化學(xué)建材一課件

第三篇化學(xué)建材一、分類

人們按照建筑材料品種的不同或建筑應(yīng)用領(lǐng)域的區(qū)別，大致分類如下：1、塑料門窗主要品種PVC門窗，發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到50％以上，我國(guó)近年來迅速發(fā)展。2、塑料管材

PVC、UPVC、PE、PP、PB、ABS、FRP、PP-R、金屬塑料復(fù)合管等。3、建筑涂料

PVAc乳膠涂料、苯丙乳液內(nèi)墻涂料、環(huán)氧樹脂地面涂料、聚氨酯地面涂料等。4、建筑防水材料主要是高分子防水卷材、防水涂料、建筑密封材料。5、建筑膠粘劑壁紙，墻布膠粘劑、塑料地板膠粘劑、防水卷材膠粘劑、塑料管道膠粘劑等。6、建筑保溫材料通常是指有機(jī)隔熱保溫材料：聚氨酯、PS、PE、PVC等泡沫塑料制品。第三篇化學(xué)建材一、分類人們按照建筑材料品種的不同1二、化學(xué)建材的特性化學(xué)建材在國(guó)外發(fā)展很快，品種日新月異，功能質(zhì)量不斷提高，用途很廣，故建筑界有人稱它為繼水泥、鋼材、木材之后的第四大建筑材料。1、自重輕，節(jié)省運(yùn)力。如塑料管的質(zhì)量?jī)H為鑄鐵管的1/8~1/10，可以大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安裝工效。2、耐腐蝕，不霉不蛀，特別適宜于潮濕、腐蝕或有白蟻的地區(qū)。3、具有優(yōu)良的使用功能；降低噪聲、防凍，防水、密封性好、防腐蝕等等。4、便于施工，提高施工功效；地基下陷，可灌注化學(xué)漿料。5、節(jié)能；塑料是一種低能耗材料；建筑節(jié)能，減少熱量散失6、節(jié)約木材、節(jié)約鋼材；森林資源、礦產(chǎn)資源有限。二、化學(xué)建材的特性化學(xué)建材在國(guó)外發(fā)展很快，品種日新月異，功能2第二章建筑塑料

建筑塑料是化學(xué)建材主要的產(chǎn)品門類，塑料管材、塑料門窗已是目前我國(guó)重點(diǎn)推廣使用的產(chǎn)品。有利于提高建筑物和住宅的質(zhì)量與功能；

有極為顯著的節(jié)能作用；

產(chǎn)品的性能可設(shè)計(jì)性好，利于按功能進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)。

第二章建筑塑料建筑塑料是化學(xué)建材主要的產(chǎn)品門類，塑料管3第一節(jié)建筑塑料的基本知識(shí)

1.定義：塑料是以合成或天然高分子化合物（俗稱樹脂）為主要成分，添加某些助劑和必要的其它輔助材料，在一定條件下可塑成型，最終能定型的高分子材料。用于建筑工程的塑料即稱建筑塑料，在建筑方面的應(yīng)用見表1。

合成樹脂添加劑塑料＋=第一節(jié)建筑塑料的基本知識(shí)1.定義：塑料是以合成或天然高分4塑料在建筑方面應(yīng)用塑料在建筑方面應(yīng)用52.塑料的分類1)、按塑料受熱后性能可分為熱塑性及熱固性塑料兩類。熱塑性：PVC、PS、PE、PP、ABS、PMMA、POM、PA……熱固性：PF、UF、EP……2)、按應(yīng)用范圍分為通用塑料和工程塑料通用塑料一般指用量大，價(jià)格低的塑料，主要有聚烯烴、PVC、PS、PF和氨基塑料等。通用工程塑料主要有聚酰胺(尼龍，PA)，聚碳酸酯(PC)，聚甲醛(POM)，聚苯醚(PPO)，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。

2.塑料的分類1)、按塑料受熱后性能可分為熱塑性及熱固性塑料6化學(xué)建材一課件73.建筑塑料的加工的基本方法塑料加工前首先根據(jù)產(chǎn)品性能要求，選擇好原料（樹脂及助劑），并進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，通過混合機(jī)將多種物料有多相不均勻態(tài)轉(zhuǎn)為多相均勻態(tài)的混合料，然后進(jìn)行加工。1)、擠出成型：原料在一定的溫度和壓力下熔融、塑化、連續(xù)地通過一個(gè)型孔，成為固定斷面形狀的產(chǎn)品。主要設(shè)備是擠出機(jī)，輔助設(shè)備有機(jī)頭、口模、切割及卷取等裝置。此法主要加工熱塑性塑料和少量熱固性塑料。重要產(chǎn)品有薄膜、管材、板材、片材、棒材、單絲、扁帶、網(wǎng)、復(fù)合材料、中空容器、電線包覆及異型材等。3.建筑塑料的加工的基本方法塑料加工前首先根據(jù)產(chǎn)品性能要求，82)、注射成型（注塑）：將塑化料用柱塞式螺桿加壓，使呈流動(dòng)狀態(tài)的物料，從料筒末端的噴嘴注入模具中，添滿模腔，經(jīng)冷卻，定型即得產(chǎn)品。主要設(shè)備是注射機(jī)：包括機(jī)身、合模裝置與注射裝置三部分。此法適用于熱塑性塑料和部分熱固性塑料。2)、注射成型（注塑）：9化學(xué)建材一課件10轉(zhuǎn)子式連續(xù)混合器轉(zhuǎn)子式連續(xù)混合器11化學(xué)建材一課件12化學(xué)建材一課件133)、壓制成型：壓制成型包括模壓和層壓兩種。模壓：將物料（包括填料、增強(qiáng)材料）配好后加入塑模中，閉模、加熱、加壓，使物料在塑模中塑化成型，并在模中冷卻硬化即可。多用于熱固性塑料的加工。層壓：將樹脂與各種填料等逐層地、規(guī)則地添入制品模中，預(yù)制成坯料，放入壓機(jī)上、加溫加壓使其黏結(jié)固化，冷卻后解除壓力即得制品。此法多用來生產(chǎn)板材。3)、壓制成型：壓制成型包括模壓和層壓兩種。144)、壓延成型：將熱塑性物料，在熱輥筒中輥壓，塑化與成型。主要設(shè)備是壓延機(jī)，按輥筒數(shù)分為三輥、四輥和五輥三種類型；按輥筒的排列方式分為直線型三輥、逆L型四輥、斜Z型四輥和L型五輥四種類型。主要用于生產(chǎn)薄膜、薄板、壁紙等。

