聲、裝飾等建筑功能、非承重用材料。決定建筑物使用功能和建筑品質(zhì)。 化學(xué)建材：以有機高分子(合成)樹脂為主干成分制成的建筑材料。 化學(xué)建材類型：建筑塑料(塑料管材、異型材、板材、壁紙及防水卷材等)、建筑涂料、建筑防水材料、膠粘劑、混凝土外加劑和其他復(fù)合材料等。

3、化學(xué)建材在土建工程中的作用：1、在地基基礎(chǔ)工程中，增加地基基礎(chǔ)承載力，防治地下水滲透，保護和加強土體，如化學(xué)灌漿材料等；2、在主體工程中，改善混凝土使用性能，如操作性、穩(wěn)定性、耐久性或某些特殊性能等，如聚合物混凝土、高性能混凝土等；3、在配套和裝飾工程中，改進建筑物使用功能，如保溫、隔熱、防水 密封、吸光、采光、防火、防腐蝕、美化環(huán)境等。,4,4,第一篇 建筑塑料,第一章 概述第一節(jié) 發(fā)展塑料建材的意義塑料建材的

4、重要特點是節(jié)能。 1噸塑料板可代替70噸鋼材，1噸塑料包裝材料可代替10m3木材；生產(chǎn)1m3PVC塑料只需70KJ能耗，而鋼、鋁分別是PVC的4.5、8.8倍。 節(jié)能還表現(xiàn)在其密封性能上。 建筑能耗約占總能耗的30%。在房屋建筑中，窗戶傳熱量雖然只占22%，略低于外墻，但把通過窗戶的傳熱量與縫隙空氣滲透量相加，則約占建筑全部能耗的50%。,5,5,在使用能耗方面： 采暖地區(qū)塑料窗代替普通金屬窗

5、，可節(jié)約采暖能耗30～40%； 塑料給排水管代替金屬管節(jié)能達50%，提高供水能力20%左右，施工工效提高50～60%； 塑料線槽線管在住宅中得到普遍應(yīng)用。,6,6,第二節(jié) 塑料建材性能特點,加工性能優(yōu)良 多種方法成型加工，制品形狀多樣。多種功能 塑料種類多、改變配方或改性可改變塑料性能。輕質(zhì)性 塑料比重（0.8～2.2）只有鋼材的1/8～1/4，混凝土的1/3

6、，減輕施工時勞動強度和建筑物自重。裝飾出色 制品形狀、顏色、圖案可任意設(shè)計。其他特性 1.老化已不是建筑中使用塑料的主要障礙，如塑料管的使用壽命比鑄鐵管長，最高可達50年； 2.可燃，按有關(guān)規(guī)范設(shè)計使用； 3.耐熱性差，一般塑料的熱變形溫度僅60～80℃ ； 4.剛性小和易蠕變,不能作建筑結(jié)構(gòu)材料使用；,7,7,,5.熱伸縮性大。 熱膨脹系數(shù)是傳統(tǒng)建材

7、的4倍以上。 為防止熱應(yīng)力積累導(dǎo)致材料破壞，塑料板材拼接時要考慮塑料建材的柔性與伸縮性，在塑料管道系統(tǒng)中必須留有伸縮節(jié)。 塑料建材可代鋼、代木，具有某些傳統(tǒng)建材無法比擬的性能，可顯著節(jié)省能源，保護生態(tài)環(huán)境，改善居住環(huán)境和條件，提高建筑物功能。,8,8,第三節(jié) 建筑塑料品種和選材原則,塑料建材用樹脂主要有PVC、PS、PE、PP、ABS、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂等。 塑料原材料選材原則

8、：滿足制品使用性能要求，如力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性等；根據(jù)使用場所選擇滿足特殊要求的材料，如供水系統(tǒng)選用無毒材料，室內(nèi)裝飾選用低揮發(fā)性材料；在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，選用低成本材料；根據(jù)制品形狀和加工方法，選用具有良好加工性能材料。,9,9,第二章 建筑中的樹脂和塑料,塑料主要成分：合成樹脂（膠結(jié)材）、助劑和顏填料。 第一節(jié) 加聚樹脂與塑料聚氯乙烯（PVC） PVC是建筑中應(yīng)用量最大的塑料，可制成硬

9、質(zhì)或軟質(zhì)的，因含氯具有自熄性。 PVC按聚合方法分：懸?。ǚ蹱罨驊腋渲┖腿橐壕酆希ê隣顦渲?。 粉狀PVC分為疏松型（XS）和緊密型（XJ），粉狀樹脂顆粒較大，粒徑為30～150μm，糊狀樹脂顆粒較細(xì)，粒徑為0.2～2μm。 PVC受光熱作用易分解，須加入穩(wěn)定劑，防止和抑制PVC分解。PVC制品長期使用溫度不宜超過55℃，經(jīng)過改性的特殊配方制品耐溫可達90℃。 糊狀PVC用來配制PV

10、C糊：1、增塑糊（塑料溶膠），由糊狀樹脂和增塑劑組成，增塑劑比例高，為樹脂量的80～100%，粘度低。2、稀釋糊（有機溶膠），增塑劑比例低，同時含有稀釋劑使粘度適中便于涂布。 PVC糊主要用作涂布生產(chǎn)PVC墻紙和地板等。,10,10,粉狀樹脂用作制備塑料，分硬PVC和軟PVC兩大類。前者基本不含或含少量增塑劑，機械性能好，但抗沖擊性較差，低溫時呈脆性。在塑料門窗、建筑管道等硬質(zhì)PVC中，通常加入改性樹脂來提高抗沖擊性能。軟質(zhì)P

