土木工程材料-第8章-合成高分子材料概要课件.ppt

1、第第8 8章章 合成高分子材料合成高分子材料 本章学习目标本章学习目标1.熟悉合成高分子材料的性能特点及主要的高分子材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；料品种；2.熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用，包括塑料、胶粘剂及涂料。，包括塑料、胶粘剂及涂料。本章的难点本章的难点是是从合成高分子材料的组成来理解它的性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建议在学习中通过对比来理解不同种类的高分子材

2、料的性能及应用。性能及应用。有机高分子材料是由高分子化合物组有机高分子材料是由高分子化合物组成的材料。在土木工程中所涉及的主要有成的材料。在土木工程中所涉及的主要有塑料、橡胶、化学纤维、胶粘剂和涂料塑料、橡胶、化学纤维、胶粘剂和涂料。本章主要介绍塑料、胶粘剂和涂料。这些本章主要介绍塑料、胶粘剂和涂料。这些有机高分子材料的基本成分是人工合成的有机高分子材料的基本成分是人工合成的高分子化合物，简称高聚物。由高聚物加高分子化合物，简称高聚物。由高聚物加工而成，或高聚物对传统材料改性所制得工而成，或高聚物对传统材料改性所制得的土木工程材料，习惯上称为化学合成建的土木工程材料，习惯上称为化学合成建筑材料

3、，即化学建材。筑材料，即化学建材。8.1 8.1 合成高分子化合物的基本知识合成高分子化合物的基本知识v 8.1.18.1.1高分子化合物的分类高分子化合物的分类&1 1、按分子链的形状分类、按分子链的形状分类 v 线型线型高分子化合物的主链原子排列成长链状高分子化合物的主链原子排列成长链状，如聚乙烯、聚氯乙烯等。，如聚乙烯、聚氯乙烯等。v 支链型支链型高分子化合物的主链也是长链状的，高分子化合物的主链也是长链状的，但带有大量的支链，如但带有大量的支链，如ABSABS树脂等。树脂等。v 体型体型高分子化合物的长链被许多横跨链交联高分子化合物的长链被许多横跨链交联成网状，或在单体聚合过程中二维或

4、三维空间交成网状，或在单体聚合过程中二维或三维空间交联形状空间网络，分子彼此固定。如环氧、聚酯联形状空间网络，分子彼此固定。如环氧、聚酯等树脂的最终产物等树脂的最终产物。v 根据分子链的形状不同，可将高分子化根据分子链的形状不同，可将高分子化合物分为合物分为线型、支链型和体型线型、支链型和体型三种。三种。聚合物的物理状态及性能特点聚合物的物理状态及性能特点n按温度区域可划分为玻璃态、高弹态和粘流态。按温度区域可划分为玻璃态、高弹态和粘流态。n当温度较低时，聚合物受外力作用时产生的变形较小，当温度较低时，聚合物受外力作用时产生的变形较小，弹性模量大，且变形可恢复，此状态称为玻璃态。玻弹性模量大，

5、且变形可恢复，此状态称为玻璃态。玻璃态是塑料的使用状态，凡室温下处于玻璃态的聚合璃态是塑料的使用状态，凡室温下处于玻璃态的聚合物都可用作塑料。物都可用作塑料。n当温度升高至玻璃化转变温度以上，聚合物受外力作当温度升高至玻璃化转变温度以上，聚合物受外力作用时产生变形较大，弹性模量较小，外力除去后又会用时产生变形较大，弹性模量较小，外力除去后又会逐步恢复原状，且变形是可逆的，此状态称为高弹态。逐步恢复原状，且变形是可逆的，此状态称为高弹态。高弹态是橡胶的使用状态，凡室温下处于高弹态的聚高弹态是橡胶的使用状态，凡室温下处于高弹态的聚合物均可用作橡胶，因此高弹态也叫橡胶态。合物均可用作橡胶，因此高弹态

