一级造价工程师

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2011造价工程师考试-《建设工程技术与计量（安装）》知识讲义汇总

（三）高分子材料

1．高分子材料的基本概念

高分子材料具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料一般分天然和人工合成两大类。天然高分子材料有蚕丝、羊毛、纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。

人工合成的高分子材料，就是把低分子材料（单体）聚合起来所形成的。其聚合过程称为聚合反应。最常用的聚合反应有加成聚合反应（简称加聚反应）和缩合聚合反应（简称缩聚反应）两种。

聚合后材料的分子量多数在5000～1000000之间。一般把分子量大于5000的定为高分子材料。常用的加聚树脂有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS树脂、聚醋酸乙烯（PVAC）、聚丙烯（PP）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

2．高分子材料的基本性能及特点

（1）质轻。密度平均为1.45g/cm3，约为钢的l/5，铝的1/2；

（2）比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料；

（3）有良好的韧性。即高分子材料在断裂前能吸收较大的能量；

（4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的摩擦条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的；

（5）电绝缘性好。可与陶瓷、橡胶媲美；

（6）耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性；

（7）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，是理想的绝热材料；

（8）易老化。高分子材料能在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构产生逆变，机械性能变差，寿命缩短；

（9）易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体；

（10）耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。

（11）刚度小。如塑料弹性模量，只有钢材的1/10~1/20，且在荷载长期作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。

3．工程中常用高分子材料

塑料、橡胶和合成纤维三大类

（1）塑料制品

1）塑料的组成。常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，

① 树脂。树脂有合成树脂和天然树脂之分，在所有的塑料制品中几乎都是采用合成树脂。树脂是塑料组成材料中的基本组分，在一般塑料中约占30%~60%，有的甚至更多。

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。

按受热时状态不同，可分为热塑性和热固性树脂。

热塑性树脂是指分子结构的几何形状为直线型、支链型，在加热时树脂具有一定的流动性或可塑性，冷却后又重新硬化而物质成分没有发生变化，且这一过程可以反复进行的树脂。

热固性树脂是指分子结构的几何形状为体型（或称为网状型），热固性树脂在成型前分子量较低，且为线型或支链分子，具有可溶、可熔性，在成型时因受热或在催化剂、固化剂作用下，分子发生交联成为体型结构而固化。这一过程是不可逆的，并成为不溶不熔的物质。因此，固化后的热固性树脂是不能重新再加工的。

② 填料。填料又称填充剂，它是绝大多数塑料制品中不可缺少的原料，填料又常常占塑料组成材料的40%~70%。其作用是提高塑料的强度和刚度，减少塑料在常温下的蠕变（又称冷流）现象及提高热稳定性，对降低塑料制品的成本、增加产量有显着的作用，提高塑料制品的耐磨性、导热性、导电性及阻燃性，并可改善加工性能。填料的种类很多，常用的有有机和无机两大类，如矾土、氧化铝、氧化钛、氧化镁、石棉、氢氧化钙、炭黑、石墨、玻璃纤维和碳纤维等。

③ 增塑剂。增塑剂在塑料加工成型中虽加量不多，但是不可缺少的助剂之一。它们通常是有高沸点不易挥发的较低分子量的液体或低熔点的固体，其作用是提高塑料加工时的可塑性及流动性；改善塑料制品的柔韧性。常用的增塑剂为酯类和酮类等。

④ 着色剂。着色剂的种类按其在着色介质中或水中的溶解性分为染料和颜料两大类。染料按产源分为天然或人工合成两类，皆为有机化合物，可溶于被着色树脂或水中，透明度好，着色力强，色调和色泽亮度好，但光泽的光稳定性及化学稳定性差，主要用于透明的塑料制品。常见的染料品种有：酞青兰和酞青绿、联苯胺黄和甲苯胺红等。

颜料分为有机和无机两种，与染料相比，其突出的特点是不溶于被着色介质或水。因此，由颜料着色的塑料制品，呈半透明或不透明性。在塑料制品中，常用的是无机颜料。无机颜料不仅对塑料具有着色性，同时又兼有填料和稳定剂的作用。如炭黑既是颜料，又有光稳定作用。

⑤ 稳定剂。许多塑料制品在成型加工和使用过程中，由于受热、光或氧的作用，随时间的延长发生降解、氧化断链和交联等现象，使材料性质变坏。为延长塑料制品的使用寿命，通常在其组分中加入稳定剂。如在聚氯乙烯（PVC）制品中可加入铅白、三碱性硫酸铅等无机化合物或二苯基硫脲等有机化合物，以提高PVC的耐热性和耐光性。