11、VC的軟性變化范圍較大，隨所加增塑劑量而變。 PVC耐溶劑性較好。常用溶劑為四氫呋喃和環(huán)己酮，可制成溶劑粘接劑。 PVC在建筑中應(yīng)用較廣泛的有門窗、異型材、模板、地板、管道、管件、墻紙、護墻板和防水卷材等。,,PVC衍生物： 1.氯醋共聚物 醋酸乙烯含量愈高，加工性能和溶解性能愈好，但機械性能變差。 低醋酸乙烯含量氯醋共聚物可代替PVC生產(chǎn)塑料地板等，加工溫度較低，塑化

12、性能好；高醋酸乙烯含量氯醋共聚物溶解性能好，主要用來制造涂料、PVC印刷油墨等。 2.氯偏（氯乙烯-偏氯乙烯）共聚物 主要以乳液形式作為制備涂料的基料，涂膜硬而堅韌。 3.PVC氯化改性后稱為過氯乙烯樹脂，含氯量可從56.8%提高到66～67%。,11,12,12,過氯乙烯樹脂性能與PVC接近，其軟化點比相同分子量的PVC高，而溶解性優(yōu)于PVC。 主要配成內(nèi)外墻和地面涂料，耐老化性很好。聚乙烯（P

13、E） HDPE、LDPE等。結(jié)晶性材料，室溫下沒有溶劑，高溫時某些非極性烴類溶劑如四氯化碳和四氫萘可溶解它。能耐大多數(shù)酸堿，只有濃硫酸和濃硝酸會緩慢地侵蝕它，PE耐低溫性和抗沖擊性比PVC好得多，易燃燒，燃燒時呈淡藍(lán)色火焰并發(fā)生滴落。 PE主要制造防水材料、給排水管、衛(wèi)生潔具、薄膜、合成木材、裝飾片材和鈣塑材料等。,,商品PE以熔融指數(shù)（MI）分級。 MI是在一定溫度下（ PE為190℃）用21

14、60g的荷重從直徑2.1m、長8mm的毛細(xì)管中10min內(nèi)擠出的克數(shù)。表征聚合物分子量。 PE改性物 ⑴ 氯化聚乙烯（CPE），是PVC的抗沖擊改性劑； ⑵ 氯磺化聚乙烯是彈性體，可提高PVC抗沖性；⑶ EVA彈性體，可改進PVC抗沖性。聚丙烯（PP） PP等規(guī)度愈高，結(jié)晶度愈高，機械性能愈好。無規(guī)PP性能很差，為無定形蠟狀物質(zhì)。 PP等規(guī)度一般以在正庚烷中的不溶部分的重量百分?jǐn)?shù)來表示。

15、 PP密度在通用塑料中最小，約0.9。等規(guī)PP是結(jié)晶性非極性聚合物，常溫下沒有溶劑，高溫下溶于高沸點脂肪烴和芳烴，PP燃燒性與PE接近，易燃且會滴落。,13,14,14,PP的商品等級用熔融指數(shù)來表示，測定溫度為230℃ 。 PP建材制品有管材、衛(wèi)生潔具（如浴缸和整體淋浴室）、模板等，其纖維編織物作建筑施工時的大面積保護性網(wǎng)罩。聚苯乙烯（PS） 本體和懸浮聚合，懸浮聚合PS為顆粒狀，可生產(chǎn)可發(fā)性PS

16、。 工業(yè)生產(chǎn)的聚苯乙烯類聚合物主要有：通用型聚苯乙烯（GPPS）、高抗沖型聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)型聚苯乙烯（EPS）以及苯乙烯的共聚物如ABS、SAN、ACS和K樹脂等。,15,15,,PS在建筑中主要以泡沫塑料的形式作為隔熱隔音材料，也可制造燈具、發(fā)光平頂板等。1. 通用型聚苯乙烯（GPPS） 分子量約5～10萬，本體、懸浮等經(jīng)自由基聚合而成。GPPS透明性好，常稱作晶狀聚苯乙烯。 商

17、品GPPS 有三類：高耐熱型：分子量高，添加劑少；中等流動型：中等分子量，含1～2%礦物油添加劑；高流動型：分子量低，含3～4%的礦物油。,16,16,通用型PS性能：⑴ 無色透明類似玻璃的塑料，透光度可達88～92%； ⑵ 機械強度較高，但抗沖性較差，即有脆性；⑶ 燃燒時有大量黑煙碳束；⑷ 耐溶劑性較差，能溶于苯、甲苯和乙苯等芳香族溶劑。2.高抗沖聚苯乙烯（HIPS） 一般采用彈性體（順丁

18、或丁苯橡膠）對PS 進行化學(xué)或物理改性。早期采用機械混煉法，由于橡膠分散不均勻，增韌效果不明顯，因而發(fā)展了接枝聚合法，即將丁苯橡膠或丁基橡膠溶解于苯乙烯單體中進行本體或懸浮聚合。專用級HIPS可代替工程塑料。3.可發(fā)性PS（EPS) 是苯乙烯經(jīng)懸浮聚合的珠狀產(chǎn)品。發(fā)泡劑可在聚合過程中加入制得可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，也可在成型時加入，經(jīng)加熱加壓使發(fā)泡劑滲入PS珠粒中,17,17,溶脹而得EPS珠粒，常用發(fā)泡劑是正戊烷。ABS塑料

19、 丙烯腈使ABS有良好耐化學(xué)性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好加工性能。 ABS樹脂制備方法有混煉法和接枝共聚法，主要采用接枝共聚法。生產(chǎn)的ABS 樹脂中單體含量范圍為：丙烯腈20～30%，丁二烯6～30%，苯乙烯45～70%。 ABS具有堅韌、質(zhì)硬、剛性等優(yōu)異力學(xué)性能，廣泛用作工程塑料。ABS為不透明塑料，呈淺象牙色。 ABS在建筑中可制造管道、模板、異型板材等。,18,1

