聚合物改性混凝土

聚合物改性混凝土具有較好的黏結(jié)性、耐久性、耐磨性、抗彎性能，制品的收縮性小，使不透水性、耐腐蝕性及耐沖擊性均有提高。綜合性能的改善屬中等程度，強度提高較少。主要適用于地面、路面、橋面和船舶的內(nèi)外甲板面，尤其適合于灑落化學(xué)物質(zhì)的樓面防腐，也可用作襯砌材料、噴射混凝土、新舊混凝土的接頭、舊混凝土面的修補、瓷磚粘結(jié)劑、防水涂料及多孔排水混凝土等。

這是一種新型混凝土材料，主要成分包括水泥、砂子、石子、水及水溶性聚合物或單體。所使用的聚合物組分有兩種類型，一種是非反應(yīng)型的聚合物或單體。所使用的聚合物組分有兩種類型，一種是非反應(yīng)型苯膠乳、丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯乳液以及乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液等；另一種是反應(yīng)型的聚合物或單體，如環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂等。聚合物摻量為水泥用量的5%~25%。

聚合物在混凝土內(nèi)部形成薄膜，填充水泥化合物和骨料之間的孔隙并與水泥水化物結(jié)成一體，使之具有較好的黏性和綜合性能。由于聚合物的摻入，對水泥的水化及凝結(jié)硬化過程有影響，從而改變水泥混泥土性能，如，混凝土的孔結(jié)構(gòu)改變，提高了水泥漿體與骨料的黏結(jié)性，減少了硬化水泥漿體中的微裂紋，改善水泥混凝土物理力學(xué)性能。聚合物的減水作用可降低水灰比，能夠改善水泥砂漿或水泥混凝土的工作性能及其他物理學(xué)性能。

① 含磺酸和羧酸基團(tuán)的聚合物。實例：苯乙烯磺酸/馬來酸酐二元共聚物，該聚合物在有機酸等緩凝增強劑協(xié)同作用下，緩凝溫度可高達(dá)302℃。

② 含膦酸和羧酸基團(tuán)的聚合物。實例：由“-[CHCOOH-CH2-POOH-CH2-CHCOOH]-”重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的聚合物，分子量為4,000左右，使用溫度范圍為93-232℃。

③ 接枝聚合物。實例1：主鏈為糖類（包括其水解產(chǎn)物羥基羧酸），推薦山梨（糖）醇、葡糖酸、酒石酸等；側(cè)鏈為乙烯系共聚物，共聚單體推薦AA、AMPS、乙烯基膦酸等，分子量為1,000-15,000，使用溫度達(dá)121℃以上。實例2：主鏈為縮聚物，推薦丙酮/甲醛/亞硫酸鈉縮聚物；側(cè)鏈為羧酸/磺酸共聚物，羧酸單體推薦AA、IA、MA等，磺酸單體推薦AMPS；使用溫度可達(dá)177℃。

聚合物分類

可以從不同的角度對聚合物進(jìn)行分類，如從、加熱行為、聚合物結(jié)構(gòu)等。

⑴按分子主鏈的元素結(jié)構(gòu)，可將聚合物分為碳鏈、雜鏈和元素有機三類。

碳鏈聚合物大分子主鏈完全由碳原子組成。絕大部分烯類和二烯類聚合物屬于這一類，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。

雜鏈聚合物大分子主鏈中除碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡膠等。工程塑料、合成纖維、耐熱聚合物大多是雜鏈聚合物。

元素有機聚合物大分子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁和氧、氮、硫、磷等原子組成，但側(cè)基卻由有機基團(tuán)組成，如甲基、乙基、乙烯基等。有機硅橡膠就是典型的例子。

元素有機又稱雜鏈的半有機高分子，如果主鏈和側(cè)基均無碳原子，則成為無機高分子。

性質(zhì)和用途分類

按材料的性質(zhì)和用途分類，可將高聚物分為塑料、橡膠和纖維。

橡膠通常是一類線型柔順高分子聚合物，分子間次價力小，具有典型的高彈性，在很小的作用力下，能產(chǎn)生很大的形變（500%～1000%），外力除去后，能恢復(fù)原狀。因此，橡膠類用的聚合物要求完全無定型，玻璃化溫度低，便于大分子的運動。經(jīng)少量交聯(lián)，可消除永久的殘余形變。以天然橡膠為例，Tg低（—73℃），少量交聯(lián)后，起始彈性模量?。?lt;70N/cm²）。經(jīng)拉伸后，誘導(dǎo)結(jié)晶，將使模量和強度增高。伸長率為400%，強度增至1 500N/cm；500%時為2 000N/cm。橡膠經(jīng)適度交聯(lián)（硫化）后形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可防止大分子鏈相互滑移，增大彈性形變。交聯(lián)度增大，彈性下降，彈性模量上升，高度交聯(lián)可得到硬橡膠。天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠和乙丙橡膠是常用的品種。

纖維通常是線性結(jié)晶聚合物，平均分子量較橡膠和塑料低，纖維不易形變，伸長率小（<10%～50%），彈性模量（>3 5000N/cm²）和抗張強度（>35 000N/cm²）都很高。纖維用聚合物帶有某些極性基團(tuán)，以增加次價力，并且要有高的結(jié)晶能力。拉伸可提高結(jié)晶度。纖維的熔點應(yīng)在200℃以上，以利于熱水洗滌和熨燙，但不宜高于300℃，以便熔融紡絲。該聚合物應(yīng)能溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲校员闳芤杭徑z，但不應(yīng)溶于干洗溶劑中。工業(yè)中常用的合成纖維有聚酰胺（如尼龍—66、尼龍—6等）、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯腈等。

塑料是以合成或天然聚合物為主要成分，輔以填充劑、增塑劑和其他助劑在一定溫度和壓力下加工成型的材料或制品。其中的聚合物常稱做樹脂，可為晶態(tài)和非晶態(tài)。塑料的行為介于纖維和橡膠之間，有很廣的范圍，軟塑料接近橡膠，硬塑料接近纖維。軟塑料的結(jié)晶度由中到高，Tm、Tg有很寬的范圍，彈性模量（15 000～350000N/cm²）、抗張強度（1 500～7 000N/cm²）、伸長率（20%～800%）都從中到高。聚乙烯、聚丙烯和結(jié)晶度中等的尼龍—66均屬于軟塑料。硬塑料的特點是剛性大、難變形。彈性模量（70 000～350 000N/cm²）和抗張強度（3 000～8 500N/cm²）都很高，而斷裂伸長率很低（0．5%～3%）。這類塑料用的聚合物都具有剛性鏈，屬無定型。塑料按其受熱行為也可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。依塑料的狀態(tài)又可細(xì)分為模塑塑料、層壓塑料、泡沫塑料、人造革、塑料薄膜等。

形狀分類

按幾何形狀可分為兩種，即線型大分子和體型大分子。圖1（a）所示為直鏈線型結(jié)構(gòu)大分子有許多鏈節(jié)聯(lián)成一個長鏈，其分子直徑與長度比達(dá)1:1000以上，這樣長而細(xì)的結(jié)構(gòu)，如果沒有外力拉伸是是不可能成直線狀的，所以它通常是卷曲成不規(guī)則的團(tuán)狀如聚丙烯等；圖1（b）所示為線型支鏈大分子，其線型大分子主鏈帶有一些支鏈，支鏈的數(shù)量和長短可以不同，甚至支鏈上還有支鏈，如高壓聚乙烯等；圖1（c）所示的是體型結(jié)構(gòu)大分子，特點是：大分子鏈之間以強的化學(xué)鍵相互交聯(lián)，形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。