高分子材料在建筑行业中的应用

高分子材料在建筑行业中的应用

李磊

身份证号码：410504198503120510

摘要：随着我国国民经济的快速发展，建筑行业也在突飞猛进的发展着。建筑行业各种新技术新工艺新材料层出不穷，极大地促进了建筑工程的发展，特别是高分子材料在建筑工程中的作用日渐显现出来。高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，可以根据需要进行高分子材料的研究，高分子材料在未来的建筑市场中将有着广阔的市场前景。

关键词：高分子材料；建筑行业；应用

1高分子材料的应用选择

1.1防火涂料的选择

防火涂料在建筑材料的应用中发挥了重要功能。城市的规模在快速发展，住宅及商业大厦高层化趋势明显，发生火灾的隐患不断增长，因此人们对于建筑物的阻燃设计关注度越来越高。防火涂料的应用可以提高建筑物材料的耐火性，减缓火势的蔓延，从而为灭火提供时间。常见的防火涂料可分为非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料，通常以聚合物合成树脂掺杂卤素、磷、氮等不可燃物质，这种涂料的使用不会使基体产生膨胀现象，在高温下会发生化学反应，并分解出不活泼气体稀释助燃气体，同时产生大量的烟尘；这种防火涂料热导率较低，能承受较大的火势；但厚度较厚，会影响施工的成本，有碍美观，同时也对涂料的粘结能力提出了更高的要求。膨胀型防火涂料的阻燃结构常见体系是P-N-C的阻燃结构体系，P是指聚磷酸铵，N是指三聚氰胺，C是指季戊四醇。膨胀型防火涂料对燃烧的阻碍是分步进行的，首先膨胀碳层自身是难燃结构，在高温下会对燃烧起到阻碍作用，同时碳层也阻碍了在燃烧过程产生的热量和颗粒物扩散，隔绝了可燃气体，最终在成碳反应中产生水分，水分进行蒸发吸热，也会阻碍燃烧反应的进行。

1.2高分子防水涂料的选择

高分子防水涂料是厂房屋顶或隧道道路等建筑经常使用的一种重要防水材料。防水涂料中的膜基体可以在建材表面形成致密连续的层结构，从而达到防水的要求。高分子防水涂料主要包括合成高分子类防水涂料、聚合物水泥类防水涂料、改性沥青类防水涂料等。合成高分子类防水涂料主要为聚氨酯防水涂料，具有环境适应性强，操作便捷，涂料成膜后粘接性能好，防水性能好，耐酸碱侵蚀及抗老化性能好等特点，拥有成熟的行业标准，满足大部分场所的防水性能要求。聚合物水泥类防水涂料是由聚合物乳液、水泥和无机填料等组成，聚合物乳液的百分含量会依据使用场景不同略有差异。改性沥青类防水涂料的产生，是由于沥青具有优异的防水性能和耐久性能。聚合物沥青密封材料是沥青、矿物填料和聚合物的混合物，几乎所有的聚合物都是用弹性体或塑性体改性的，其中弹性体通常是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，塑性体通常是无规聚丙烯聚合物。建筑防水材料除具有建筑防水功能之外，还有耐沾污性、防粘附性、防腐蚀性和自清洁性等功能。将丙烯酸、氟化材料等单体制成聚合物材料，利用其制备具有这些性能的涂料是最有效和最廉价的方法。防水涂料可以构建出一个疏水表面，疏水表面形成的关键是低的表面能和表面的微观结构。聚合物基体与无机纳米粒子的结合或原位聚合已被广泛研究，可以用来促进防水涂料的发展。添加无机纳米粒子，可以改善聚合物基体的防水性、机械性、热性、电性、光学性或粘合性，以及赋予一些其他的功能特性。