20、8,,聚醋酸乙烯酯（PVAc） 溶液和乳液聚合生產(chǎn)。 溶液聚合溶劑為甲醇或乙醇，聚醋酸乙烯酯溶液可直接作PVA 的原料或加工成粘合劑。聚醋酸乙烯酯乳液可直接作粘合劑（白膠）或內(nèi)墻涂料基料。 PVAc軟化點低，僅40℃左右，不能作塑料制品，大量作聚乙烯醇和聚乙烯醇縮甲醛的原料。,19,19,聚乙烯醇及其縮醛 PVA易溶于80～90℃的熱水，PVA可生產(chǎn)內(nèi)墻涂料和粘合劑。聚乙烯醇縮醛中含

21、有乙?；?、羥基、縮醛基，其性能也取決于這三種基團的比例。丙烯酸類樹脂（AC） 丙烯酸類單體的均聚物和共聚物。有本體和懸浮聚合。本體為主要方法，可直接得到有機玻璃。懸浮法得到模塑粉。 PMMA是透光率最高的一種塑料，透光率達92%，但表面硬度比無機玻璃差，易劃傷。 應(yīng)用最多的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），即有機玻璃，大量作窗玻璃代用品，還可制作外墻裝飾板、浴缸等。,20,20,第二節(jié) 縮聚樹脂與塑料,酚

22、醛樹脂（PF） 酚類有苯酚、甲酚、二甲酚；醛類有甲醛、糠醛等，主要是苯酚-甲醛縮聚物。 以酸（如HCl）為催化劑，酚與醛比例﹥1時可合成熱塑性酚醛樹脂，為松香狀；以堿為催化劑（如NH3、Ba(OH)2、NaOH等），且甲醛過量時，是熱固性酚醛樹脂。 熱塑性與熱固性酚醛樹脂可相互轉(zhuǎn)化，熱塑性用甲醛處理可轉(zhuǎn)變成熱固性，熱固性在酸性介質(zhì)中用苯酚處理可變成熱塑性。 熱固性酚

23、醛樹脂加熱自身可固化；熱塑性酚醛樹脂須加入固化劑固化，常用固化劑是六次甲基四胺（俗稱烏洛托品）。 熱塑性酚醛樹脂與烏洛托品、木粉等混合，加熱混煉使樹脂變?yōu)锽階樹脂，再粉碎即得PF模塑粉（電木粉）。 酚醛樹脂可制清漆、層壓和模壓塑料、泡沫塑料（發(fā)泡劑有 （NH4）2SO4、CaHSO3等）、建筑小五金。,21,21,氨基樹脂 主要有脲甲醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂（密胺樹脂）。

24、 1. 脲甲醛樹脂（UF） 由脲（尿素）與甲醛縮聚制得。主要由加成反應(yīng)和縮合反應(yīng)兩步得到線形或帶支鏈的聚合物。成型過程中通過加熱和加入草酸、鄰苯二甲酸等固化促進劑（又稱為催化劑或變定劑）形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 脲甲醛樹脂用作塑料僅占總產(chǎn)量的1/10，作塑料主要加工成模塑粉（電玉粉），可制作建筑小五金，大量用作粘合劑和涂料。 2. 三聚氰胺甲醛樹脂（MF） MF耐水性、電氣絕緣性均比UF好。

25、 MF除用作模塑料外，還可注塑成層壓塑料，可用機械發(fā)泡制成現(xiàn)場發(fā)泡泡沫塑料，作空心墻的隔熱層及粘結(jié)劑。不飽和聚酯樹脂（UP） 由不飽和及部分飽和二元酸（或酸酐）與飽和二元醇經(jīng)縮聚獲得線形初聚物，在縮聚反應(yīng)時加入乙烯類單體制成粘稠液體經(jīng)固化而得制品。,22,22,原料組成： 1. 二元酸 不飽和二元酸：順丁烯二酸酐（馬來酸酐）、反丁烯二酸（富馬酸）； 飽和二元酸：鄰苯二甲酸

26、、間苯二甲酸、己二酸等。 2. 二元醇：丙二醇、丁二醇及其縮合體等，一般采用丙二醇。 3. 交聯(lián)單體：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯。 4. 引發(fā)劑：常用氧化還原引發(fā)劑，如過氧化環(huán)己酮和環(huán)烷酸鈷，過氧化苯甲酰和二甲基苯胺。 5. 添加劑 延長不飽和聚酯初聚物存放時間的阻聚劑； 調(diào)節(jié)樹脂流變性的觸變劑。 不飽和聚酯優(yōu)點：工藝性好，可不加壓或低壓成型。缺點：固化收縮率大，為7～8%，加工時

27、單體易揮發(fā)，勞動條件差。 主要用來制作玻璃鋼（約占整個樹脂用量的80%），還可制造非增強模塑制品，如衛(wèi)生潔具、人造大理石、塑料涂布地板等。,23,23,環(huán)氧樹脂（EP） 環(huán)氧樹脂種類多，典型而用途廣泛的是環(huán)氧氯丙烷與雙酚A經(jīng)縮聚得到的雙酚A型環(huán)氧樹脂，其產(chǎn)量占90%以上。 環(huán)氧樹脂固化： 一是環(huán)氧基與含活潑氫化合物化學(xué)反應(yīng)而固化，如多元脂肪胺、多元芳胺、多乙烯多胺、多