5)、吹塑成型：可分為擠出吹塑和中空吹塑。6)、其他成型方法：真空成型、滾塑成型、熱成型、噴涂成型、二次加工成型。

4)、壓延成型：將熱塑性物料，在熱輥筒中輥壓，塑化與成型。15化學(xué)建材一課件16化學(xué)建材一課件17化學(xué)建材一課件18第二節(jié)常用建筑塑料樹脂及配方設(shè)計(jì)建筑塑料中常用樹脂主要有PVC、PE、PP、和PS等熱塑性樹脂，還有PF、UF、ME、EF、UP、PUR等熱固性樹脂，這里僅對(duì)前三種熱塑性樹脂加以介紹。第二節(jié)常用建筑塑料樹脂及配方設(shè)計(jì)建筑塑料中常用樹脂主要19這類樹脂目前主要有懸浮法樹脂（SPVC）和糊樹脂（EPVC）兩大類；在PVC塑料中采用SPVC占80%以上，EPVC用于軟制品；（1）PVC的結(jié)構(gòu)與性能：PVC是一種頭尾相接、無規(guī)則排布、支化度低的熱塑性樹脂。

其分子中含有C—Cl的極性鍵，分子間具有較強(qiáng)的結(jié)合力，因此質(zhì)硬，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

1、聚氯乙烯樹脂（PVC）：這類樹脂目前主要有懸浮法樹脂（SPVC）和糊樹脂（EPVC）20分子呈無規(guī)則排布，結(jié)晶度僅5%～10%，具有一般無定型聚合物的三種力學(xué)狀態(tài)，如圖所示。

、玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)TbTgTfTdTb—Tg，高聚物處于玻璃態(tài)，此時(shí)聚合物硬而不脆（塑料）

Tg—Tf，高聚物處于高彈態(tài)（橡膠）Tf—Td，高聚物處于粘流態(tài)，這是一般塑料成型加工的溫度分子呈無規(guī)則排布，結(jié)晶度僅5%～10%，具有一般無定型聚合物21玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)分子鏈,鏈段凍結(jié)，鍵長(zhǎng)、鍵角變化分子鏈段可運(yùn)動(dòng)大分子鏈可移動(dòng)分子間作用力大，形變小形變大分子間力較小聚合物呈剛性聚合物柔軟有彈性聚合物呈流動(dòng)態(tài)可機(jī)械加工、焊、粘可二次加工，拉伸可擠出、注射、壓延無定型聚合物力學(xué)三態(tài)的特點(diǎn)見下表。玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)分子鏈,鏈段凍結(jié)，鍵長(zhǎng)、鍵角變化分子鏈段可22基本性質(zhì)：PVC的Tg在82℃左右，Tb在－50℃到－60℃，使用溫度一般不超過50℃，80～85℃開始軟化，融化溫度為136℃，接近于分解溫度（140℃），170℃分解加速，同時(shí)放出HCl氣體，聚合物顏色可由黃→玫瑰紅→紅→棕→黑色，這是由于PVC脫去HCl后，分子鏈形成較長(zhǎng)的共軛體系所致。由于一般加工溫度在180～190℃，所以加工時(shí)必須加入熱穩(wěn)定劑。

電性能：由于PVC為弱極性聚合物，有較好的電性能，體積電阻（1011～1016MΩ·cm）和擊穿電壓（10～30kV/mm）較高。

溶解性：PVC在大多數(shù)無機(jī)酸（HNO3、發(fā)煙H2SO4外）、多數(shù)有機(jī)酸和無機(jī)鹽中穩(wěn)定，在乙醇、汽油及其它礦物油中不溶解，在酮、酯、芳烴及大多數(shù)鹵代烴中能溶解或溶脹。

基本性質(zhì)：PVC的Tg在82℃左右，Tb在－50℃到－60℃23加工性能

PVC的Tf與Td相差較小(4℃)，致使加工困難，必須加入熱穩(wěn)定劑，提高其分解溫度Td。熔融狀態(tài)下的流變性接近非牛頓型流體，其黏度的變化主要與剪切速率有關(guān)，降低黏度采取增加壓力而不是提高溫度的方法。PVC是熱敏性聚合物，加工和應(yīng)用時(shí)必須加入助劑，以改善其性能，成型時(shí)盡量縮短受熱時(shí)間和避免多次受熱。物理性質(zhì)：PVC為白色粉末狀樹脂，點(diǎn)燃時(shí)火焰上端呈黃色，下端呈綠色，有黑煙，有離火自熄性，難燃燒，燃燒時(shí)變軟，放出HCl氣體味，滴下膠液，且能拉絲。

加工性能物理性質(zhì)：242、聚乙烯樹脂（PE）

（1）PE的種類：PE有低、中和高密度之分，低密度聚乙烯(LDPE)，又稱高壓聚乙烯(自由基聚合)，其密度0.91～0.925g/cm3

；高密度聚乙烯(HDPE)，又稱低壓聚乙烯(配位聚合)，其密度0.941～0.965g/cm3

；中密度聚乙烯(MDPE)，又稱中壓聚乙烯，它可以通過LDPE和HDPE按一定比例混合制得，其密度0.926～0.940g/cm3。

（2）LDPE的合成：工業(yè)上用乙烯，用氧或有機(jī)過氧化物作引發(fā)劑，在溫度200℃左右和高壓下進(jìn)行自由基型氣相本體聚合反應(yīng)，由于溫度和壓力的原因，使形成的線型聚合物支鏈較多。