1.3其他功能性高分子材料的选择

（1）砂浆是用来把陶瓷砖固定在不同基材上的传统材料，高分子聚合物可以显著改善粘结砂浆的刚度和柔韧性。通过增加高分子聚合物的添加比例可以发现，当粘结砂浆的硬度越低时，柔性越好。高分子聚合物的玻璃化转变温度和聚合物的乳化剂会对砂浆的性能产生显著影响，通常情况下，聚合物玻璃化转变温度越低，砂浆的杨氏模量也会越低。此外，高分子聚合物还有助于提高砂浆的使用稳定性，改善诸如保水性、可加工性、机械性能、结合强度和疏水性等性能。（2）沥青粘结剂一直作为建筑材料被使用在建筑业的各个领域，全球市场十分巨大。由于道路建设的飞速发展，交通运输的需要以及环境保护的更高要求，需要对沥青粘结剂进行改性设计，以适应路面和施工领域的发展。国内外主要使用不同类型的添加剂和改性剂对沥青结合料进行改性，以提高沥青的性能。近十年来，高分子聚合物改性技术越来越创造性地应用在沥青路面领域中，但是改性后沥青粘结剂会在高温下变得不稳定，不利于在高温条件下的长时间储藏，因此高分子聚合物的添加比例及结构设计成为一个非常迫切的课题。（3）聚合物混凝土具有优异的耐腐蚀及机械强度，相较于传统的水泥混凝土具有很多的优势，例如耐摩擦磨损、耐化学侵蚀、防水性好、电绝缘性高、机械强度高等，也具有更广泛的应用空间，可以应用在堤坝、水库、桥面、路面等场景。可以利用聚合物混凝土对地面材料（如水泥）进行处理，从而提升基材的性能，得到综合性能优秀的聚合物水泥；可以针对聚合物、混凝土两种材料不同的性能特点及优势进行结构设计，优化机械性能得到更好的复合基体材料；还可以直接利用聚合物混凝土基体代替沥青等地面材料。除了普通聚合物制备混凝土，还有团队在研发生物聚合物混凝土，生物聚合物是指由生物生产得到的聚合物，这种特性决定了它的成本较为低廉，并且具备可降解性，因此具有一定的研究前景。（4）纤维增强复合材料也在建筑行业中得到了越来越广泛的应用，纤维增强复合材料是一种由树脂基体、纤维当作增强体，经过模压等成型方式制备而成的一种复合材料。基体树脂材料的选择有很多种，例如环氧树脂等。纤维的选择也是多种多样的，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。纤维增强复合材料具有模块化好、耐疲劳、耐腐蚀、抗裂变形好、保温性高以及设计自由度高等优良性能，可以探索其在国内建筑材料领域的发展空间。目前对于纤维增强复合材料的应用尚处在试验阶段，想要进一步推广还需要对其结构设计以及性能测试标准进行进一步的研究。纤维增强复合材料也存在一些问题：首先就是相较于混凝土材料易于燃烧，如果加入阻燃剂，又会由于阻燃体系大多含有卤素，可能会带来环境污染，同时阻燃剂的大量使用也会增加成本；再者是纤维增强复合材料由于仪器设备及生产线依赖国外进口，采购价格过高导致材料成本上升，不解决市场价格问题，纤维增强复合材料在建筑行业中也不可能得到广泛应用；最后是质量标准体系并没有完全确立，国内的纤维增强复合材料相较于国际先进水平差距较大，制备过程、制备工艺、性能研发等环节均需要完善，设计、制备、检测、评价过程中的质量标准体系仍未建立、健全，这会给工程的建设带来很大的不安全因素。因此需要尽快建立、健全完善的质量标准体系。在解决了这些问题后，纤维增强复合材料在建筑材料中依然具有广阔的应用空间。

2结语

高分子材料具有设计自由度高、应用范围广、轻质高强、加工性能优异、耐酸碱侵蚀性能好等特点。因此，无论是向高分子材料中添加各种类型的添加剂后，作为基材运用在建筑材料领域，还是高分子材料作为功能性添加剂，添加到传统建筑材料如混凝土和砂浆中，与传统建筑材料相比，都表现出一定的优势。随着技术的进步，期望在建筑行业以及高分子材料领域相关人员的共同努力下，研发出更多高分子型建筑材料，促进建筑材料技术及行业的发展。

参考文献

[1]于开鑫，王福程，叶金杰.导热高分子材料的研究与应用[J].四川水泥，2017（4）：341.

[2]陈娜，臧家伟，陈景阳，等.建筑结构防火涂料研究[J].江苏建材，2021（4）：60-62.