28、元酸及酸酐、分子量低的聚酰胺、聚酯、酚醛、密胺等樹脂； 二是叔胺、路易斯酸等催化劑作用下環(huán)氧基聚合而交聯(lián)?！　　　…h(huán)氧樹脂分子量可用環(huán)氧當(dāng)量或環(huán)氧值表示。環(huán)氧當(dāng)量是含有1克當(dāng)量環(huán)氧基的樹脂克數(shù)；環(huán)氧值是100克環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基克當(dāng)量數(shù)。環(huán)氧值=100/環(huán)氧當(dāng)量，若環(huán)氧樹脂為線形結(jié)構(gòu)且分子兩端為環(huán)氧基，則分子量為環(huán)氧當(dāng)量的兩倍，即：分子量=2×環(huán)氧當(dāng)量。 未固化環(huán)氧樹脂是線形熱塑性樹脂，為

29、高粘度流體或低熔點固體，易溶于丙酮和二甲苯等溶劑。 環(huán)氧樹脂性能：與各種材料有很強粘結(jié)力，固化收縮率低（2%），工藝性好，可室溫低壓成型，但粘度較高。,24,24,環(huán)氧樹脂用途：增強塑料、澆鑄塑料（大約百分之九十電子儀器的澆鑄和密封均采用液體環(huán)氧樹脂）、泡沫塑料、粘合劑和涂料等。聚氨酯樹脂（PU） 分子鏈中含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯基團的聚合物統(tǒng)稱為聚氨基甲酸酯（簡稱聚氨酯）。 按使

30、用單體不同，可制成熱塑性塑料，用于合成革、彈性體、工業(yè)制品、涂料、粘合劑等，也可制成熱固性樹脂，用于軟質(zhì)、硬質(zhì)和半硬質(zhì)塑料，聚氨酯彈性體，聚氨酯泡沫等。 聚氨酯原料：多異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑、催化劑。 　1. 多異氰酸酯 異氰酸酯基團活潑，可與醇、胺、酸、水和苯酚等含活潑氫化合物反應(yīng)。聚氨酯產(chǎn)品中95%以上使用芳香族異氰酸酯。 常用異氰酸酯：甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷異氰

31、酸酯（MDI）。,25,25,,2. 多元醇 多元醇是構(gòu)成聚氨酯結(jié)構(gòu)中的彈性部分（軟段）的母體，通常都制成預(yù)聚物。最常用的是聚醚型和聚酯型多元醇。聚醚型多元醇主要有聚氧化丙烯醚二醇和聚四氫呋喃醚二醇，通常用多元醇和環(huán)氧丙烷反應(yīng)而成。聚酯二元醇是以二元酸如鄰苯二甲酸、己二酸和多元醇如乙二醇、甘油等縮聚而得。 通常用羥值表示聚醚或聚酯多元醇的羥基含量，即1克樹脂中含有的羥基相當(dāng)于KOH的毫克數(shù)

32、。羥值越大，羥基含量越高。用于合成PU的聚醚或聚酯的羥值為50～800。低羥值的用來生產(chǎn)軟質(zhì)PU，高羥值的用來生產(chǎn)硬質(zhì)PU。3. 擴鏈劑 典型擴鏈劑是低分子量二元醇和二元胺，與異氰酸酯反應(yīng)形成聚氨酯中的硬段。常用擴鏈劑是乙二醇、丁二醇和丙三醇，最重要的是丁二醇，二元胺大多是芳香族二元胺。,26,26,4. 常用催化劑是二氮二環(huán)辛烷 聚氨酯制備時，首先合成預(yù)聚體，使用時擴鏈反應(yīng)形成軟和硬泡沫塑料、彈性體、涂料

33、、粘合劑和密封劑等。 聚氨酯泡沫塑料占聚氨酯總產(chǎn)量的90%左右。聚氨酯性能優(yōu)異，強度高，耐化學(xué)性好，聚合簡單，可在常溫常壓下聚合，可在施工現(xiàn)場發(fā)泡，異氰酸酯有一定毒性。有機硅聚合物（聚有機硅氧烷） 單體為氯硅烷，水解后得單官能團、雙官能團和三官能團三種硅醇單體。有機硅聚合物主要有硅油、硅樹脂和硅橡膠，其中硅油占60%，硅橡膠占25%，硅樹脂占15%。 　　1. 硅油 二官能團單體

34、經(jīng)水解縮聚后的產(chǎn)物，常用的是甲基硅油?！　　　」栌陀米鞲邷貍鳠峤橘|(zhì)、潤滑劑、消泡劑和脫模劑、絕緣散熱油、液體彈簧、吸振器及醫(yī)用品等。 　　2. 硅樹脂 由二官能團單體和三官能團單體經(jīng)水解縮聚而得的支鏈形樹脂。溶劑為甲苯、二甲苯，并加入催化劑，主要用于制漆，還適合作塑料。,27,27,,3. 硅橡膠 和硅油所用單體相同，分子量達到40×104～80×104時可得硅橡膠。常見的是聚二甲基

35、硅橡膠。 硅橡膠可作高低溫密封材料、耐熱、耐寒、耐臭氧、耐電暈絕緣材料、隔熱材料、醫(yī)學(xué)人工器官、整形材料等。 有機硅聚合物性能：（1）硅氧鍵能高，耐熱性較好，耐熱溫度為200～500℃；（2）分子主鏈外側(cè)為一層非極性烴基，憎水性優(yōu)異，電絕緣性好；（3）耐寒性好，耐寒溫度為 - 60℃。,有機硅材料的疏水性,28,29,29,第三節(jié) 玻璃纖維增強塑料（GRP）,玻璃鋼（GRP）：玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂

36、等熱固性塑料。樹脂也可用酚醛樹脂，纖維也可用碳纖維、硼纖維及聚合物纖維等。 玻璃纖維按直徑分：粗纖維直徑大于30μm；中級纖維直徑為10～30μm；高級纖維直徑為3～9μm，供紡織成玻纖布。 玻璃纖維按化學(xué)成分：有堿，含堿量大于10%；中堿，含堿量2～6%；無堿，含堿量小于1%。含堿量是指玻璃中堿金屬含量，含堿量高的玻璃纖維耐酸堿性較差。 GRP機械強度高，比強度超過一般鋼材。GRP作結(jié)構(gòu)材料使用時，由