2、聚乙烯樹脂（PE）（1）PE的種類：PE有低、中和高25化學(xué)建材一課件26化學(xué)建材一課件27（3）PE的結(jié)構(gòu)與性能：LDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳原子中有8～40個(gè)側(cè)甲基，另外還含有少量的酮基和－O－等，結(jié)晶度65%左右，質(zhì)地柔軟，透明性好；HDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳原子中有2～5個(gè)側(cè)甲基，結(jié)晶度85%以上，剛性較好，透明性差。

（4）PE的性能：無毒、無味、無極性、柔而韌的半透明體，吸濕性小，是優(yōu)良的絕緣材料。常溫下不與稀硫酸、硝酸及鹽酸作用，一般不溶于任何溶劑，90～100℃下能被濃硫酸及硝酸所破壞，在60～70℃以上可少量溶于甲苯或二甲苯、乙酸、戊酯、松節(jié)油及石油醚等。PE的機(jī)械強(qiáng)度與分子量、支化程度及結(jié)晶度有關(guān)。一般結(jié)晶區(qū)可使材料有較高的機(jī)械強(qiáng)度，無定形區(qū)內(nèi)容能夠賦予材料以柔性、彈性和透明性。

（3）PE的結(jié)構(gòu)與性能：LDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳28聚丙烯是60年代發(fā)展起來的一種熱塑性聚合物，可分為等規(guī)、無規(guī)和間規(guī)聚丙烯。（1）等規(guī)聚丙烯：它可通過溶液聚合、液相本體聚合或氣相本體聚合制得。無規(guī)聚丙烯：是在溶液法生產(chǎn)中，生成的分子量低且能溶于溶劑的膠狀聚丙烯，一般視為副產(chǎn)物。間規(guī)聚丙烯：采用了類似乙丙橡膠生產(chǎn)的催化體系，在溶劑中聚合而得。（2）聚丙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：聚丙烯是線型結(jié)構(gòu)，其甲基在空間排布的形式有等規(guī)、間規(guī)、和無規(guī)三種，前兩種屬有規(guī)排列，結(jié)晶度可達(dá)90%～98%，剛性較好。另外，從結(jié)構(gòu)上看含有叔氫原子，這是它易于老化的根本原因。

3、聚丙烯樹脂聚丙烯是60年代發(fā)展起來的一種熱塑性聚合物，可分為等規(guī)、無規(guī)29PP的主要性能：由于結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比PE高，可在100℃下長(zhǎng)期使用。分子無極性，因此電絕緣性能好。但耐候性、耐寒性及染色性差，應(yīng)用時(shí)加入抗氧劑和紫外線吸收劑，以改善其性能。本材料主要用于注塑、擠出和吹塑制品。PP的主要性能：由于結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比PE高，可在10030（3）PP的改性：有規(guī)PP由于熔融粘度低，低溫脆性及長(zhǎng)期蠕變性較大等缺陷，限制了在管道制品中的大量應(yīng)用；為此對(duì)PP先后進(jìn)行了改性，以適應(yīng)塑料管道用料的要求。PP-H(一型)：有機(jī)PP加入適量抗沖擊改性劑進(jìn)行共混而成PP-B(二型)：采用乙烯與丙烯嵌段共聚進(jìn)行改性

PP-R(三型):采用乙烯與丙烯進(jìn)行氣相無規(guī)共聚改性

PP-R較PP-B、PP-H有更好的抗沖擊性能，且在溫度和內(nèi)壓長(zhǎng)期作用下，其強(qiáng)度衰減較慢，使用壽命長(zhǎng)，在70℃熱水下可長(zhǎng)期使用。

（3）PP的改性：有規(guī)PP由于熔融粘度低，低溫脆性及長(zhǎng)期蠕31建筑塑料配方設(shè)計(jì)

一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)配方的設(shè)計(jì)往往要通過反復(fù)實(shí)踐與調(diào)整才能最后確定，當(dāng)設(shè)備、工藝、材料發(fā)生變化時(shí)還需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，因此配方只能作參考，需要通過實(shí)踐來確定。

1、配方設(shè)計(jì)的一般依據(jù)（1）充分了解制品的性能要求：要從理論上理解各項(xiàng)性能指標(biāo)與組分、結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，了解制品的使用環(huán)境，如溫度、衛(wèi)生要求、電性能、化學(xué)腐蝕等情況，為功能性助劑的選擇提供依據(jù)。

（2）原料情況要了解各種原料的來源、性質(zhì)、純度、加工性能及價(jià)格，為合理地選擇組分打下基礎(chǔ)。

（3）對(duì)成型設(shè)備、方法與條件必須有充分的了解，如物料的受熱過程和行為、受力方式及物料在設(shè)備中停滯的時(shí)間等。

建筑塑料配方設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)配方的設(shè)計(jì)往往要通過反復(fù)實(shí)踐與322、

硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）的配方設(shè)計(jì)

樹脂：UPVC制品一般不加或少加增塑劑(0~5份)，所以加工中樹脂的熔融粘度高、流動(dòng)性差，因此一般選用絕對(duì)粘度較低的樹脂，多用SG—4~6型。另外還要求樹脂的分子量分布較窄，以保證制品的性能。

增塑劑：UPVC中加增塑劑會(huì)顯著地降低制品耐熱和耐腐蝕性能，但為了提高物料的流動(dòng)性，也可加入少量的增塑劑。因這些少量的組分會(huì)在樹脂大分子間起潤(rùn)滑作用，使分子堆積更緊密，從而使制品的拉伸強(qiáng)度增加，但材料會(huì)變得硬脆。首選的增塑劑多為DOP和DBP。