6、也叫橡胶态。n粘流态是聚合物成型时的状态。粘流态是聚合物成型时的状态。n在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘流态三种状态之一，其中，高弹态和粘流态三种状态之一，其中，高弹态是聚合物所特有的状态。当温度一弹态是聚合物所特有的状态。当温度一定时，不同聚合物可能处于不同的物理定时，不同聚合物可能处于不同的物理状态，因此表现出不同的力学性能。状态，因此表现出不同的力学性能。&2、按对热的性质分类按对热的性质分类v按受热时的特点可分为热塑性和热固性两类。按受热时的特点可分为热塑性和热固性两类。v热塑性高聚物在加热时呈现出可塑性，甚至熔化，热塑性高聚物在加热时呈现出

7、可塑性，甚至熔化，冷却后又凝固硬化。这种变化是可逆的，可以重复多次冷却后又凝固硬化。这种变化是可逆的，可以重复多次。这类的高分子化合物其分子间作用力较弱，为线型及。这类的高分子化合物其分子间作用力较弱，为线型及带支链的高聚物。带支链的高聚物。v热固性高聚物是一些支链高分子化合物，加热时转热固性高聚物是一些支链高分子化合物，加热时转变成粘稠状态，发生化学变化，相邻的分子相互连接，变成粘稠状态，发生化学变化，相邻的分子相互连接，转变成体型结构而逐渐固化，其分子量也随之增大，最转变成体型结构而逐渐固化，其分子量也随之增大，最终成为不能熔化、不能溶解的物质。这种变化是不可逆终成为不能熔化、不能溶解的物

8、质。这种变化是不可逆的，大部分缩合树脂属于此类。的，大部分缩合树脂属于此类。v 8.1.28.1.2高分子化合物的合成及命名高分子化合物的合成及命名将低分子单体经化学方法聚合成为高分子化合物将低分子单体经化学方法聚合成为高分子化合物常用的合成方法有加成聚合和缩聚聚合两种。常用的合成方法有加成聚合和缩聚聚合两种。加成聚合加成聚合 加成聚合又叫加聚反应，是聚合物最主要的聚加成聚合又叫加聚反应，是聚合物最主要的聚合方式之一，通常是在催化剂的存在下，含有双键合方式之一，通常是在催化剂的存在下，含有双键的单体打开双键，相互连接而得到聚合物长链分子。的单体打开双键，相互连接而得到聚合物长链分子。在加聚反应

9、过程中无副产物，由一种单体加聚在加聚反应过程中无副产物，由一种单体加聚而得的称为均聚物，如乙烯加聚得到聚乙烯，氯乙而得的称为均聚物，如乙烯加聚得到聚乙烯，氯乙烯加聚得到聚氯乙烯等。烯加聚得到聚氯乙烯等。v由两种或两种以上单体共加聚称为共聚，通过单体由两种或两种以上单体共加聚称为共聚，通过单体的共聚可以得到各种性能优良的塑料，如丙烯腈的共聚可以得到各种性能优良的塑料，如丙烯腈（A）、丁二烯（）、丁二烯（B）、苯乙烯（）、苯乙烯（S）共聚可以制造性）共聚可以制造性能优异的工程塑料（能优异的工程塑料（ABS），可用作电器开关、外壳、），可用作电器开关、外壳、装饰板等；乙烯、丙烯共聚可以得到耐老化性能

10、极好装饰板等；乙烯、丙烯共聚可以得到耐老化性能极好的乙丙橡胶，可用作高档防水卷材的主要原料；的乙丙橡胶，可用作高档防水卷材的主要原料；v由丁二烯、苯乙烯共聚可以制造丁苯橡胶，可以制由丁二烯、苯乙烯共聚可以制造丁苯橡胶，可以制造建筑上用的胶板、胶粘剂、减振件等。造建筑上用的胶板、胶粘剂、减振件等。v由加聚反应得到的树脂称为聚合树脂，其命名一般由加聚反应得到的树脂称为聚合树脂，其命名一般是在其原料名称前面加以是在其原料名称前面加以“聚聚”字，如聚乙烯、聚苯字，如聚乙烯、聚苯乙烯等。乙烯等。缩聚聚合缩聚聚合 v 缩聚又称缩聚反应缩聚又称缩聚反应，是含有活性官能团的单体经，是含有活性官能团的单体经缩合

