工程聚合物完

第八章工程聚合物主要內(nèi)容：聚合物基本概念1常用工程聚合物材料簡介2聚合物在道路工程中的應(yīng)用34小結(jié)與習(xí)題第一節(jié)聚合物基本概念聚合物材料定義

聚合物又稱高聚物，是由許多小分子物質(zhì)通過聚合反應(yīng)以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)形成的一類物質(zhì)。聚合物有天然聚合物和人工合成聚合物，工程中所用大多是人工合成的聚合物。構(gòu)成聚合物基本單元的小分子稱為單體；由單體形成的重復(fù)單元結(jié)構(gòu)稱為鏈節(jié)，一個聚合物鏈節(jié)的數(shù)目稱為聚合度；當(dāng)掌握某一聚合物的聚合度時，可依據(jù)結(jié)構(gòu)單元的分子量的多少計算出某一聚合物的分子量。

如聚氯乙稀聚合度n大約是300～2500，則該聚合物分子量為（2～16）×104.

聚合物命名根據(jù)單體的名稱命名在單體名稱之前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯等；采用商品命名以市場通用的方法命名，如由二元胺和二元酰類聚合成的聚合物稱為尼龍、聚甲基丙烯酸甲脂稱為有機玻璃等；采用英文縮寫由聚合物英文拼寫的首寫字母簡稱，如聚乙烯表示為PE、嵌段聚苯乙烯和丁二烯表示為SBS等.

聚合物合成加聚反應(yīng)由帶有雙鍵的單體通過自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成聚合物，其中由單一單體的聚合稱為均聚合，由兩種或兩種以上單體共同參與的反應(yīng)稱為共聚合?？s聚反應(yīng)由帶有兩個（或兩個以上）官能團的分子通過縮合反應(yīng)同時析出低分子物質(zhì)來合成聚合物，也可分為均聚共聚兩種.聚合物結(jié)構(gòu)分類線形結(jié)構(gòu)——呈現(xiàn)“一維”鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)；支鏈形結(jié)構(gòu)——在主鏈上“結(jié)出”側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)；交聯(lián)形結(jié)構(gòu)——呈現(xiàn)“三維”體型結(jié)構(gòu).聚合物分類按材料性質(zhì)分類分為塑料、橡膠、纖維；按聚合物分子主鏈的元素結(jié)構(gòu)分類分為碳鏈、雜鏈和元素高分子；按應(yīng)用功能分類通用聚合物、特殊聚合物、功能聚合物、仿生聚合物等；其中塑料、橡膠和纖維的產(chǎn)量占全部聚合物產(chǎn)量的90％以上，稱為三大合成聚合物材料.第二節(jié)常用聚合物塑料塑料是以合成樹脂為主要原料，加入填充劑、增塑劑、潤滑劑和顏料等添加劑經(jīng)過一定工藝制成的一種聚合物材料。塑料是一種多功能材料，具有較高的比強度和優(yōu)良的加工性能，并通過調(diào)整配合比及工藝條件制得不同性能的材料，具有十分廣泛用途.PVCPE合成橡膠合成橡膠是通過聚合反應(yīng)的方式合成生膠，加入適合的配合劑，經(jīng)硫化后得到的高分子彈性體。合成橡膠具有極為良好的伸縮性，在外力作用下能產(chǎn)生很大的變形，外力除去后又迅速恢復(fù)原狀。同時具有儲能、耐磨、隔聲、絕緣性能，是應(yīng)用非常廣泛的聚合物材料.合成纖維合成纖維是有機高分子聚合物為原料，經(jīng)熔融或溶解核紡制成的纖維，如聚酰胺、聚酯纖維等。合成纖維具有強度高、密度小、彈性好、耐磨、耐酸堿和不霉變、不蛀等優(yōu)越性能，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用，并且在道路工程中也有了越來越多的應(yīng)用.塑料－橡膠共聚物隨著技術(shù)的發(fā)展，將橡膠和塑料兩種高聚物在結(jié)構(gòu)上得到一定的融合，同時表現(xiàn)出兩種聚合物的性質(zhì)，以適應(yīng)更加廣泛用途的需要。典型的塑料－橡膠共聚物是采用嵌段共聚的方式合成的苯乙烯－丁二烯－苯乙烯聚合物（SBS），它兼具塑料和橡膠的特點，具有彈性好、抗拉強度高、低溫變形能力好等優(yōu)點，是優(yōu)良的瀝青改性劑.第三節(jié)聚合物在道路