穩(wěn)定劑由于PVC樹脂是屬熱敏性的，加工中必須加入熱穩(wěn)定劑。常選用的穩(wěn)定劑多為鉛鹽系列。

潤(rùn)滑劑

PVC加工較困難，須加入潤(rùn)滑劑，常用金屬皂類；抗沖擊改性劑常選用NBR、ABS、CPE、EVA、ACR及MBS等

填料一般選用硫酸鋇、碳酸鈣和鈦白粉。

2、硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）的配方設(shè)計(jì)樹脂：UPVC制品333、軟質(zhì)聚氯乙烯配方設(shè)計(jì)

軟質(zhì)聚氯乙烯需加入26~60份的增塑劑，因而流動(dòng)性好，成型溫度較低，根據(jù)制品性能的要求和加工與應(yīng)用條件，選擇適當(dāng)?shù)臉渲c助劑，如戶外使用制品加入抗氧劑、紫外光吸收劑；民用制品選用耐熱、耐光及色澤鮮艷的著色劑等，如有特殊要求的制品，應(yīng)加入相應(yīng)的助劑。

3、軟質(zhì)聚氯乙烯配方設(shè)計(jì)軟質(zhì)聚氯乙烯需加入26~60份的增34硬板參考配方／質(zhì)量份原料名稱工業(yè)不透明板日用透明板或片戶外用透明板或片半透明板或片聚氯乙烯樹脂XG-4100100100100三鹽基性硫酸鉛4~7———硬脂酸鋇1~2———液體鎘鋇鋅———3~4亞磷酸三苯酯———0.5~1硫醇有機(jī)錫—2~3——馬來酸有機(jī)錫——2~3—月桂酸有機(jī)錫—1~21~2—硬脂酸鈣—0.50.5—石蠟0.5——0.5合成石蠟—0.5~10.5~1—硬板參考配方／質(zhì)量份原料名稱工業(yè)不透明板日用透明板或片戶外用35硬管參考配方／質(zhì)量份原料名稱污水管戶外用管酸堿輸送管上水管（國(guó)外）聚氯乙烯樹脂SG-4100100100100三鹽基性硫酸鉛3~52~43~5—二鹽基性亞磷酸鉛—1~2——硫醇有機(jī)錫（辛基錫）———2~3硬脂酸鋇0.8~1.20.8~1.20.8~1.2—硬脂酸鉛0.5~10.5~10.5~1—硬脂酸鈣———0.5硬脂酸0.2~0.50.2~0.502~1合成酯蠟0.5石蠟0.5~10.5~10.5~1—硫酸鋇（或碳酸鈣）0~100~10—2~5著色劑適量適量適量適量硬管參考配方／質(zhì)量份原料名稱污水管戶外用管酸堿輸送管上水管（36塑料門窗型材配方原料名稱用量/質(zhì)量份原料名稱用量/質(zhì)量份PVC(4型)二堿式亞磷酸鋁硬脂酸鈣硬脂酸鉛硬脂酸1003～50.5～1.50.3～0.50.5～1.5ACR-201CPECaCO3TiO2亞磷酸三苯酯1～38～104～64～60.4～0.6塑料門窗型材配方原料名稱用量/質(zhì)量份原料名稱用量/質(zhì)量份PV37部分硬制品參考配方/質(zhì)量份原材料名稱注射制品焊條棒材異型材(國(guó)外)低發(fā)泡品(國(guó)外)聚氯乙烯樹脂100100100100100苯二甲酸二辛酯2～45～7———環(huán)氧酯2～3—3～41～21～2三鹽基性硫酸鉛4～54～5———硬脂酸鋇1～21～20.2～0.5——月桂酸有機(jī)錫——2～4——硬脂酸鈣1～2—0.5～1.0——石蠟0.5～1.00.5～1.00.2～0.5——碳酸鈣———2～41～2鈦白粉0～10——3～52～3抗沖改性劑———6～88固態(tài)鋇鎘穩(wěn)定劑———2～32～3螯合劑———0.5～1.00.5～1合成酯蠟潤(rùn)滑劑———1.0～1.51～2加工改性劑————8發(fā)泡劑————3部分硬制品參考配方/質(zhì)量份原材料名稱注射制品焊條棒材異型材低38原材料名稱鞋料軟管泡沫人造革地板涼鞋棉鞋底面層發(fā)泡層底層高級(jí)普通聚氯乙烯樹脂100100100100100100100100鄰苯二甲酸二辛酯1330132530510—鄰苯二甲酸二丁酯2018153570302820石油磺酸苯酯10—15——15—25癸二酸二辛酯—5—5————氯化石蠟6—————10—鄰苯二甲酸二仲辛酯19———————環(huán)氧酯——7—————三鹽基性硫酸鉛24—33355二鹽級(jí)性亞磷酸鉛1.5———————硬脂酸鋇1.510.7———11硬脂酸鉛—1——————硬脂酸鎘——0.6—————亞磷酸三苯酯——0.5—————碳酸鈣4——105255200偶氮二甲酰胺————3———潤(rùn)滑劑——————0.50.8部分軟制品參考配方/質(zhì)量份原材料名稱鞋料軟管泡沫人造革地板涼鞋棉鞋底面層發(fā)泡層底層高級(jí)39原材料名稱農(nóng)用薄膜工業(yè)包裝膜民用雨衣膜農(nóng)用薄膜(國(guó)外)工業(yè)包裝膜(國(guó)外)PVC100100100100100DOP3725304030DBP—2010TOP.5聚酯增塑劑5DOS10—8－DOA10環(huán)氧硬脂酸辛酯5—－5－硬脂酸鎘0.6－－－1硬脂酸鋇1.811.8－1硬脂酸鉛—10.6－－硬脂酸鋅0.2——－－雙酚A0.4——－－TPP1———0.8－UV—90.3——0.1－CaCO3——1～2——液態(tài)鋇鋅鎘———1.8—粉狀鋇鎘———1.2—月桂酸二丁基錫————1薄膜參考配方原材料名稱農(nóng)用薄膜工業(yè)包裝膜民用雨衣膜農(nóng)用薄膜(國(guó)外)工業(yè)包40原材料名稱普通絕緣級(jí)電纜料護(hù)套耐低溫護(hù)套耐高溫電纜料70℃級(jí)90℃級(jí)聚氯乙烯樹脂100100100100100苯二甲酸二辛酯40301545—鄰酸三甲苯酯—10———癸二酸二辛酯—1015——石油磺酸苯酯——20——氯化石蠟——820—季戊四醇酯————40～45三鹽基性硫酸鉛3336—二鹽級(jí)性亞磷酸鉛332——二鹽基苯二甲酸鉛————8硬脂酸鉛0.500.5111硬脂酸鋇11———受阻酚類抗氧劑——0.50.50.5煅燒陶土———3～53～5電纜料參考配方原材料名稱普通絕緣護(hù)套耐低溫耐高溫電纜料70℃級(jí)90℃級(jí)聚氯41原料名稱代號(hào)比例(份)原料成分代號(hào)比例(份)聚氯乙烯樹脂偶氮二甲酰胺三鹽基硫酸鉛二鹽基硬脂酸鉛硬脂酸鉛硬脂酸PVC(XS-4,5)AC3PbO2PbOPbStSt1000.4～0.82～40.5～1.00.60.5MMA—AA共聚物輕質(zhì)碳酸鈣液體石蠟聚乙烯蠟ACRCaCO3P·OPE蠟7～106～100.50.8

