塑料的特性

出处:按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第710页(3656字)

塑料作为建筑材料使用具有许多特性,不仅能用来代替传统材料,而且具有传统材料不具备的性能,但也有一些缺点,有待进一步改进。

(一)塑料的优点

1.优良的加工性能

塑料可以采用比较简单的方法加工成型,不仅加工方法多种多样,而且生产效率高。它可以加工成各种形状的产品,尤其是断面形状复杂的异型材和复杂的模制品,如薄膜、薄板、管材、异型材等,并可采用机械化的大规模生产。

2.多种功能

塑料种类很多,通过改变配方就能改变某一种塑料的性能,因此用塑料可以加工出具有各种特殊性能要求的建筑工程材料。如强度超过钢材的碳纤维复合材料,具有承重、保温、隔声的复合材料板,柔软而富有弹性的密封防水材料等。特别是同一种塑料制品可以兼备多种性能,既有装饰性,又有隔热隔声性、耐化学侵蚀性,充分证明塑料具有多功能性。

3.质量轻

塑料的密度大约为0.8~0.22g/cm3之间,只有钢材的1/5、铝的1/2、混凝土的1/3,与木材相近。塑料的比强度(强度与表观密度的比值)较高,已接近或超过钢材,约为混凝土的5~15倍,是一种优良的轻质高强材料。因此,塑料及其制品不仅可应用于建筑装饰工程中,而且也可广泛用于航空、航天等军事工程中。用于建筑装饰工程时,不仅能减轻施工时的劳动强度,而且大大减轻了建筑的自重。

4.优良的装饰性

当代先进的塑料加工技术可以把塑料加工成装饰性优异的各种建筑制品。塑料可以着色,色彩可以说是永久性的,不需涂装。它还可以用先进的印刷和压花技术进行印刷和压花,印刷图案可以模仿天然材料,如大理石花纹、木纹等,图案非常逼真,花纹能满足建筑设计人员丰富的想象力和创造性。压花使制品表面产生立体质感,增加了环境的变化。此外塑料通过烫金、热压和电镀等装饰方法,使塑料制品上制成各种图案和花型,使其表面具有立体感和金属的质感。

5.耐热性

一般的热塑性塑料其热变形温度仅为60~120℃,热固性塑料的耐热性较好,但一般也不过150℃左右,耐热性能最好的工程塑料聚酚亚胺的耐热温度可达400℃。了解塑料的这一特性就可正确地掌握塑料建筑材料的施工和使用保养方法。

6.耐燃性

塑料一般是可燃的,作为建筑装饰材料使用是一个弱点。塑料不仅可燃,而且在燃烧时会产生大量烟雾,并产生有毒气体。因此,用塑料作为建筑装饰材料必须予以重视,首先应通过特殊的配方技术来改善它的阻燃性,使它成为耐燃性优于木材的、具有自熄性和难燃性的产品。即使这样,它的耐燃性还是比无机材料差,在使用时应给予特别的注意。建筑物的某些容易导致火焰蔓延的部位应考虑不用塑料。

7.热伸缩性

塑料的热膨胀系数比传统材料高3~4倍,因此在施工和使用塑料建筑制品时应充分考虑这一点,防止由于热应力的积累导致材料破坏。如塑料护墙板的连接固定应采用柔性连接,以使板材有伸缩的自由;塑料管道系统中必须有足够数量的伸缩节等。

8.耐老化性

尽管塑料存在老化问题,但通过适当的配方和加工,在使用中采取适当的措施,其建筑制品的使用寿命完全可以与其他材料相比,有的甚至能高于传统材料。塑料建筑材料在国外已有40多年历史,其中许多实际使用一般至少为20年,最高可达50年,这可以充分说明老化问题在建筑中已不成为主要障碍。