37、于彈性模量比鋼材低得多，剛性小，一般只能承受自重或較小的負(fù)荷。玻璃纖維制品類別 有紗、紡織布、氈、無紡布等。,30,30,,GRP成型方法 有手糊法、噴射法（適于短切纖維）、模壓法、纏繞法、擠拉成型法等。 GRP在建筑中用作屋面材料和墻面圍護材料的GRP板材，GRP的模制品有浴缸、水箱等，GRP的大口徑管道可作地下排水管道。,31,31,第四節(jié) 聚氯乙烯（PVC）塑料原材料及配方,塑料大多是多組分體系，由

38、基體材料（樹脂和塑料輔助材料）和添加劑組成。PVC樹脂 樹脂是主要成分，含量為40～100%。作用：決定塑料基本特性；粘結(jié)作用，將各種輔助材料粘結(jié)在一起。 加入添加劑目的：改善成型和使用性能，延長壽命和降低成本。添加劑有十幾個大類，上百個品種。增塑劑　　　　 使聚合物塑性增加的物質(zhì)稱為增塑劑。增塑劑是具有極性或部分極性的高沸點、難揮發(fā)、與聚合物有良好相容性的液體或低熔點固體。

39、增塑劑分為主增塑劑和副增塑劑。主增塑劑與樹脂相容性好，塑化效率高，揮發(fā)性低，滲透性小。常用的有鄰苯二甲酸酯類和磷酸酯類。副增塑劑（輔助增塑劑）與聚合物相容性差，與主增塑劑并用以降低成本。副增塑劑有脂肪族二元酸酯等耐寒型和環(huán)酯型增塑劑。 增塑劑用于PVC、ABS及聚醋酸乙烯酯為原料的塑料制品中。,32,32,增塑劑性能：（1）相容性好。否則增塑劑易滲出到產(chǎn)品表面，影響成型加工和產(chǎn)品性能。（2）增塑效率高。增塑劑使塑料性

40、能變化的程度。增塑效率以改變樹脂的一定量物理性能（如硬度、模量等）時所需加入增塑劑的數(shù)量來表示，一般以鄰苯二甲酸二辛酯作為基礎(chǔ)100。（3）耐久性好。指增塑劑不易從塑料制品中揮發(fā)、抽出、遷移，三者是增塑劑向不同介質(zhì)表面移動的性能。（4）光、熱穩(wěn)定性。（5）耐寒性。 常用增塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯、二異辛酯和二丁酯，癸二酸二辛酯，己二酸二辛酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲酚酯環(huán)氧油類，氯化石蠟，環(huán)氧大豆油，石油（磺酸苯）酯。

41、 增塑機理：非極性增塑劑是通過聚合物與增塑劑間的溶劑化作用，增大分子間距離，削弱聚合物間作用力達到增塑。極性增塑劑是極性基團與聚合物極性基團相互作用，而非極性部分把聚合物的極性基團屏蔽起來，從而削弱聚合物分子間作用力。穩(wěn)定劑 塑料在光、熱、氧、射線及細(xì)菌等作用下降解、變色，物理性能隨之變壞，最后喪失使用價值，這就是老化現(xiàn)象。 抑制或減緩老化現(xiàn)象的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。 穩(wěn)定劑按作

42、用分為：抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑。,33,33,,1. 熱穩(wěn)定劑 用于PVC及其共聚物。主要作用是中和PVC分解出來的HCI，防止大分子進一步斷鏈。 常用熱穩(wěn)定劑有金屬鹽類或皂類、有機錫類、環(huán)氧化油和酯類、螯合劑等。 金屬鹽類如三鹽基性硫酸鉛和二鹽基性亞磷酸鉛，主要作用是結(jié)合脫出的氯化氫； 金屬皂類如硬脂酸、月桂酸和蓖麻油酸的鎘、鋇、鈣、鋅等二價金屬鹽，金屬皂類既能與氯化氫反應(yīng)，又可置換

43、PVC分子鏈的不穩(wěn)定氯原子，是兼具潤滑的熱穩(wěn)定劑； 有機錫類是含碳-錫鍵的烷基化錫的衍生物，主要產(chǎn)品有月桂酸二丁基錫。2. 光穩(wěn)定劑 紫外線光波長，一般為290～400μm，具有313～418KJ/mol的能量，足以使大分子斷鏈，發(fā)生光降解。,34,,可抑制光老化的物質(zhì)稱為光穩(wěn)定劑。 光穩(wěn)定劑按作用機理可分為紫外線吸收劑、光屏蔽劑、猝滅劑和自由基捕捉劑等。 光屏蔽劑如炭黑、氧化鋅和二氧化鈦

44、等； 猝滅劑是一類含鎳的鹽類和含鎳、鈷的金屬有機物，猝滅劑能在瞬間把受到紫外光照射后處于激發(fā)態(tài)分子的激發(fā)能量轉(zhuǎn)移，使分子再回到穩(wěn)定的基態(tài)，從而避免光、氧老化。,35,35,潤滑劑 改善塑料在成型加工時的流動性和脫模性的添加劑。 擠出PVC型材中的常用潤滑劑： 金屬皂類，如硬脂酸鉛、鋇、鎘等；石蠟和低分子量聚乙烯； 脂肪酸及其酯類，如硬脂酸、硬脂酸