PVC低發(fā)泡型材配方原料名稱代號(hào)比例(份)原料成分代號(hào)比例(份)聚氯乙烯樹脂PV42第三篇化學(xué)建材一、分類

人們按照建筑材料品種的不同或建筑應(yīng)用領(lǐng)域的區(qū)別，大致分類如下：1、塑料門窗主要品種PVC門窗，發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到50％以上，我國(guó)近年來迅速發(fā)展。2、塑料管材

PVC、UPVC、PE、PP、PB、ABS、FRP、PP-R、金屬塑料復(fù)合管等。3、建筑涂料

PVAc乳膠涂料、苯丙乳液內(nèi)墻涂料、環(huán)氧樹脂地面涂料、聚氨酯地面涂料等。4、建筑防水材料主要是高分子防水卷材、防水涂料、建筑密封材料。5、建筑膠粘劑壁紙，墻布膠粘劑、塑料地板膠粘劑、防水卷材膠粘劑、塑料管道膠粘劑等。6、建筑保溫材料通常是指有機(jī)隔熱保溫材料：聚氨酯、PS、PE、PVC等泡沫塑料制品。第三篇化學(xué)建材一、分類人們按照建筑材料品種的不同43二、化學(xué)建材的特性化學(xué)建材在國(guó)外發(fā)展很快，品種日新月異，功能質(zhì)量不斷提高，用途很廣，故建筑界有人稱它為繼水泥、鋼材、木材之后的第四大建筑材料。1、自重輕，節(jié)省運(yùn)力。如塑料管的質(zhì)量?jī)H為鑄鐵管的1/8~1/10，可以大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安裝工效。2、耐腐蝕，不霉不蛀，特別適宜于潮濕、腐蝕或有白蟻的地區(qū)。3、具有優(yōu)良的使用功能；降低噪聲、防凍，防水、密封性好、防腐蝕等等。4、便于施工，提高施工功效；地基下陷，可灌注化學(xué)漿料。5、節(jié)能；塑料是一種低能耗材料；建筑節(jié)能，減少熱量散失6、節(jié)約木材、節(jié)約鋼材；森林資源、礦產(chǎn)資源有限。二、化學(xué)建材的特性化學(xué)建材在國(guó)外發(fā)展很快，品種日新月異，功能44第二章建筑塑料

建筑塑料是化學(xué)建材主要的產(chǎn)品門類，塑料管材、塑料門窗已是目前我國(guó)重點(diǎn)推廣使用的產(chǎn)品。有利于提高建筑物和住宅的質(zhì)量與功能；

有極為顯著的節(jié)能作用；

產(chǎn)品的性能可設(shè)計(jì)性好，利于按功能進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)。

第二章建筑塑料建筑塑料是化學(xué)建材主要的產(chǎn)品門類，塑料管45第一節(jié)建筑塑料的基本知識(shí)

1.定義：塑料是以合成或天然高分子化合物（俗稱樹脂）為主要成分，添加某些助劑和必要的其它輔助材料，在一定條件下可塑成型，最終能定型的高分子材料。用于建筑工程的塑料即稱建筑塑料，在建筑方面的應(yīng)用見表1。

合成樹脂添加劑塑料＋=第一節(jié)建筑塑料的基本知識(shí)1.定義：塑料是以合成或天然高分46塑料在建筑方面應(yīng)用塑料在建筑方面應(yīng)用472.塑料的分類1)、按塑料受熱后性能可分為熱塑性及熱固性塑料兩類。熱塑性：PVC、PS、PE、PP、ABS、PMMA、POM、PA……熱固性：PF、UF、EP……2)、按應(yīng)用范圍分為通用塑料和工程塑料通用塑料一般指用量大，價(jià)格低的塑料，主要有聚烯烴、PVC、PS、PF和氨基塑料等。通用工程塑料主要有聚酰胺(尼龍，PA)，聚碳酸酯(PC)，聚甲醛(POM)，聚苯醚(PPO)，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。