2）工程中常用塑料制品。一般掌握

① 热塑性塑料。

a低密度聚乙烯（LDPE）。低密度聚乙烯又称为高压聚乙烯。它是高纯度乙烯在高压（130~250MPa）、高温（160~330℃）和引发剂存在下经聚合而制得的，可采用注射、挤压、吹塑和中空成型等方法加工成各种制品。低密度聚乙烯具有质轻、吸湿性小、良好的电绝缘性、延伸性和透明性强、较好的耐寒性和化学稳定性，但强度和耐环境老化性较差。它一般用作耐蚀材料、小荷载零件（齿轮、轴承）及一般电缆包皮和农用薄膜等。其牌号（GB11115-1989）有轻膜料PE-FSB-23D01、重膜料PE-FA-18D006、注塑料PE-M-13D022和涂层料PE-H-18D045等。

b高密度聚乙烯（HDPE）。高密度聚乙烯又称为低压聚乙烯。它是乙烯在催化剂存在下聚合制得。可采用注射、挤出、吹塑等方法成型，高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，力学性能优于低密度聚乙烯，介电性能优良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化学稳定性良好，能耐多种酸、碱、盐类腐蚀，吸水性和水蒸汽渗透性很低，但耐老化性能较差，表面硬度高，尺寸稳定性好。

c聚丙烯（PP）。聚丙烯具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好（可在100℃以上使用。若无外力作用，温度达到150℃时也不会发生变形），力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。聚丙烯主要用于制作受热的电气绝缘零件、汽车零件、防腐包装材料以及耐腐蚀的（浓盐酸和浓硫酸除外）化工设备，如法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、接头、把手和汽车方向盘调节盖、各种化工容器、管道、阀门配件、泵壳等。

d聚氯乙烯（PVC）。聚氯乙烯刚度和强度比聚乙烯高，常见制品有硬、软两种。加入增塑剂的为软聚氯乙烯，未加的为硬聚氯乙烯。后者密度很小，抗拉强度较好，有良好的耐       e聚四氟乙烯（PTFE，F-4）。聚四氟乙烯俗称塑料王，它是由四氟乙烯用悬浮法或分散法聚合而成，具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180~260℃的范围内长期使用。几乎耐所有的化学药品，在侵蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低，仅为0.04。它也不粘、不吸水、电性能优异，是目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。缺点是强度低、冷流性强。主要用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件、热交换器、管、棒、板制品和各种零件，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料；分散法聚四氟乙烯可制成薄壁管、细棒、异型材、电线和电缆包覆层。

f聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯是苯乙烯经本体或悬浮法聚合制得的均聚物。可采用注射、挤出、吹塑和发泡等方法成型，能切削加工和胶接。聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯密度小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。可用以制造纺织工业中的纱管、纱绽和线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化工中的储槽、管道、弯头等，是隔音、包装、打捞和救生等极好的材料。聚苯乙烯的牌号（GB12671—1990）有PS-GN，095-03、PS-GN，085-03和PS-GN，085-03等。

g ABS。普通ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。可采用注射、挤出、压延、吹塑、发泡和真空成型等方法成型。其具有其组成的“硬、韧、刚”的混合特性，所以综合机械性能良好。同时尺寸稳定，容易电镀和易于成型，耐热和耐蚀性较好，在-40℃的低温下仍有一定的机械强度。此外，它的性能可以根据要求由改变单体的含量来进行调整。丙烯腈的增加，可提高塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯则可改善电性能和成型能力。ABS在机械工业中可制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、蓄电池槽和水箱外壳等。ABS树脂的牌号有（GB12672—1990）ABS-1，GN，095-15-150-2.5；ABS-1，XN，095-08-350-1.5；ABS-1，MN，095-08-065-2等。

h聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称有机玻璃，

② 热固性塑料。

a酚醛模塑料（PF）。酚醛模塑料是以酚醛树脂为基材，加入填料或添加剂制成的热固性塑料。通常采用压缩模塑热成型。酚醛模塑料具有一定的机械强度（抗拉强度约40MN/m2）和硬度、耐磨性好、绝缘性良好、击穿电压在10kV以上、耐热性较高、耐蚀性优良、尺寸基本稳定，但不耐强碱和酚类物质的侵蚀。这类塑料的性能因填料的不同可以变化很大。酚醛模塑料广泛用于制作各种电讯器材和电木制品如插头、开关、电话机和仪表盒等；制造汽车刹车片、内燃机曲轴皮带轮、纺织机和仪表中的无声齿轮和化工用耐酸泵等；在日用工业中作各种用具，但不宜作食物器皿。

b酚醛玻璃纤维增强塑料。。

c环氧树脂（EP）。

d 呋喃树脂。

e 不饱和聚酯树脂。

（2）橡胶

橡胶是一种具有良好耐酸、碱性能的高分子防腐蚀材料。橡胶分天然橡胶和合成橡胶两大类。工程中常用橡胶制品有

1）天然橡胶（NR）。天然橡胶具有优良的弹性、拉伸强度、伸长率、屈挠性、耐磨性、耐撕裂性和压缩永久变形性能，

2）丁基橡胶（IIR）。丁基橡胶耐候性好、耐臭氧、耐蒸汽、耐磷酸脂液压油、耐酸（碱）、耐火箭燃料和氧化剂，还具有优良的绝缘性能，透气性极小。

3）氯丁橡胶（CR）。

4）氟硅橡胶（MFQ）。

（3）合成纤维

合成纤维具有强度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。在工农业生产、交通运输及国防建设上也发挥了很大作用。

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（责任编辑：中大编辑）