45、單甘油酯、油酸酯、高級醇酸復(fù)合酯等。著色劑 使塑料著色的助劑。有顏料和染料之分，塑料中不采用染料。 填充增強劑 常用填充劑有碳酸鈣、滑石粉和木粉等；大部分增強劑是高強度纖維性物質(zhì)，如玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維等。阻燃劑 一般含有鹵素、銻、硼、鋯、磷和氮的化合物均可作阻燃劑。如三氧化二銻是硬質(zhì)PVC常用的阻燃劑，磷酸酯和氯化石蠟是具有阻燃性的增塑劑，是軟質(zhì)制品常用的阻燃劑。

46、,36,36,,偶聯(lián)劑（表面化學(xué)處理劑） 指改善無機和有機材料界面結(jié)合的化合物。偶聯(lián)劑分子中含有兩種不同性質(zhì)的活性基團，一種能與無機材料表面的化學(xué)基團反應(yīng)形成高強度化學(xué)鍵；另一種具有親有機物質(zhì)的基團，可與有機分子反應(yīng)或進行物理締結(jié)。 主要有4類： 1、有機酸氯化鉻絡(luò)合物類。常用的是甲基丙烯酸氯化鉻的絡(luò)合物，又稱“沃藍(lán)”?？勺鳛榄h(huán)氧、聚酯、酚醛樹脂等玻璃纖維增強塑料的偶聯(lián)劑。 2、有機硅烷類 化學(xué)通

47、式為RnSiX4-n,R代表乙烯基、環(huán)氧基、氨基、巰基等，這些基團能與樹脂端作用；X代表能水解的甲氧基、乙氧基等；n代表數(shù)字1、2或3（常用的為1）。 硅烷類偶聯(lián)劑對樹脂有選擇性，如不飽和聚酯應(yīng)選有雙鍵的偶聯(lián)劑；環(huán)氧和酚醛樹脂要選擇含有環(huán)氧基和氨基的偶聯(lián)劑。 此類偶聯(lián)劑可用于多種無機填料，但效果有差異，如對石英粉和白炭黑效果最好，碳酸鈣欠佳。,37,37,,3、鈦酸酯類 用于熱塑性塑料中添加的干燥填料（如碳

48、酸鈣等）的偶聯(lián)效果較好。鈦酸酯類與硅烷類偶聯(lián)劑并用有協(xié)同效應(yīng)。4、鋯類 含有鋁酸鋯的低分子無機聚合物，分子主鏈上絡(luò)合著兩種有機配位體，一種賦予偶聯(lián)劑對水解有良好穩(wěn)定性，另一種賦予偶聯(lián)劑有良好反應(yīng)性。 可用于多種合成樹脂和填料，用于碳酸鈣、石英粉、鈦白、陶土等粉狀填料具有表面改性和偶聯(lián)雙重效果。 其他助劑：改性劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑、交聯(lián)劑、防霉劑等。,38,38,第三章 塑料成型方法,塑料制品生產(chǎn)中，大部分

49、聚合物必須與其他物料混合，即進行塑料原料配制。塑料配制工藝過程： （1）混合：指固體狀粉料混合； （2）捏合：指固體狀粉料（或纖維狀料）和液體物料的浸漬和混合； （3）塑煉：指塑性物料與液體或固體狀物料混合。 塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)主要由成型、機械加工、修飾和裝配四個過程組成。 成型是將各種形態(tài)的塑料制成所需形狀的制品和半成品； 機械加工是在成型后的制件上進行車、銑、鉆孔等，用來完成成型過程中不

50、能完成或完成得不夠精細(xì)的一些工作； 修飾是美化塑料制品的表觀； 裝配是將各個已經(jīng)完成的部件連接或配套成為完整制品的過程。 成型是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，塑料成型方法中，擠出成型、注塑成型、壓延、吹塑及模壓五種加工的制品重量占全部塑料制品的80%。,39,39,擠出成型（擠出模塑） 是高分子材料加工領(lǐng)域中變化眾多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強、用途廣泛、所占比重最大的成型加工方法。 擠出成型是

51、使高聚物熔體（或粘性流體）在擠出機的螺桿或柱塞擠壓下通過一定形狀口模連續(xù)成型具有恒定斷面形狀的型材。 擠出成型幾乎能成型所有熱塑性塑料，目前約50%熱塑性塑料制品是擠出成型的。也可用于酚醛等少數(shù)幾種熱固性塑料，且可擠出的熱固性塑料制品種類很少。 擠出制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、單絲、線纜包覆層、各種異型材及與其他材料的復(fù)合物等。 擠出工藝也常用于塑料著色、混煉、塑化、造粒及塑料共混改性等

52、。以擠出為基礎(chǔ)，配合吹脹、拉伸等發(fā)展為擠出-吹塑成型和擠出-拉幅成型制造中空吹塑和雙軸拉伸薄膜等。 橡膠擠出成型叫壓出，壓出是使膠料通過壓出機連續(xù)地制成不同形狀,第一節(jié) 主要成型加工方法,40,40,半成品的工藝過程，廣泛用于輪胎胎面、內(nèi)胎、膠管及復(fù)雜斷面形狀或空心、實心半成品，也可用于包膠工作。 螺桿擠出熔融紡絲，是從熱塑性塑料擠出成型發(fā)展起來的連續(xù)紡絲成型工藝。 高分子三大合成材料的擠出成型所

53、用設(shè)備和加工原理基本相同。 根據(jù)擠出物料塑化方式，擠出成型可分為干法和濕法擠出。 干法擠出是靠外加熱將物料變成熔體，塑化與擠出在擠出機內(nèi)完成，制品的定型處理為簡單的冷卻固化； 濕法擠出的物料塑化是通過有機溶劑對物料的作用，使其成為粘流狀態(tài)，塑化是在擠出機外預(yù)先完成的，制品的定型處理是靠溶劑的揮發(fā)而固化。 濕法擠出的優(yōu)點是物料塑化均勻性更好，可以避免物料成型時的熱降解，但考慮到溶劑的回收及環(huán)