2.塑料的分類1)、按塑料受熱后性能可分為熱塑性及熱固性塑料48化學(xué)建材一課件493.建筑塑料的加工的基本方法塑料加工前首先根據(jù)產(chǎn)品性能要求，選擇好原料（樹脂及助劑），并進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，通過混合機(jī)將多種物料有多相不均勻態(tài)轉(zhuǎn)為多相均勻態(tài)的混合料，然后進(jìn)行加工。1)、擠出成型：原料在一定的溫度和壓力下熔融、塑化、連續(xù)地通過一個(gè)型孔，成為固定斷面形狀的產(chǎn)品。主要設(shè)備是擠出機(jī)，輔助設(shè)備有機(jī)頭、口模、切割及卷取等裝置。此法主要加工熱塑性塑料和少量熱固性塑料。重要產(chǎn)品有薄膜、管材、板材、片材、棒材、單絲、扁帶、網(wǎng)、復(fù)合材料、中空容器、電線包覆及異型材等。3.建筑塑料的加工的基本方法塑料加工前首先根據(jù)產(chǎn)品性能要求，502)、注射成型（注塑）：將塑化料用柱塞式螺桿加壓，使呈流動(dòng)狀態(tài)的物料，從料筒末端的噴嘴注入模具中，添滿模腔，經(jīng)冷卻，定型即得產(chǎn)品。主要設(shè)備是注射機(jī)：包括機(jī)身、合模裝置與注射裝置三部分。此法適用于熱塑性塑料和部分熱固性塑料。2)、注射成型（注塑）：51化學(xué)建材一課件52轉(zhuǎn)子式連續(xù)混合器轉(zhuǎn)子式連續(xù)混合器53化學(xué)建材一課件54化學(xué)建材一課件553)、壓制成型：壓制成型包括模壓和層壓兩種。模壓：將物料（包括填料、增強(qiáng)材料）配好后加入塑模中，閉模、加熱、加壓，使物料在塑模中塑化成型，并在模中冷卻硬化即可。多用于熱固性塑料的加工。層壓：將樹脂與各種填料等逐層地、規(guī)則地添入制品模中，預(yù)制成坯料，放入壓機(jī)上、加溫加壓使其黏結(jié)固化，冷卻后解除壓力即得制品。此法多用來生產(chǎn)板材。3)、壓制成型：壓制成型包括模壓和層壓兩種。564)、壓延成型：將熱塑性物料，在熱輥筒中輥壓，塑化與成型。主要設(shè)備是壓延機(jī)，按輥筒數(shù)分為三輥、四輥和五輥三種類型；按輥筒的排列方式分為直線型三輥、逆L型四輥、斜Z型四輥和L型五輥四種類型。主要用于生產(chǎn)薄膜、薄板、壁紙等。

5)、吹塑成型：可分為擠出吹塑和中空吹塑。6)、其他成型方法：真空成型、滾塑成型、熱成型、噴涂成型、二次加工成型。

4)、壓延成型：將熱塑性物料，在熱輥筒中輥壓，塑化與成型。57化學(xué)建材一課件58化學(xué)建材一課件59化學(xué)建材一課件60第二節(jié)常用建筑塑料樹脂及配方設(shè)計(jì)建筑塑料中常用樹脂主要有PVC、PE、PP、和PS等熱塑性樹脂，還有PF、UF、ME、EF、UP、PUR等熱固性樹脂，這里僅對(duì)前三種熱塑性樹脂加以介紹。第二節(jié)常用建筑塑料樹脂及配方設(shè)計(jì)建筑塑料中常用樹脂主要61這類樹脂目前主要有懸浮法樹脂（SPVC）和糊樹脂（EPVC）兩大類；在PVC塑料中采用SPVC占80%以上，EPVC用于軟制品；（1）PVC的結(jié)構(gòu)與性能：PVC是一種頭尾相接、無規(guī)則排布、支化度低的熱塑性樹脂。

其分子中含有C—Cl的極性鍵，分子間具有較強(qiáng)的結(jié)合力，因此質(zhì)硬，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

1、聚氯乙烯樹脂（PVC）：這類樹脂目前主要有懸浮法樹脂（SPVC）和糊樹脂（EPVC）62分子呈無規(guī)則排布，結(jié)晶度僅5%～10%，具有一般無定型聚合物的三種力學(xué)狀態(tài)，如圖所示。

、玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)TbTgTfTdTb—Tg，高聚物處于玻璃態(tài)，此時(shí)聚合物硬而不脆（塑料）

Tg—Tf，高聚物處于高彈態(tài)（橡膠）Tf—Td，高聚物處于粘流態(tài)，這是一般塑料成型加工的溫度分子呈無規(guī)則排布，結(jié)晶度僅5%～10%，具有一般無定型聚合物63玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)分子鏈,鏈段凍結(jié)，鍵長(zhǎng)、鍵角變化分子鏈段可運(yùn)動(dòng)大分子鏈可移動(dòng)分子間作用力大，形變小形變大分子間力較小聚合物呈剛性聚合物柔軟有彈性聚合物呈流動(dòng)態(tài)可機(jī)械加工、焊、粘可二次加工，拉伸可擠出、注射、壓延無定型聚合物力學(xué)三態(tài)的特點(diǎn)見下表。玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)分子鏈,鏈段凍結(jié)，鍵長(zhǎng)、鍵角變化分子鏈段可64基本性質(zhì)：PVC的Tg在82℃左右，Tb在－50℃到－60℃，使用溫度一般不超過50℃，80～85℃開始軟化，融化溫度為136℃，接近于分解溫度（140℃），170℃分解加速，同時(shí)放出HCl氣體，聚合物顏色可由黃→玫瑰紅→紅→棕→黑色，這是由于PVC脫去HCl后，分子鏈形成較長(zhǎng)的共軛體系所致。由于一般加工溫度在180～190℃，所以加工時(shí)必須加入熱穩(wěn)定劑。