11、反应相互连接而得到高分子量的聚合物。缩聚反缩合反应相互连接而得到高分子量的聚合物。缩聚反应过程中有副产物应过程中有副产物小分子化合物产生，所以由缩小分子化合物产生，所以由缩聚反应制成的树脂其化学组成与单体不同。若参加缩聚反应制成的树脂其化学组成与单体不同。若参加缩聚反应的单体只有两个官能团，则只能生成直链聚合聚反应的单体只有两个官能团，则只能生成直链聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇脂（物，如聚对苯二甲酸乙二醇脂（PETPET）；若参加缩聚反）；若参加缩聚反应的单体有两个以上的官能团，则聚合后就会生成不应的单体有两个以上的官能团，则聚合后就会生成不溶、不熔的三维网状聚合物，也称为热固性树脂。溶、不熔

12、的三维网状聚合物，也称为热固性树脂。v 缩聚反应生成物的树脂称为缩合树脂缩聚反应生成物的树脂称为缩合树脂，其命，其命名一般是在原料名称后加上名一般是在原料名称后加上“树脂树脂”两字，如环氧树两字，如环氧树脂、聚酯树脂等。脂、聚酯树脂等。v 8.1.38.1.3高分子化合物的基本性质高分子化合物的基本性质&1、高分子材料的性能优点、高分子材料的性能优点 优良的加工性能。优良的加工性能。如塑料可以采用比较简便的方法如塑料可以采用比较简便的方法加工成多种形状的产品。加工成多种形状的产品。质轻质轻。如大多塑料密度在。如大多塑料密度在0.90.92.2g/m2.2g/m3 3之间，平均之间，平均为为1.

13、45g/cm1.45g/cm3 3，约为钢的，约为钢的1/51/5。导热系数小。导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有如泡沫塑料的导热系数只有0.020.020.046W/0.046W/（mKmK），约为金属的），约为金属的1/15001/1500，混凝土的，混凝土的1/401/40，砖的砖的1/201/20，是理想的绝热材料。，是理想的绝热材料。化学稳定性较好。化学稳定性较好。一般塑料对酸、碱、盐及油脂均一般塑料对酸、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，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，与其它化学物品均不起作仅能与熔融的碱金属反应，与

14、其它化学物品均不起作用。用。电绝缘性好。电绝缘性好。功能的可设计性强。功能的可设计性强。可通过改变组成配方与生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能的工程材料。如强度超过钢材的碳纤维复合材料、密封材料、防水材料等。料、密封材料、防水材料等。出色的装饰性能。出色的装饰性能。如各种塑料制品不仅可以着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，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、大理石模仿天然材料的纹理（如木纹、花岗石、大

15、理石纹等），达到以假乱真的程度。纹等），达到以假乱真的程度。&2 2、合成高分子材料的性能缺点、合成高分子材料的性能缺点 v 易老化易老化 所谓老化是指高分子化合物在阳光、空气、热以所谓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、出结构发生变化，致使其性质变化，如失去弹性、出现裂纹、变硬、变脆或变软、发粘失去原有的使用现裂纹、变硬、变脆或变软、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

16、措施主要有改变聚合物现老化。目前采用的防老化措施主要有改变聚合物的结构，加入各种防老化剂的化学方法和涂防护层的结构，加入各种防老化剂的化学方法和涂防护层的物理方法。的物理方法。v 耐热性差耐热性差 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，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在使用中要注意其使用温度的限制。v 可燃性及毒性可燃性及毒性 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。如聚苯乙烯遇火会组成和