工程中的應(yīng)用由于高聚物材料優(yōu)良的綜合性能，隨技術(shù)的發(fā)展這類材料在土木建筑和道路工程中得到大量應(yīng)用。例如采用聚合物對瀝青進行改性、制作聚合物混凝土，并可用作膠結(jié)材料或嵌縫密封材料，以及用于加強土基和路面基層的聚合物土工格柵材料等.聚合物混凝土聚合物混凝土是由有機、無機材料復(fù)合而成的混凝土。按照組成材料和制作工藝可分為聚合物浸漬混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物膠結(jié)混凝土。與普通混凝土相比，聚合物混凝土具有顯著特點。其抗拉強度、抗壓強度、抗彎拉強度都得到較大提高，抗?jié)B性、耐磨性、耐磨性、耐水性、耐腐蝕性都得到較大的改善。聚合物混凝土可用于鋪筑路面和橋面、修補路面坑槽、機場跑道等.聚合物改性瀝青由于交通運輸?shù)娘w速發(fā)展，對瀝青材料高、低溫性能和抗老化能力要求的日益提高，使的基質(zhì)瀝青越來越難以滿足當(dāng)今高等級公路通行需要，對基質(zhì)進行改性就稱為必然。目前瀝青改性常用的方式之一就是采用聚合物，通過聚合物優(yōu)越的綜合性能對瀝青的高低溫性能、耐久性等進行改善。用于瀝青改性效果顯著的方法是采用SBS聚合物.SBS改性瀝青SBS是以丁二烯和苯乙烯為單體，采用陰離子聚合制得的線型或星型嵌段共聚物，是一種熱塑性彈性體。SBS聚合物內(nèi)部呈現(xiàn)多相結(jié)構(gòu)，即每個丁二烯鏈段（B段）的末端都連接一個苯乙烯嵌段（S段）。其中聚苯乙烯鏈段在兩端，分別聚集在一起形成物理交聯(lián)區(qū)域，即硬段；而聚丁二烯鏈段形成軟段，呈現(xiàn)高彈態(tài)。軟段和硬段互不相溶而稱為兩相。SBS的兩相結(jié)構(gòu)決定了它具有兩個玻璃化溫度，Tg1為-80℃，Tg2為80℃.SBS改性瀝青當(dāng)SBS用于瀝青改性時，正是SBS這種特殊的結(jié)構(gòu)特點，當(dāng)溫度升高到超過玻璃化溫度Tg2時（80℃

），整個結(jié)構(gòu)開始軟化和流動，有利于改性瀝青的拌合和施工；而在通常的瀝青路面使用溫度條件下仍呈現(xiàn)固體狀態(tài)，可以產(chǎn)生高拉伸能力和良好的抗變形能力；在環(huán)境溫度相對較低時，又由于Tg1非常低（-80℃

），改性瀝青能夠始終保持較好的低溫柔性，從而避免了瀝青路面的低溫開裂現(xiàn)象.其它應(yīng)用膠粘劑膠粘劑具有優(yōu)良的粘合性能，它可將同質(zhì)或不同質(zhì)的材料粘合在一起，在土木工程中有廣泛應(yīng)用。常用的膠粘劑有環(huán)氧樹脂、醋酸乙烯脂等；裂縫修補與嵌縫材料裂縫修補與嵌縫材料實際是一種膠粘劑，用于修補水泥路面的裂縫或構(gòu)建的接縫。常用該類材料環(huán)氧樹脂、聚氨酯類和橡膠類；土工合成材料土工合成材料包括塑料、合成纖維、合成橡膠等。可用于加固土基，防止瀝青路面反射裂縫，加固擋墻以及橋墩工程等.本章小結(jié)聚合物又稱高聚物，大多是由不飽和有機小分子或多官能團有機小分子經(jīng)過聚合反應(yīng)合成。聚合物材料具有質(zhì)輕、比強度高、耐腐蝕、耐磨、絕緣性好的有點，在道路工程中得到越來越多的應(yīng)用。聚合物在道路工程中的應(yīng)用成功方法是采用SBS改性瀝青、配制聚合物混凝土、基礎(chǔ)工程中的土工合成材料等.