電性能：由于PVC為弱極性聚合物，有較好的電性能，體積電阻（1011～1016MΩ·cm）和擊穿電壓（10～30kV/mm）較高。

溶解性：PVC在大多數(shù)無機(jī)酸（HNO3、發(fā)煙H2SO4外）、多數(shù)有機(jī)酸和無機(jī)鹽中穩(wěn)定，在乙醇、汽油及其它礦物油中不溶解，在酮、酯、芳烴及大多數(shù)鹵代烴中能溶解或溶脹。

基本性質(zhì)：PVC的Tg在82℃左右，Tb在－50℃到－60℃65加工性能

PVC的Tf與Td相差較小(4℃)，致使加工困難，必須加入熱穩(wěn)定劑，提高其分解溫度Td。熔融狀態(tài)下的流變性接近非牛頓型流體，其黏度的變化主要與剪切速率有關(guān)，降低黏度采取增加壓力而不是提高溫度的方法。PVC是熱敏性聚合物，加工和應(yīng)用時(shí)必須加入助劑，以改善其性能，成型時(shí)盡量縮短受熱時(shí)間和避免多次受熱。物理性質(zhì)：PVC為白色粉末狀樹脂，點(diǎn)燃時(shí)火焰上端呈黃色，下端呈綠色，有黑煙，有離火自熄性，難燃燒，燃燒時(shí)變軟，放出HCl氣體味，滴下膠液，且能拉絲。

加工性能物理性質(zhì)：662、聚乙烯樹脂（PE）

（1）PE的種類：PE有低、中和高密度之分，低密度聚乙烯(LDPE)，又稱高壓聚乙烯(自由基聚合)，其密度0.91～0.925g/cm3

；高密度聚乙烯(HDPE)，又稱低壓聚乙烯(配位聚合)，其密度0.941～0.965g/cm3

；中密度聚乙烯(MDPE)，又稱中壓聚乙烯，它可以通過LDPE和HDPE按一定比例混合制得，其密度0.926～0.940g/cm3。

（2）LDPE的合成：工業(yè)上用乙烯，用氧或有機(jī)過氧化物作引發(fā)劑，在溫度200℃左右和高壓下進(jìn)行自由基型氣相本體聚合反應(yīng)，由于溫度和壓力的原因，使形成的線型聚合物支鏈較多。

2、聚乙烯樹脂（PE）（1）PE的種類：PE有低、中和高67化學(xué)建材一課件68化學(xué)建材一課件69（3）PE的結(jié)構(gòu)與性能：LDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳原子中有8～40個(gè)側(cè)甲基，另外還含有少量的酮基和－O－等，結(jié)晶度65%左右，質(zhì)地柔軟，透明性好；HDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳原子中有2～5個(gè)側(cè)甲基，結(jié)晶度85%以上，剛性較好，透明性差。

（4）PE的性能：無毒、無味、無極性、柔而韌的半透明體，吸濕性小，是優(yōu)良的絕緣材料。常溫下不與稀硫酸、硝酸及鹽酸作用，一般不溶于任何溶劑，90～100℃下能被濃硫酸及硝酸所破壞，在60～70℃以上可少量溶于甲苯或二甲苯、乙酸、戊酯、松節(jié)油及石油醚等。PE的機(jī)械強(qiáng)度與分子量、支化程度及結(jié)晶度有關(guān)。一般結(jié)晶區(qū)可使材料有較高的機(jī)械強(qiáng)度，無定形區(qū)內(nèi)容能夠賦予材料以柔性、彈性和透明性。

（3）PE的結(jié)構(gòu)與性能：LDPE的結(jié)構(gòu)：線型，1000個(gè)碳70聚丙烯是60年代發(fā)展起來的一種熱塑性聚合物，可分為等規(guī)、無規(guī)和間規(guī)聚丙烯。（1）等規(guī)聚丙烯：它可通過溶液聚合、液相本體聚合或氣相本體聚合制得。無規(guī)聚丙烯：是在溶液法生產(chǎn)中，生成的分子量低且能溶于溶劑的膠狀聚丙烯，一般視為副產(chǎn)物。間規(guī)聚丙烯：采用了類似乙丙橡膠生產(chǎn)的催化體系，在溶劑中聚合而得。（2）聚丙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：聚丙烯是線型結(jié)構(gòu)，其甲基在空間排布的形式有等規(guī)、間規(guī)、和無規(guī)三種，前兩種屬有規(guī)排列，結(jié)晶度可達(dá)90%～98%，剛性較好。另外，從結(jié)構(gòu)上看含有叔氫原子，這是它易于老化的根本原因。

3、聚丙烯樹脂聚丙烯是60年代發(fā)展起來的一種熱塑性聚合物，可分為等規(guī)、無規(guī)71PP的主要性能：由于結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比PE高，可在100℃下長(zhǎng)期使用。分子無極性，因此電絕緣性能好。但耐候性、耐寒性及染色性差，應(yīng)用時(shí)加入抗氧劑和紫外線吸收劑，以改善其性能。本材料主要用于注塑、擠出和吹塑制品。PP的主要性能：由于結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比PE高，可在10072（3）PP的改性：有規(guī)PP由于熔融粘度低，低溫脆性及長(zhǎng)期蠕變性較大等缺陷，限制了在管道制品中的大量應(yīng)用；為此對(duì)PP先后進(jìn)行了改性，以適應(yīng)塑料管道用料的要求。PP-H(一型)：有機(jī)PP加入適量抗沖擊改性劑進(jìn)行共混而成PP-B(二型)：采用乙烯與丙烯嵌段共聚進(jìn)行改性

PP-R(三型):采用乙烯與丙烯進(jìn)行氣相無規(guī)共聚改性

PP-R較PP-B、PP-H有更好的抗沖擊性能，且在溫度和內(nèi)壓長(zhǎng)期作用下，其強(qiáng)度衰減較慢，使用壽命長(zhǎng)，在70℃熱水下可長(zhǎng)期使用。