17、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。应用中应予以注意。8.2 8.2 建筑塑料建筑塑料塑料是以聚合物为基本材料，加入各种添加剂后，塑料是以聚合物为基本材料，加入各种添加剂后，在一定温度和压力下混合、塑化、成型的材料或制品在一定温

18、度和压力下混合、塑化、成型的材料或制品的总称。的总称。v 7.2.17.2.1建筑塑料的特性建筑塑料的特性A A、质量轻塑料的密度为、质量轻塑料的密度为1 12g/cm2g/cm3 3，为钢材的，为钢材的1/81/8/，可大大减轻建筑物的自重，对高层建，可大大减轻建筑物的自重，对高层建筑更具特殊意义。筑更具特殊意义。B B、比强度高比强度高比强度是强度与表观密度之比比强度是强度与表观密度之比。塑料。塑料的强度较高，而表观密度低，其比强度远超过传统的强度较高，而表观密度低，其比强度远超过传统的土木工程材料，是一种优质的轻质高强材料。的土木工程材料，是一种优质的轻质高强材料。C C、可塑性好、可塑

19、性好 具有优良的加工性能，塑料可按具有优良的加工性能，塑料可按需要调节制品硬度、密度、色泽，用多种加工工艺需要调节制品硬度、密度、色泽，用多种加工工艺塑制成不同形状的产品，适应建筑上不同用途的需塑制成不同形状的产品，适应建筑上不同用途的需要。要。D D、耐腐蚀性好、耐腐蚀性好 其化学稳定性良好，是憎水性其化学稳定性良好，是憎水性材料，对弱酸弱碱的抵抗性强。材料，对弱酸弱碱的抵抗性强。E E、耐水性好、耐水性好 塑料具有较高的耐水性。塑料具有较高的耐水性。F F、耐热性能、耐热性能 塑料的耐热性一般都不好，软化塑料的耐热性一般都不好，软化温度为温度为100-200100-200。塑料的热膨胀系数

20、高，是传统材。塑料的热膨胀系数高，是传统材料的料的3 34 4倍。倍。G G、老化、老化 在阳光、氧、热等条件作用下，塑料在阳光、氧、热等条件作用下，塑料中聚合物的组成和结构发生变化，致使塑料性质中聚合物的组成和结构发生变化，致使塑料性质恶化，这种现象称为老化。塑料存在老化问题，恶化，这种现象称为老化。塑料存在老化问题，但通过一定措施，塑料制品的使用寿命可以和其但通过一定措施，塑料制品的使用寿命可以和其他材料媲美，有的甚至能高于传统材料。他材料媲美，有的甚至能高于传统材料。H H、可燃性、可燃性 塑料大多可燃，且在燃烧时会产生塑料大多可燃，且在燃烧时会产生大量有毒的烟雾。这是它作为土木工程材料

21、的一大量有毒的烟雾。这是它作为土木工程材料的一个弱点。目前正在研究具有自熄性、难燃甚至准个弱点。目前正在研究具有自熄性、难燃甚至准不燃的塑料。不燃的塑料。v 8.2.2 8.2.2 塑料的组成塑料的组成 合成树脂合成树脂 塑料的基本组成材料，起着胶结剂的作用，含塑料的基本组成材料，起着胶结剂的作用，含量为量为30%-60%30%-60%。塑料的主要性能决定于所采用的合。塑料的主要性能决定于所采用的合成树脂成树脂。填充料填充料 填充料的作用：节约树脂，降低成本，调节塑填充料的作用：节约树脂，降低成本，调节塑料的物理化学性能。含量料的物理化学性能。含量40%-70%40%-70%。常用的有机填充料