9.经济性

塑料建材无论从生产时所消耗的能量看,还是从使用过程中的效果看,都有节省能源的效果。塑料生产的能耗低于传统的建筑材料生产的能耗,所以塑料是一种低能耗高价值的材料。某些塑料建筑材料产品在使用过程中具有明显的节能效果,如塑料窗的隔热性能良好,代替钢窗和铝合金窗可节省空调费用。

塑料建筑装饰材料的经济性,还表现在价格上与传统材料相比具有竞争力。虽然某些产品的价格还比较高,但从长远的观点看,其价格会逐渐下降而低于传统材料。另外,塑料制品维修保养费用低,不必要涂装保护层,安装施工方法简单,施工费用也能有所节省。

10.绝热及隔声性好

塑料及其制品的导热率小,其导热能力约为金属的1/600~1/500,混凝土的1/40,黏土砖的1/20,泡沫塑料的热导率与空气相当,是一种理想的绝热材料。塑料(特别是软塑料和泡沫塑料)可减小振动,降低噪声,也是一种理想的吸声、隔声材料。

由于塑料具有以上诸多的特点,且富有良好的装饰性,不但可以制成透明、半透明的制品,而且也可以获得各种色泽鲜艳、经久不褪色的制品。因此,它在建筑装饰工程中常用作地板、内外墙板、各种管材及增强结构、防水堵漏和各种涂料等。

(二)塑料的缺点

建筑装饰工程中所用的塑料,虽然具有以上许多优点,但也存在一些当前尚未解决的缺点,主要有以下几个方面:

1.耐热性较差

塑料一般受热后都会产生变形,严重者甚至分解。一般热塑性塑料的热变形温度仅为80~120℃,热固性塑料的耐热性稍好一些,但一般也不应超过150℃。在选材、采购、施工、使用和保养中,应当特别注意这一特性。

2.具有易燃性

塑料材料是由碳、氢、氧等元素组成的高分子物质,遇火时很容易燃烧。塑料的燃烧可产生以下三种灾难性的作用:

(1)燃烧迅速、放热剧烈。这种作用可使塑料或其他可燃材料猛烈燃烧,导致火焰迅速蔓延,使火势难以控制,造成重大的损失。

(2)发烟量大、浓烟弥漫。塑料燃烧时会出现大量的烟雾,火灾中的浓烟会使人产生恐惧感,加重人们的恐慌心理。同时,浓烟使人难以辨明方向,不仅影响自身逃逸,而且也妨碍救援。

(3)生成毒气、使人窒息。在一些塑料装饰制品中,含有对人体有害的物质(如氯乙烯、铅盐、镉盐类化合物、挥发物),塑料燃烧时会放出有毒气体,有时在几秒或几十秒很短的时间内,使受害人被毒害而丧失意识,甚至窒息死亡。

因此,塑料易燃烧的这一特性应当引起足够的重视,在设计和施工过程中,应当选用有阻燃性能的塑料,或采取必要的消防和防范措施。

3.刚度小、易变形

塑料的弹性模量很低,一般只有钢材的1/20~1/10,且在荷载的长期作用下易产生蠕变,因此,塑料用作承重材料时应慎重,应当经试验后确定。但在塑料中加入纤维增强材料,可以大大提高其强度,甚至能超过钢材的力学性能,在航天、航空结构中可广泛应用。

4.易产生老化

塑料及其制品在阳光、大气、热及周围环境中的酸、碱、盐等介质的作用下,各种性能将发生一定程度的劣化,甚至发生脆断、破坏等现象,这是高分子材料的一个通病,但也不是不能克服的。经改进后的建筑塑料制品,其使用寿命可大大延长。

近年来,随着改性添加剂和加工工艺的不断发展,塑料制品的以上缺点得到很大的改善,如在塑料中加入阻燃剂可使其成为具有自熄性和难燃性的材料。总之,塑料制品的优点大于其缺点,其缺点也是可以改进的,塑料必将成为建筑装饰工程中的重要材料之一。

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