（3）PP的改性：有規(guī)PP由于熔融粘度低，低溫脆性及長(zhǎng)期蠕73建筑塑料配方設(shè)計(jì)

一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)配方的設(shè)計(jì)往往要通過反復(fù)實(shí)踐與調(diào)整才能最后確定，當(dāng)設(shè)備、工藝、材料發(fā)生變化時(shí)還需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，因此配方只能作參考，需要通過實(shí)踐來確定。

1、配方設(shè)計(jì)的一般依據(jù)（1）充分了解制品的性能要求：要從理論上理解各項(xiàng)性能指標(biāo)與組分、結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，了解制品的使用環(huán)境，如溫度、衛(wèi)生要求、電性能、化學(xué)腐蝕等情況，為功能性助劑的選擇提供依據(jù)。

（2）原料情況要了解各種原料的來源、性質(zhì)、純度、加工性能及價(jià)格，為合理地選擇組分打下基礎(chǔ)。

（3）對(duì)成型設(shè)備、方法與條件必須有充分的了解，如物料的受熱過程和行為、受力方式及物料在設(shè)備中停滯的時(shí)間等。

建筑塑料配方設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)配方的設(shè)計(jì)往往要通過反復(fù)實(shí)踐與742、

硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）的配方設(shè)計(jì)

樹脂：UPVC制品一般不加或少加增塑劑(0~5份)，所以加工中樹脂的熔融粘度高、流動(dòng)性差，因此一般選用絕對(duì)粘度較低的樹脂，多用SG—4~6型。另外還要求樹脂的分子量分布較窄，以保證制品的性能。

增塑劑：UPVC中加增塑劑會(huì)顯著地降低制品耐熱和耐腐蝕性能，但為了提高物料的流動(dòng)性，也可加入少量的增塑劑。因這些少量的組分會(huì)在樹脂大分子間起潤(rùn)滑作用，使分子堆積更緊密，從而使制品的拉伸強(qiáng)度增加，但材料會(huì)變得硬脆。首選的增塑劑多為DOP和DBP。

穩(wěn)定劑由于PVC樹脂是屬熱敏性的，加工中必須加入熱穩(wěn)定劑。常選用的穩(wěn)定劑多為鉛鹽系列。

潤(rùn)滑劑

PVC加工較困難，須加入潤(rùn)滑劑，常用金屬皂類；抗沖擊改性劑常選用NBR、ABS、CPE、EVA、ACR及MBS等

填料一般選用硫酸鋇、碳酸鈣和鈦白粉。

2、硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）的配方設(shè)計(jì)樹脂：UPVC制品753、軟質(zhì)聚氯乙烯配方設(shè)計(jì)

軟質(zhì)聚氯乙烯需加入26~60份的增塑劑，因而流動(dòng)性好，成型溫度較低，根據(jù)制品性能的要求和加工與應(yīng)用條件，選擇適當(dāng)?shù)臉渲c助劑，如戶外使用制品加入抗氧劑、紫外光吸收劑；民用制品選用耐熱、耐光及色澤鮮艷的著色劑等，如有特殊要求的制品，應(yīng)加入相應(yīng)的助劑。

3、軟質(zhì)聚氯乙烯配方設(shè)計(jì)軟質(zhì)聚氯乙烯需加入26~60份的增76硬板參考配方／質(zhì)量份原料名稱工業(yè)不透明板日用透明板或片戶外用透明板或片半透明板或片聚氯乙烯樹脂XG-4100100100100三鹽基性硫酸鉛4~7———硬脂酸鋇1~2———液體鎘鋇鋅———3~4亞磷酸三苯酯———0.5~1硫醇有機(jī)錫—2~3——馬來酸有機(jī)錫——2~3—月桂酸有機(jī)錫—1~21~2—硬脂酸鈣—0.50.5—石蠟0.5——0.5合成石蠟—0.5~10.5~1—硬板參考配方／質(zhì)量份原料名稱工業(yè)不透明板日用透明板或片戶外用77硬管參考配方／質(zhì)量份原料名稱污水管戶外用管酸堿輸送管上水管（國(guó)外）聚氯乙烯樹脂SG-4100100100100三鹽基性硫酸鉛3~52~43~5—二鹽基性亞磷酸鉛—1~2——硫醇有機(jī)錫（辛基錫）———2~3硬脂酸鋇0.8~1.20.8~1.20.8~1.2—硬脂酸鉛0.5~10.5~10.5~1—硬脂酸鈣———0.5硬脂酸0.2~0.50.2~0.502~1合成酯蠟0.5石蠟0.5~10.5~10.5~1—硫酸鋇（或碳酸鈣）0~100~10—2~5著色劑適量適量適量適量硬管參考配方／質(zhì)量份原料名稱污水管戶外用管酸堿輸送管上水管（78塑料門窗型材配方原料名稱用量/質(zhì)量份原料名稱用量/質(zhì)量份PVC(4型)二堿式亞磷酸鋁硬脂酸鈣硬脂酸鉛硬脂酸1003～50.5～1.50.3～0.50.5～1.5ACR-201CPECaCO3TiO2亞磷酸三苯酯1～38～104～64～60.4～0.6塑料門窗型材配方原料名稱用量/質(zhì)量份原料名稱用量/質(zhì)量份PV79部分硬制品參考配方/質(zhì)量份原材料名稱注射制品焊條棒材異型材(國(guó)外)低發(fā)泡品(國(guó)外)聚氯乙烯樹脂100100100100100苯二甲酸二辛酯2～45～7———環(huán)氧酯2～3—3～41～21～2三鹽基性硫酸鉛4～54～5———硬脂酸鋇1～21～20.2～0.5——月桂酸有機(jī)