54、境污染問題，實際生產(chǎn)應(yīng)用的不多，目前僅用于纖維素塑料等不能加熱塑化的少數(shù)幾種塑料的擠出。,41,41,,擠出設(shè)備有螺桿式（連續(xù)式）和柱塞式（間歇式）擠出機兩大類。螺桿又分為單螺桿和多螺桿，多螺桿中雙螺桿擠出機應(yīng)用十分廣泛。 柱塞式擠出機是借柱塞推擠壓力，將事先塑化好的或由擠出機料筒加熱塑化的物料從機頭口模擠出而成型，物料擠完后柱塞退回，再進行下一次操作，生產(chǎn)是不連續(xù)的，擠出機對物料沒有攪拌混合作用，故生產(chǎn)上較少采用，但由于柱

55、塞能對物料施加很高的推擠壓力，只應(yīng)用于熔融粘度很大及流動性極差的塑料，如聚四氟乙烯和硬聚氯乙烯管材的擠出成型。,,42,43,43,壓制成型 是高分子材料成型加工技術(shù)中歷史最久和最重要的方法之一，廣泛用于熱固性塑料和橡膠制品成型加工。 根據(jù)成型物料性狀和加工設(shè)備及工藝特點，壓制成型可分為模壓成型和層壓成型，前者包括熱固性材料（即壓縮模塑）、橡膠（即模型硫化）和增強復(fù)合材料等模壓成型，后者包括復(fù)合材料高壓和低壓壓制成

56、型。 壓制成型主要特點是需要較大壓力，加壓目的是加速熱固性塑料和橡膠成型時物理化學(xué)變化，防止制品出現(xiàn)氣泡。 熱塑性塑料模壓成型時，須將模具冷卻到塑料固化溫度才能定型為制品，需交替加熱與冷卻模具，生產(chǎn)周期長，故很少采用。對有些熔體粘度較大的熱塑性塑料或較大平面制品也采用壓縮模塑法。適用于模壓成型的熱固性塑料有酚醛、氨基、環(huán)氧、有機硅、聚酯、聚酰亞胺等。,44,44,模壓成型優(yōu)點：間歇操作，工藝成熟，生產(chǎn)控制方便，成型設(shè)

57、備和模具較簡單，制品內(nèi)應(yīng)力小，取向程度低，不易變形，穩(wěn)定性較好。 缺點是生產(chǎn)周期長，較難實現(xiàn)自動化，勞動強度大，且由于壓力傳遞和傳熱與固化的關(guān)系等因素，不能成型形狀復(fù)雜和較厚制品。 制品類型主要有電器制品、機器零部件及日用品等。,45,45,壓延成型 高分子薄膜和片材的主要生產(chǎn)方法。是將接近粘流溫度的物料通過系列相向旋轉(zhuǎn)的平行輥筒間隙，使其受到擠壓和延展成為具有一定厚度和寬度的薄片狀制品。 廣

58、泛用于橡膠和熱塑性塑料成型加工。,,46,橡膠的壓延是制成膠片或與骨架材料制成膠布半成品的工藝過程，它包括壓片、壓型、貼膠和擦膠等作業(yè)。 熱塑性塑料的壓延以非晶態(tài)聚氯乙烯及共聚物最多，其次是ABS、乙烯-醋酸乙烯共聚物及改性聚苯乙烯塑料，也有壓延聚丙烯、聚乙烯等結(jié)晶性塑料。 塑料壓延成型一般適用于生產(chǎn)厚度為0.05～0.3mm的軟質(zhì)PVC薄膜和厚度為0.3～1.00mm的硬質(zhì)PVC片材。當(dāng)制品厚度小于或大于這個

59、范圍時，一般不用壓延成型，而采用吹塑或擠出等方法。,壓延成型還可生產(chǎn)人造革和涂層制品。壓延軟質(zhì)塑料薄膜時，如果以布、紙或玻璃布作為增強材料，將其隨同塑料通過壓延機的最后一道滾筒，把粘流態(tài)的塑料薄膜緊覆在增強材料之上，所得制品即為人造革或涂層布（紙），這種方法通稱為壓延涂層法。 壓延法也可用于塑料與其他材料（如鋁箔、滌綸或尼龍薄膜等）貼合制造復(fù)合薄膜。,47,47,,壓延薄膜主要用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)包裝、室內(nèi)裝飾及各種生活用品等，壓延片材

60、制品常用作地板、軟硬唱片基材、傳送帶及熱成型或?qū)訅河闷牡取?壓延成型生產(chǎn)能力大、可自動化連續(xù)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量好。但壓延成型設(shè)備龐大，精度高，輔助設(shè)備多，投資高，維修較復(fù)雜，且制品寬度受到壓延機輥筒長度限制。,48,48,中空吹塑成型 是借助氣體壓力使閉合在模具型腔中的處于類橡膠態(tài)的型坯吹脹成為中空制品的二次成型技術(shù)。 按型坯制造方法分為注坯和擠坯吹塑兩種。 熱坯吹塑：將熱狀態(tài)下型坯直接送入吹塑模內(nèi)

61、吹脹成型。工業(yè)上以熱坯吹塑為多。 冷坯吹塑：將擠出制得的管坯和注射所得的型坯重新加熱到類橡膠態(tài)后再放入吹塑模內(nèi)吹脹成型。 中空成型的熱塑性塑料品種：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、熱塑性聚酯及聚酰胺、纖維素塑料、聚碳酸酯等。 吹塑制品主要用作液體貨品的包裝容器，如各種瓶、壺、桶等。,,49,50,50,注射成型（注射模塑，簡稱注塑） 是將粒狀或粉狀塑料加入注射機料筒，經(jīng)加熱熔化呈流動狀態(tài)，然后在注