22、有木粉、纸屑、废棉、废布常用的有机填充料有木粉、纸屑、废棉、废布等；常用无机填充料有滑石粉、石墨粉石棉、玻璃等；常用无机填充料有滑石粉、石墨粉石棉、玻璃纤维等。纤维等。添加剂添加剂 为了改善或调节塑料的某些性能，以适应使用为了改善或调节塑料的某些性能，以适应使用或加工时的特殊要求而加入的辅导材料，如增塑或加工时的特殊要求而加入的辅导材料，如增塑剂、固化剂、着色剂、阻燃剂、稳定剂等。剂、固化剂、着色剂、阻燃剂、稳定剂等。增塑剂增塑剂 增塑刑一般为沸点较高、不易挥发、与树脂有良增塑刑一般为沸点较高、不易挥发、与树脂有良好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工成型好相溶性的低分子油状物，不仅使塑料加工

23、成型方便、而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性方便、而且可改善塑料的韧性和柔顺性等机械性能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二能。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。甲酸二辛酯等。固化剂固化剂 主要作用是在聚合物中生成横跨键、使线型高主要作用是在聚合物中生成横跨键、使线型高聚物交联成体型高聚物，从而使树脂具有热固性，聚物交联成体型高聚物，从而使树脂具有热固性，制得坚硬的塑料制品。制得坚硬的塑料制品。着色剂着色剂 主要作用是可使塑料具有鲜艳的色彩和光泽。主要作用是可使塑料具有鲜艳的色彩和光泽。着色剂除满足色彩要求外，还应具有分散性好，附着色剂除满足色彩要求外，还应具有分散性好

24、，附着力强，不与塑料成分发生化学反应，不腿色等特着力强，不与塑料成分发生化学反应，不腿色等特性。性。阻燃剂阻燃剂 加入后能提高塑料的耐燃性和自熄性。常用的加入后能提高塑料的耐燃性和自熄性。常用的有氢氧化铝，三氧化锑等。有氢氧化铝，三氧化锑等。稳定剂稳定剂 防止和缓解高聚物的老化，延长塑料制品的使防止和缓解高聚物的老化，延长塑料制品的使用寿命。用寿命。v 8.2.3 8.2.3 常用建筑塑料常用建筑塑料常用热塑性塑料的种类有常用热塑性塑料的种类有F 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）F 聚乙烯（聚乙烯（PEPE）F 聚丙烯（聚丙烯（PPPP）F 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）F ABSABS塑料

25、塑料F聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺等聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺等常用的热固性塑料有常用的热固性塑料有酚醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等酚醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等 它是建筑中用量最大的一种塑料。硬质聚氯乙它是建筑中用量最大的一种塑料。硬质聚氯乙烯的密度为烯的密度为1.381.381.43g/cm1.43g/cm3 3，机械强度高，化学，机械强度高，化学稳定性好，使用温度范围一般在稳定性好，使用温度范围一般在-15-15+55+55之间，之间，适宜制造塑料门窗、下水管、线槽等适宜制造塑料门窗、下水管、线槽等。聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）聚乙烯塑料在建筑上主要用于给排水管、卫聚乙烯塑料在建筑上主

26、要用于给排水管、卫生洁具。生洁具。聚乙烯（聚乙烯（PEPE）聚丙烯的密度在所有塑料中是最小的，约为聚丙烯的密度在所有塑料中是最小的，约为0 09090左右。聚丙烯常用来生产管材、卫生洁具等建左右。聚丙烯常用来生产管材、卫生洁具等建筑制品。筑制品。聚丙烯（聚丙烯（PPPP）聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）聚苯乙烯为无色透明类似玻璃的塑料。聚苯乙烯为无色透明类似玻璃的塑料。聚苯聚苯乙烯在建筑中主要用来生产泡沫隔热材料、透光乙烯在建筑中主要用来生产泡沫隔热材料、透光材料等制品。材料等制品。ABS ABS塑料塑料 ABSABS塑料是改性聚苯乙烯塑料，以丙烯睛（塑料是改性聚苯乙烯塑料，以丙烯睛（A A）、

