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

蔡佳磊

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摘要：社会的发展对建筑材料提出了更多的需求，高分子材料的诞生使得建筑材料的应用有了更多的选择，并且拓展了建筑材料的功能。和无机材料相比，高分子材料具有很多优异的性能，可以通过共混等方式添加各种添加剂（如阻燃剂、抗静电剂、抗氧化剂等）来改善高分子材料的性能。

关键词：高分子材料；建筑行业；建筑材料；应用

引言

建筑行业属于高耗能产业，建筑工程能源消耗量大约占据了全球能源消耗量的30%-40%。我国建筑面积较大，高能源消耗工程非常多，仅有不到四分之一的建筑工程使用了节能型建筑材料。随着科学技术水平的不断提升，诸多新型建筑材料被应用到现代建筑工程，节能型建筑材料受到广泛关注，在现代建筑工程原料中占据的比例不断提升。高分子材料性能优异，具有良好的防潮效果和抗菌性能，可以大幅提升居住性建筑物的居住效果；高分子材料具有良好的保温性能，可以减少建筑物制冷或供暖等的能量消耗。此外，高分子材料可以用于制造风能、太阳能等储能设备，为现代建筑工程提供各类能源，增加现代建筑工程的便捷性和环保性能。

1高分子材料的基本特性

高分子材料也称为聚合物材料，它是一类以高分子化合物为基体，再配以其他添加剂所构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子材料相对于小分子，具有显著的特征，一是分子量大，一般在10000以上，二是分子量分布具有多分散性，高分子化合物在聚合过程后，变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物。高分子材料具有防水、隔音、质量轻、耐磨、耐腐蚀、易加工等特点，同时在美观性、抗酸碱腐蚀性、电绝缘性等实用性能上表现优异。因此高分子材料在建筑材料领域得以广泛应用。

2高分子材料的应用选择

2.1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。

2.2导电高分子材料

目前我国建筑工程施工中已经广泛地应用导电智能高分子材料，这种智能高分子材料能够实现能量之间的相互转换，实现光能与电能之间的相互转化，被广泛地应用于建筑工程中的能源和发生材料中，而利用电能与热能在这种材料中的高效转化能够应用于建筑保温材料中。通过将这种导电高分子材料应用到发光和能源材料中产生了PLED灯管，这种发光材料的改造和生产成本较低，并且具有良好的环保性能，将喷墨打印技术运用到这种发光材料的生产改造中，能够极大地提升PLED灯管的生产效率，使其生产改造的时间成本大幅降低。这种叫作PLED的发光材料具有较强的耐腐蚀性能，还具有较强的可塑性能，进而能够将其制造成各种各样形式不一的发光材料，而且利用这种智能高分子材料制备出的发光材料还具有极高的发光性能，而且通过改变聚合物的结构就能够轻松地实现色彩和光强的调节，因此说这种智能高分子材料的市场前景极为广泛，而且这种智能高分子材料的生产改造原料也具有较强的可挑选性。利用这种导电智能高分子材料还能够制备出聚对苯乙炔，这种智能高分子材料具有相当良好的运行性能，可以说是在聚合物太阳能电池研究领域中的一项重大突破。但是与传统的太阳能电池相比，这种新型聚合物太阳能电池的运行性能依然较低，因此相关的研究人员决定从提升聚合物导电性能入手进行不断研究，经过多年的研究，研究人员制造出了一种具有较高运行性能的导电聚合物，光能与电能之间的转化率可以达到8%左右，而且较传统的聚合物太阳能电池相比，这种新型的智能高分子材料的生产成本仅是其80%，后来相关研究人员又制备出了一种运行效率达到10.6%的新型聚合物太阳能电池，这是在聚合物太阳能电池研究领域中的另一突破。所以说，将智能高分子材料运用到建筑行业中，能够为建筑工程提供有力的生产动力。

2.3建筑塑料

建筑塑料是建筑工程不可或缺的一部分，节能型高分子材料可以为建筑工程领域提供性能较好的建筑塑料，因此被广泛运用。主要有以下几方面，塑料门窗、水管、下水管以及各种联通阀及弯管等，材质均为塑料组成。一般来说，大部分建筑塑料都被铺设于建筑物内部，一旦损坏影响严重，因此，其对质量和性能要求更高。不仅需要隔热、抗压性能满足建筑工程材料要求，还需要无瑕疵漏点，以延长建筑塑料的使用寿命，进而保障建筑工程满足寿命需求。建筑塑料的质量，关系到整个工程的质量和建筑的安全系数。而节能型高分子材料的抗热、抗压性能均高于一般塑料，其应用能够极大的提高建筑物的安全等级，延长建筑物的使用寿命。

2.4纤维增强复合材料

纤维增强复合材料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。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。

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.