第12章 合成高分子材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（西安电子科技·2017）

第12章 合成高分子材料 12.1 合成高分子材料概述 12.2 合成树脂与合成橡胶 12.3 高分子材料在混凝土工程中的应用 12.4 工程用塑料 12.5 工程用胶黏剂 第12章　合成高分子材料 12.1　合成高分子材料概述 　　12.1.1　高分子材料聚合物的概念 　　高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大。一个大分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成。例如，聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成，如图12.1所示： 第12章　合成高分子材料 图12.1　聚氯乙烯分子 第12章　合成高分子材料 这种结构很长的大分子称为“分子链”，是重复的结构单元。因为由重复连接而成的线型大分子像一条链子，故称重复结构单元为“链节”，而同一结构单元的重复次数n则称之为“聚合度”。聚合度可由几百至几千。聚合物的分子量则是重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。 第12章　合成高分子材料 12.1.2　合成高分子聚合物的制备（合成方法） 　　合成高分子化合物是由不饱和的低分子化合物（称为单体）聚合而成。常用的聚合方法有加成聚合和缩合聚合两种。 　　1.加成聚合 　　加成聚合反应是由许多相同或不相同的单体（通常为烯类），在加热或催化剂的作用下产生连锁反应，各单体分子中的双键打开，并互相连接起来成为高聚物。所生成的高聚物具有和单体类似的组成结构，其中n代表单体的数目，称为聚合度，聚合度愈高，分子量愈大。加成聚合反应的特点是反应过程中不产生副产物，如图12.2所示。 第12章　合成高分子材料 图12.2　乙烯加成聚合反应 第12章　合成高分子材料 加聚反应生成的高分子化合物称聚合树脂，它们多在原始单体名称前冠以“聚”字命名。土木工程中常用的聚合树脂有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氯乙烯等。 第12章　合成高分子材料 　　2.缩合聚合 　　缩合聚合反应是由一种或多种单体，在加热和催化剂的作用下，逐步相互结合成高聚物，并同时析出水、氨、醇等副产物（低分子化合物）。缩合反应生成物的组成与原始单体完全不同。如苯酚和甲醛两种单体经缩合反应得到酚醛树脂： （n＋1）C6H5OH＋nCH2O→nH［C6H3(OH)2］C6H4OH＋nH2O 苯酚 甲醛 酚醛树脂 第12章　合成高分子材料 　　缩合反应生成的高分子化合物称缩合树脂。缩合树脂多在原始单体名称后加上“树脂”两字命名。土木工程中常用的缩合树脂有：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂及有机硅树脂等。为了使高分子化合物具有特定的工程性能，高分子材料在形成时，通常还需加入一定量的助剂，助剂是一种能在一定程度上改进合成材料的成型加工性能和使用性能，而不明显地影响高分子结构的物质。常用的助剂主要有增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、阻燃剂、着色剂、发泡剂、抗静电剂等。 第12章　合成高分子材料 12.1.3　高分子材料聚合物的分类 　　1.按聚合反应类型分类 　　按合成高聚物时化学反应类型不同，可将高聚物划分为加聚树脂及缩聚树脂两大类。 　　(1)加聚树脂又称聚合树脂，是由含有不饱和键的低分子化合物（称为单体），经加聚反应而得。加聚反应过程无副产品，加聚树脂的化学组成与单体的化学组成基本相同。 　　(2)缩聚树脂又称缩合树脂，一般由两种或两种以上含有官能团的单体经缩合反应而得。缩合反应过程中有副产品——低分子化合物出现，缩聚树脂的化学组成与单体的化学组成完全不同。 第12章　合成高分子材料 　　2.按聚合物的热行为分类 　　根据聚合物在受热作用时所表现出来的性质，即根据聚合物的热行为，可将聚合物划分为热塑性树脂和热固性树脂两类。 　　热塑性树脂是指具有受热软化，冷却后硬化的性能，而且在此过程中不发生任何化学变化，并可反复改变状态的一类聚合物。这种具有热塑性的树脂其分子结构多为线型，包括所有的加聚聚合物和部分缩聚聚合物。 第12章　合成高分子材料 　　热固性树脂是指在加热成型过程中发生软化，并发生化学反应致使相邻的分子相互交联而逐渐硬化，但在加热成型之后，不再因受热而软化或熔融的类聚合物。换句话说，热固性树脂的特点是其成型过程具有不可逆转的特性。此类聚合物的分子结构为体型，包括绝大部分的缩聚聚合物。 第12章　合成高分子材料 12.2　合成树脂与合成橡胶 12.2.1　合成树脂 　　1．热塑性树脂 　　(1)聚乙烯（PE）。 　　聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，按合成时的压力分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯又称低密度聚乙烯，分子量较小，支链较多，结晶度低，质地柔软。低压聚乙烯又称高密度聚乙烯，其分子量较大，支链较少