27、）、丁二烯（丁二烯（B B）及苯乙烯（）及苯乙烯（S S）为基础的三组分所为基础的三组分所组成。组成。ABSABS塑料可制作压有花纹图案的塑料装饰塑料可制作压有花纹图案的塑料装饰板等。板等。塑料在土木工程中常用于制作塑料门窗、管材和型材塑料在土木工程中常用于制作塑料门窗、管材和型材等等&塑料在土木工程中的应用塑料在土木工程中的应用 塑料门窗塑料门窗塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制造。塑料门窗具有塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制造。塑料门窗具有隔热、隔音、气密性好、耐腐蚀、维护费用较低等优隔热、隔音、气密性好、耐腐蚀

28、、维护费用较低等优点，但其线膨胀系数较高，硬度较低，不耐磨。复合点，但其线膨胀系数较高，硬度较低，不耐磨。复合塑料门窗常用的种类为塑钢门窗，它是在塑料门窗框塑料门窗常用的种类为塑钢门窗，它是在塑料门窗框内部嵌入金属型材制成。内部嵌入金属型材制成。塑料管材和型材塑料管材和型材塑料管有热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。塑料管有热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。塑料管的种类有：硬质聚氯乙烯（塑料管的种类有：硬质聚氯乙烯（UPVC）塑）塑料管、聚乙烯（料管、聚乙烯（PE）塑料管、聚丙烯（）塑料管、聚丙烯（PP）塑料）塑料管和管和PPR塑料管、聚丁烯（塑料管、聚丁烯（PB）塑料管、玻璃钢）塑料管、玻璃钢

29、（FRP）管和复合塑料管等。）管和复合塑料管等。8.3 胶粘剂胶粘剂 胶粘剂胶粘剂是能将各种材料紧密地粘结在一起的物质的总称。是能将各种材料紧密地粘结在一起的物质的总称。用胶粘剂粘结建筑构件、装饰品等不仅美观大方，工艺简用胶粘剂粘结建筑构件、装饰品等不仅美观大方，工艺简单，还能将不同材料的构件很容易地联结在一起并有足够单，还能将不同材料的构件很容易地联结在一起并有足够的结合强度，此外粘合剂还可以起到隔离、密封和防腐蚀的结合强度，此外粘合剂还可以起到隔离、密封和防腐蚀等作用等作用。除此之外，胶粘剂还必须对人体无害。我国已制定了除此之外，胶粘剂还必须对人体无害。我国已制定了GB 18583GB 1

30、858320012001室内装修材料胶粘剂中有害物质限室内装修材料胶粘剂中有害物质限量量的强制性国家标准。的强制性国家标准。8.3.1 8.3.1 胶粘剂的组成、要求及分类胶粘剂的组成、要求及分类 胶粘剂的基本组成材料有胶粘剂的基本组成材料有粘料、固化剂、填料粘料、固化剂、填料和和稀释稀释剂剂等。此外，为使胶粘剂具有更好的性能，还应加入一等。此外，为使胶粘剂具有更好的性能，还应加入一些其它的添加剂，如增韧剂、抗老化剂、增塑剂等些其它的添加剂，如增韧剂、抗老化剂、增塑剂等。粘料粘料粘料是胶粘剂的基本组分，或称基料，它使胶粘剂具粘料是胶粘剂的基本组分，或称基料，它使胶粘剂具有粘附特性。粘料通常由一

31、种或几种聚合物配合而成。用有粘附特性。粘料通常由一种或几种聚合物配合而成。用于胶接结构受力部位的胶粘剂是以热固性树脂为主；用于于胶接结构受力部位的胶粘剂是以热固性树脂为主；用于非受力部位和变形较大部分的胶粘剂是以热塑性树脂和橡非受力部位和变形较大部分的胶粘剂是以热塑性树脂和橡胶为主。胶为主。固化剂固化剂固化剂（在橡胶中称硫化剂）能使线型分子形成网固化剂（在橡胶中称硫化剂）能使线型分子形成网状的体型结构，使胶粘剂固化。在选择固化剂时，应按状的体型结构，使胶粘剂固化。在选择固化剂时，应按粘料的特性及对固化后胶膜性能（如硬度、韧性和耐热粘料的特性及对固化后胶膜性能（如硬度、韧性和耐热等）的要求来选择

