本節(jié)簡(jiǎn)要講述合成樹(shù)脂的基本知識(shí),主要介紹建筑塑料,膠粘劑的組成、性能及建筑工程中常用的塑料種類(lèi)。通過(guò)學(xué)習(xí)了解塑料及膠粘劑的組成與主要品種。
一、建筑塑料
與傳統(tǒng)建筑材料相比建筑塑料具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.密度低、自重輕
塑料密度通常在0.92-2.2g/cm3之間,比鋁輕約1/2,僅為鋼的1/7-1/5。輕質(zhì),不僅減輕施工時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且大大減輕了建筑物的自重。
2.優(yōu)良的加工性能
塑料可以用各種方法加工成型,且加工性能優(yōu)良。目前,塑料的成型的加工與金屬加工相比,不僅能耗低,而且加工方便、效率高。
3.具有多功能性
塑料種類(lèi)多,可加工成具有各種特殊性能的材料,如有剛度較大的建筑板材,也有柔軟富有彈性的密封材料。各種建筑塑料具有多種特殊的功能,如防水性、隔熱性、隔聲性、耐化學(xué)腐蝕等。在些性能則是傳統(tǒng)材料難以具備的。
4.出色的裝飾性能
現(xiàn)代得天獨(dú)厚的塑料加工技術(shù)可以把塑料加工成裝飾性?xún)?yōu)異的各種材料。塑料裝飾材料的品種之多是其他材料無(wú)法與其相提并論的。
但建筑塑料也具有以下缺點(diǎn):耐熱性差,易燃燒,且燃燒時(shí)放出對(duì)人體有害的氣體;在日光,大氣及熱等外界因素作用下,塑料會(huì)產(chǎn)生老化性能發(fā)生改變;剛度差,與鋼鐵等金屬材料比較,塑料的強(qiáng)度及彈性模量均較低,容易變形。
(一)塑料的組成
塑料的主要成分是合成樹(shù)脂。合成樹(shù)脂是用人工合成的高分子聚合物,簡(jiǎn)稱(chēng)樹(shù)脂。因此,塑料的名稱(chēng)按其所含的合成樹(shù)脂名稱(chēng)來(lái)命名。此外,還含有各種助劑(又稱(chēng)添加劑)。助劑是一種能在一定程度上改進(jìn)合成樹(shù)脂的成型加工性能和使用性能,而不明顯地影響合成樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。常用的助劑主要有增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、固化劑、阻燃劑、著色劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等。
1.合成樹(shù)脂
合成樹(shù)脂主要是由碳、氫和少量的氧、氮、硫等原子以某種化學(xué)鍵結(jié)合而成的高分子化合物。它們的分子量很大。一般都在數(shù)千以上,甚至高達(dá)上百萬(wàn)。例如由乙烯(CHz二二C磯,分子量為28),經(jīng)聚合而成的高分子聚乙烯分子量在1000-35000,而超高分子聚乙烯的分子量可高達(dá)500000。
合成樹(shù)脂按分子中的碳原子之間結(jié)合形式的不同,其分子結(jié)構(gòu)有線(xiàn)型、交鏈型和體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)三種;合成樹(shù)脂按合成的方法不同,可大致分為加聚樹(shù)脂和縮聚樹(shù)脂兩類(lèi);合成樹(shù)脂按受熱時(shí)所發(fā)生的變化不同,又可分為熱塑性樹(shù)脂與熱固性樹(shù)脂。熱塑性樹(shù)脂是指具有線(xiàn)型或支鏈型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子化合物,它們具有可反復(fù)受熱軟化(或熔化)和冷卻硬化的性質(zhì)。在軟化狀態(tài)下能進(jìn)行模塑加工,在冷卻至軟化點(diǎn)以下能保持模具形狀。以這種樹(shù)脂為基材,添加增強(qiáng)材料或助劑所得的塑料稱(chēng)為熱塑性塑料,熱塑性塑料突出優(yōu)點(diǎn)是成型工藝簡(jiǎn)便,有較高的物理力學(xué)性能。缺點(diǎn)是耐熱性和剛性較低。
熱固性樹(shù)脂是指在受熱或在固化劑的作用下,能發(fā)生交聯(lián)而變成不熔狀態(tài)的樹(shù)脂。這種樹(shù)脂在制造或加工過(guò)程的前階段受熱可以軟化,后階段則發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)。而一旦固化,加熱也不能使其再軟化。在熱固性樹(shù)脂中添加增強(qiáng)材料、填料及各種劑所制得的塑料稱(chēng)為熱固性塑料。
2.增塑劑
能使高分子材料增加塑性的化合物稱(chēng)為增塑劑。增塑劑的耗量在助劑中是最多的。特別是在聚氯乙烯樹(shù)脂中,更離不開(kāi)增塑劑。
增塑劑通常是沸點(diǎn)高、難揮發(fā)的液體,或是低熔點(diǎn)的固體。它可提高塑料在高溫加工條件下的可塑性,和塑料制品在使用條件下的彈性和韌性;并具有改善塑料低溫脆性的作用。常用的增塑劑有:鄰苯二甲酸脂、脂肪族二元酸脂、磷酸二苯辛脂和磷三苯脂等。
3.填充劑
填充劑又稱(chēng)填料,主要是一些粉狀或纖維狀的無(wú)機(jī)化合物。它不但能降低塑料的成本,而且還能提高強(qiáng)度,提高耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。常用填料有玻璃纖維、云母、石墨、二硫化鉬等。填料摻量必須通過(guò)試配確定。
4.穩(wěn)定劑
