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第7章 合成高分子材料
可见聚乙烯是由低分子化合物乙烯聚合而成 的， 这种可以聚合成高聚物的低分子化合物， 称为“单体”，而组成高聚物最小重复结构单元 称为“链节”，如—CH2 —CH2 — ， 高聚物中 所含链节的数目N 称为“ 聚合度”，高聚物的 聚合度一般为1×103～1×107，因此其分子量必 然很大。
(1)合成树脂 合成树脂在塑料中主要起胶结作用，通过胶结
作用把填充料等胶结成坚实整体。因此，塑料的性 质主要取决于树脂的性质。在一般塑料中合成树脂 约占30%～60%。 (2)添加剂
为了改善塑料的某些性能而加入的物质统称为 添加剂。不同塑料所加入的添加剂不同，常用的添 加剂类型有：
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2 土木工程中的高分子材料
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
1.1 合成高分子材料的分子特征 高分子化合物按其链节在空间排列的几何形状，
可分为线型聚合物和体型聚合物两类。 1. 线型聚合物
线型聚合物各链节连接成一个长链(图7-1A )， 或带有支链(图7-1B)。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
(3)耐热性差。 高分子材料的耐热性能普遍较差，如使用温度
偏高会促进其老化，甚至分解。塑料受热会发生变 形，在使用中要注意其使用温度的限制。
我们应根据合成高分子材料的性能特点正确地 使用。
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2 土木工程中的高分子材料
2.1 建筑塑料 1. 建筑塑料的基本组成
制品及应用，包括塑料型材､管材及胶粘剂。 本章的难点是从合成高分子材料的组成来理解它 的性能，正确地根据工程实际选用合适的合成高 分子材料。建议在学习中通过对比来理解不同种 类的高分子材料的性能及应用。
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第7章 合成高分子材料
高分子化合物又称高分子聚合物( 简称高聚 物)，高聚物是组成单元相互多次重复连接而构成 的物质，因此其分子量很大，但化学组成都比较 简单，都是由许多低分子化合物聚合而形成的。 例如，聚乙烯分子结构为：
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
(4)化学稳定性较好，一般塑料对酸、碱、盐及油 脂均有较好的耐腐蚀能力。其中最为稳定的聚四氟 乙烯，仅能与熔融的碱金属反应，与其他化学物品 均不起作用。 (5)电绝缘性好。 (6)功能的可设计性强。可通过改变组成配方与生 产工艺，在相当大的范围内制成具有各种特殊性能 的工程材料。如强度超过钢材的碳纤维复合材料， 密封、防水材料等。
网状的三维聚合物(图7-1C)。这种聚合物制备成 型后再加热时不软化，也不能流动。
属于体型高分子(网状结构)的聚合物有: 酚 醛树脂(PF)、不饱和聚酯(UP)、环氧树脂(EP)、 脲醛树脂(UF)等。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
1.2 合成高分子材料的性能特点 高分子材料之所以能在建筑中得到如此广泛的
建筑上常用的塑料制品绝大多数都是以合成树 脂(即合成高分子化合物)和添加剂组成的多组分材 料，但也有少部分建筑塑料制品例外，如“有机玻 璃”，它是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成树脂， 在聚合反应中不加入其他组分，制成的具有较高机 械强度和良好抗冲击性能、且有高透明度的有机高 分子材料。
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2 土木工程中的高分子材料
应用，是由于它与其他建筑材料相比，其性能具有 七方面的优点和三方面的缺点。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
1. 合成高分子材料的性能优点 (1)优良的加工性能。如塑料可以采用比较简便的 方法加工成多种形状的产品。 (2)质轻。如大多塑料密度在0.9～2.2g/cm3之间， 平均为1.45g/cm3，约为钢的1/5。 (3)导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有 0.02～0.046W/(m•K)，约为金属的1/1500，混凝土 的1/40，砖的1/20，是理想的绝热材料。
1)填料 填料又称填充剂，它是绝大多数建筑塑料制品
中不可缺少的原料，占塑料组成材料的40%～70%。 其作用有：提高塑料的强度和刚度；减少塑料
合成高分子材料
1 合成高分子材料的分子特征及性能特点
1.1 合成高分子材料的分子特征 1.2 合成高分子材料的性能特点
2 土木工程中的高分子材料
2.1 建筑塑料 2.2 胶粘剂
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本章学习指导
本章共2节。本章的学习目标是： (1)熟悉合成高分子材料的性能特点及主要的
高分子材料品种； (2) 熟悉土木工程中合成高分子材料的主要
这种聚合物可以溶解在一定溶剂中，可以软 化，甚至熔化。
属于线型无支链结构的聚合物有：聚苯乙烯 (PS)、用低压法制造的高密度聚乙烯(HDPE)和聚 酯纤维素分子等。
属于线型带支链结构的聚合物有：低密度聚 乙烯(LDPE) 和聚醋酸乙烯(PVAC) 等。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
2. 体型聚合物 体型聚合物是线型大分子间相互交联，形成
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
(7)出色的装饰性能。如各种塑料制品不仅可以着 色，而且色彩鲜艳耐久，并可通过照相制版印刷， 模仿天然材料的纹理(如木纹､花岗石､大理石纹等)， 达到以假乱真的程度。装饰涂料可根据需要调成任 何颜色，甚至多彩。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
2．合成高分子材料的性能缺点 (1)易老化。老化是指高分子化合物在阳光、空气、 热以及环境介质中的酸、碱、盐等作用下，分子组 成和结构发生变化，致使其性质变化，如失去弹性、 出现裂纹、变硬脆或变软、发粘失去原有的使用功 能的现象。塑料､有机涂料和有机胶粘剂都会出现 老化。目前采用的防老化措施主要有改变聚合物的 结构，加入防老化剂的化学方法和涂防护层的物理 方法。
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1 合成高分子材料的分子特征和性能特点
(2)可燃性及毒性。 高分子材料一般属于可燃的材料，但可燃性受
其组成和结构的影响有很大差别。如聚苯乙烯遇火 会很快燃烧起来，聚氯乙烯则有自熄性，离开火焰 会自动熄灭。部分高分子材料燃烧时发烟，产生有 毒气体。一般可通过改进配方制成自熄和难燃甚至 不燃的产品。不过其防火性仍比无机材料差，在工 程应用中应予以注意。