32、。等）的要求来选择。填料填料加入填料可改善胶粘剂的性能（如提高粘度，降低加入填料可改善胶粘剂的性能（如提高粘度，降低膨胀系数或收缩性等），并降低成本。常用填料有石英膨胀系数或收缩性等），并降低成本。常用填料有石英粉、滑石粉，以及各种金属、非金属氧化物粉，在建筑粉、滑石粉，以及各种金属、非金属氧化物粉，在建筑工程中水泥也是广泛应用的填料。工程中水泥也是广泛应用的填料。稀释剂稀释剂稀释剂用于溶解和调节胶粘剂的粘度，增加涂敷润湿稀释剂用于溶解和调节胶粘剂的粘度，增加涂敷润湿性。稀释剂有活性与非活性之分，前者参加固化反应，后性。稀释剂有活性与非活性之分，前者参加固化反应，后者不参加固化反应，者不参加固

33、化反应，只起稀释作用只起稀释作用。基本要求基本要求：具有足够的流动性，能充分湿润被粘物表：具有足够的流动性，能充分湿润被粘物表面，粘结强度高，膨胀变形小，易于调节其粘结性和硬化面，粘结强度高，膨胀变形小，易于调节其粘结性和硬化速度，不易老化失效。速度，不易老化失效。按所用粘料的不同，可将胶粘剂分为按所用粘料的不同，可将胶粘剂分为热固型热固型、热塑热塑型型、橡胶型橡胶型和和混合型类型混合型类型。8.3.2 8.3.2 粘结原理v机械联接理论机械联接理论认为被粘物表面是粗糙、多孔的，胶粘剂能够渗透到认为被粘物表面是粗糙、多孔的，胶粘剂能够渗透到孔隙中去，硬化后形成了许多微小的机械联接，粘结力来孔隙

34、中去，硬化后形成了许多微小的机械联接，粘结力来自机械力。自机械力。v物理吸附理论物理吸附理论认为胶粘剂与被粘物分子间的距离小于认为胶粘剂与被粘物分子间的距离小于0.5MM时，分时，分子间的范德华力发生作用而相吸附，粘结力来自分子间的子间的范德华力发生作用而相吸附，粘结力来自分子间的引力。分子间力的作用力虽然远小于化学键力，但由于分引力。分子间力的作用力虽然远小于化学键力，但由于分子数目巨大，故吸附能力很强。子数目巨大，故吸附能力很强。v化学粘接理论化学粘接理论认为某些胶粘剂与被粘物表面之间能形成化学键，这认为某些胶粘剂与被粘物表面之间能形成化学键，这种化学键对粘结力及粘结界面抵抗老化的能力有较大的种化学键对粘结力及粘结界面抵抗老化的能力有较大的贡献。贡献。v扩散理论扩散理论认为胶粘剂与被粘物之间存在着分子间的相互作用，认为胶粘剂与被粘物之间存在着分子间的相互作用，这种扩散作用是两种高分子化合物的相互溶解，其结果这种扩散作用是两种高分子化合物的相互溶解，其结果使胶粘剂与被粘物分子之间更加接近，物理吸附作用得使胶粘剂与被粘物分子之间更加接近，物理吸附作用得到加强。到加强。以上理论反映了粘结现象本质的各个方面，实际上以上理论反映了粘结现象本质的各个方面，实际上胶粘剂与被粘物之间的牢固粘结往往是多种作用的综合胶粘剂与被粘物之间的牢固粘结往往是多种作用的综合效果。效果。