62、射機柱塞或移動螺桿快速而又連續(xù)的壓力下，從料筒前端的噴嘴中以很高的壓力和很快的速度注入到閉合模具中。充滿模腔的熔體在受壓的情況下，經(jīng)冷卻（熱塑性塑料）或加熱（熱固性塑料）固化后，開模得到與模具型腔相應(yīng)的制品。,,特點：成型周期短、生產(chǎn)效率高，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確的制品，成型適應(yīng)性強，制品種類繁多，易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，因此應(yīng)用廣泛，可成型幾乎所有熱塑性塑料、多種熱固性塑料，也可成型橡膠制品。注射制品約占塑料制品總量的30%。

63、 注射成型是間歇生產(chǎn)，除了很大的管、棒、板等不能用此方法生產(chǎn)外，其他各種形狀、尺寸塑料制品都可用這種方法生產(chǎn)。 它不但常用于樹脂的直接注射，也可用于復(fù)合材料、增強塑料及泡沫塑料的成型，也可和其他工藝結(jié)合起來，如與吹脹相互配合而組成注射吹塑成型。 注射成型用于橡膠加工通常叫注壓。其所用的設(shè)備和工藝同塑料有相似之處。此外，為了適合一些具有特殊性能要求的塑料注塑，在傳統(tǒng)熱塑性塑料注射成型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一些專用注射成型技術(shù)，如反

64、應(yīng)注射成型（RIM）、氣體輔助注射成型（GAIM）、流動注射成型（LIM）、結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型、共注射成型等。,51,52,52,第二節(jié) 其他成型加工方法,層壓成型 指在壓力和溫度作用下將多層相同或不同材料的片狀物通過樹脂的粘結(jié)和熔合壓制成層壓塑料的成型方法。 可將熱塑性塑料片材通過層壓成型制成板材。但層壓成型較多的是制造增強熱固性塑料制品。,,增強熱固性層壓塑料是以片狀連續(xù)材料為骨架材料浸漬熱固性樹脂溶液，經(jīng)干燥

65、后成為附膠材料，通過裁剪、層疊或卷制，在加熱、加壓下，使熱固性樹脂交聯(lián)固化而成為板、管、棒狀層壓制品。 所用熱固性樹脂：酚醛、環(huán)氧、有機硅、不飽和聚酯，呋喃及環(huán)氧酚醛樹脂等。 所用骨架材料：棉布、絕緣紙、玻璃纖維布、合成纖維布、石棉布等。,53,,澆鑄成型（鑄塑成型） 是從金屬澆鑄技術(shù)演變而來的。是將單體、預(yù)聚漿狀物、熔融體、高聚物溶液、分散體等傾到模具中，而后使其固化定型得到制品。 鑄塑所用模

66、具可用金屬或合金、玻璃、木材、石膏、塑料和橡膠等制成，塑料流動溫度一般不高，各模具材料容易適應(yīng)。一般不需要加壓且對塑模的強度要求較低。所得制品大分子取向低，內(nèi)應(yīng)力小，尺寸較均勻，對制品的尺寸大小限制也較少。但生產(chǎn)周期長及制品尺寸精確性較差。鑄塑技術(shù)包括靜態(tài)鑄塑、嵌鑄、離心澆鑄以及流延鑄塑、搪塑和滾塑等。 靜態(tài)鑄塑可生產(chǎn)各種型材和制品，其中有機玻璃是最典型制品； 透明塑料嵌鑄常用作生物標(biāo)本保存、工藝美術(shù)品或電氣設(shè)備；

67、 離心澆鑄可生產(chǎn)大直徑管制品、空心制品、齒輪和軸承； 流延法常用來生產(chǎn)薄膜；,54,,聚氯乙烯溶膠塑料的搪塑常生產(chǎn)兒童玩具及其他中空制品； 滾塑可生產(chǎn)大型設(shè)備。 靜態(tài)澆鑄是鑄塑成型中較簡便和使用較廣泛的成型工藝。成型的塑料品種有：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯等。 嵌鑄主要是環(huán)氧樹脂等。,55,56,56,泡沫材料成型 據(jù)泡沫材料成型中氣體來

68、源，發(fā)泡方法分為：化學(xué)、物理和機械發(fā)泡。1. 化學(xué)發(fā)泡 發(fā)泡氣體由混合原料的某些組分在制造過程中的化學(xué)作用產(chǎn)生。（1）化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡 工藝和設(shè)備較簡單，且對聚合物無多大限制，廣泛用于生產(chǎn)泡沫橡膠和泡沫塑料，模壓、擠出、注射和壓延等都可采用。涂層法也可生產(chǎn)泡沫人造革。（2）聚合物原料各組分反應(yīng)產(chǎn)生氣體發(fā)泡 用得最多的是聚氨酯泡沫材料生產(chǎn)。 2. 物理發(fā)泡 加入低沸點液體、惰性氣體，或加入中空

69、微珠等細(xì)小固體物質(zhì)發(fā)泡。,57,57,（1）加低沸點液體 典型例子：使用低沸點碳?xì)浠衔锘螓u代烴（如：丁烷、戊烷、石油醚等）制成可發(fā)性聚苯乙烯珠粒。 （2）加惰性氣體 靠壓力讓氮氣、二氧化碳等擴散到高分子材料中，然后減壓、升溫讓氣體在里面形成氣孔。大多用來生產(chǎn)軟聚氯乙烯泡沫塑料。 （3）加中空微珠 在配方中加入中空微珠，用一般成型工藝生產(chǎn)出來的制品中含有中空微珠，自然就是泡沫結(jié)構(gòu)，稱為組合泡沫材料。此法