在高聚物的加工及其制品的使用過(guò)程中,因受熱、或氧、或光的作用,會(huì)發(fā)生降解或交聯(lián)等現(xiàn)象,造成顏色變深、性能降低,加入穩(wěn)定劑,可提高塑料制品的質(zhì)鹽。防止以上現(xiàn)象的發(fā)生,延長(zhǎng)使用的壽命。常用穩(wěn)定劑有:抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑。
5.其他助劑
還有潤(rùn)滑劑、固化性、阻燃劑、著色劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等等。
(二)常用的建筑塑料
建筑中新應(yīng)用的塑料品種繁多,主要有以下兩大類(lèi):
熱塑性塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、丙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酶(PMMA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚碳酸脂(PC)、聚醋酸乙烯(PVAC)
熱固性塑料:盼腔樹(shù)脂(PF)、聚氨脂(PUR)、脲醛樹(shù)脂(UF)、有機(jī)硅樹(shù)脂(SD、環(huán)氧樹(shù)脂CEP)、聚酰胺(尼龍PA)、不飽和聚脂CUP)、三聚氰胺甲醇樹(shù)脂(MF)、聚脂(PBT)
常用建筑塑料的特性與用途見(jiàn)表1-41。
二、膠粘劑
膠粘劑是一種能在兩個(gè)物體的表面間形成薄膜并能把它們緊密地膠結(jié)起來(lái)的材料。廣泛用于裝飾材料和特種功能材料的安裝施工、混凝土裂縫的修補(bǔ),它已成為當(dāng)前建筑材料中一個(gè)重要的組成部分。
膠粘劑的品種很多,性能各異。根據(jù)膠粘劑所用粘結(jié)料的性質(zhì)來(lái)分,膠粘劑可分為:
無(wú)機(jī)膠粘劑
有機(jī)膠粘劑:天然膠粘劑
合成膠粘劑:熱固性樹(shù)脂膠粘
熱塑性樹(shù)脂膠粘劑
橡膠咆膠粘劑
混合型膠粘劑
建筑用膠粘劑必須具備以下條件:有充分浸潤(rùn)被粘物表面的流動(dòng)性;不易老化、性質(zhì)不易變化;硬化速度與和性易調(diào)整;脹縮小;粘結(jié)強(qiáng)度高。
(一)膠粘劑的組成
1.粘料
粘料即粘合物質(zhì),是膠粘劑的基本組分,它是決定膠粘劑粘結(jié)性能的主要材料。常見(jiàn)的粘料類(lèi)型有熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂、合成橡膠及混合型粘料。
2.硬化劑(和催化劑)
硬化劑的加入是為使某些線(xiàn)型高分子化合物與它交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)。有些情況下,膠粘劑中加入催化劑(有時(shí)為促進(jìn)劑、硫化劑)可以加速高分子化合物的硬化過(guò)程。
3.填料
可降低膠粘劑的成本改善膠粘劑的性能:使其黏度增大,減少收縮性,并可提高強(qiáng)度以及耐熱性。
4.其他附加劑
按膠粘劑特殊要求,可摻加增塑劑、防霉劑、防腐劑、穩(wěn)定劑等。
(二)建筑中常用的膠粘劑
1.聚酶酸乙烯乳膠
聚酶酸乙烯乳膠俗稱(chēng)白膠水,是由醋酸與乙烯合成醋酸乙烯,再經(jīng)乳液聚合而成的一種乳白色,具有酶類(lèi)芳香的乳狀液體。它可在常溫下固化,配制使用方便,具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度。粘結(jié)層有較好的韌性和耐久性,而且無(wú)毒、無(wú)味、快干、耐老化、耐油,施工安全、簡(jiǎn)易等特性,但聚醋酸乙烯乳膠價(jià)格較貴,在耐水與耐熱性上不佳、易蠕變等缺點(diǎn)。
這膠粘劑廣泛用于粘貼各種墻紙、木質(zhì)或塑料地板以及粘貼陶瓷飾面材料;還可用作水泥增強(qiáng)劑等。
2.環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑
環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑俗稱(chēng)"萬(wàn)能膠",是以環(huán)氧樹(shù)脂為主要原料,摻加適量硬化劑、增塑劑、填料和稀釋劑等配制而成。環(huán)氧樹(shù)脂是含有環(huán)氧基的線(xiàn)型高分子化合物,它與不同的硬化劑作用后,能形成體型結(jié)構(gòu),并對(duì)各種材料具有優(yōu)良的教附力和粘結(jié)強(qiáng)度。
環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑具有粘結(jié)強(qiáng)度高、韌性好、耐酸堿、耐水及化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),它對(duì)金屬、木材、玻璃、硬塑料、陶瓷、皮革、纖維材料和混凝土都有很高的粘結(jié)力。
3.聚氨醋膠粘劑
它是以多異氨酸醋或聚氨基甲酸酶(簡(jiǎn)稱(chēng)聚酶)為基料的膠粘劑。聚氨醋是一種能在室溫下固化的膠粘劑,具粘結(jié)力強(qiáng),膠膜柔軟,耐溶劑,耐泊,耐水,耐酸,耐震等特點(diǎn)。
它主要對(duì)紙張、木材、玻璃、金屬(鋼、鋁等)塑料等材料具有良好的粘結(jié)力。在建筑工程中,主要用以粘結(jié)塑料、木材、皮革等,特別適用于防水、耐酸、耐堿的工程。
4.氯丁橡膠膠粘劑
這種膠是以氯丁橡膠、氧化絆、氧化鏡、填料及輔助劑等混煉后溶于溶劑而成。它對(duì)于水、油、弱酸、弱堿和醇類(lèi)等均有良好抵抗力,可在一50~+80°C下使用,但易徐變及老化,經(jīng)改性后可用作金屬與非金屬結(jié)構(gòu)粘結(jié)。建筑工程中常用于水泥砂漿地面或墻面粘貼橡膠和塑料制品。