Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы

Книги по строительству и ремонту

Основным и обязательным компонентом пластмасс является полимер, но только лишь некоторые строительные пластмассы целиком состоят из полимера (например, органическое стекло, состоящее из полиметилметакрилата), В состав большинства пластмасс входят и другие компоненты: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и др.

 Полимеры для строительных пластмасс. Полимер в пластмассах выполняет роль связующего, аналогично цементу в бетонах. От вида полимера, его свойств и количества зависят важнейшие свойства этих многокомпонентных материалов.

 Полимерами называют вещества, молекулы которых представляют собой цепь или пространственную решетку последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся большое количество раз. Молекулярная масса полимеров очень велика (от нескольких тысяч до миллионов). Полимерные вещества существуют в природе (крахмал, целлюлоза, белки), но подавляющее большинство полимеров, используемых для получения пластмасс, — синтетические.

 Исходные вещества, из которых синтезируют полимеры, называют мономерами. Это обычно довольно простые и доступные продукты, получаемые из нефти, газа, угля и других широко распространенных веществ. Синтетические полимеры получают двумя различными способами— полимеризацией и поликонденсацией. Полимеризацией получают такие широкораспространенные полимеры, как полиэтилен, поливинилхлорид и полистирол, а поликонденсацией — фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные полимеры. Часто процесс поликонденсации ведут так, что образуются продукты с не очень высокой молекулярной массой     (до  1000),    способные к дальнейшим взаимодействиям. Эти вещества, обычно вязкие жидкости, называют олигомерами (например, некоторые эпоксидные и полиэфирные смолы до их отверждения).

 Термопластичные полимеры способны многократно размягчаться и отвердевать при попеременном нагревании и охлаждении. Большинство из них хорошо растворимы в органических растворителях. Характерной особенностью многих термопластичных полимеров является быстрое снижение механических свойств при повышении температуры. Все эти свойства обусловлены линейным строением молекул полимера, их малой связью друг с другом, снижающейся при нагревании, и неспособностью к образованию сетчатых (сшитых) макромолекул. Примером термопластичных полимеров могут служить полиэтилен, полистирол, поливинлхлорид.

 Термореактивные полимеры в отличие от термопластичных отвердевают необратимо. Отверждение происходит в результате сшивания линейных молекул в пространственные структуры как с помощью отверждающих добавок (отвердителей, вулканизаторов), так и за счет активных групп самих полимеров. В неотвержденном состоянии термореактивные полимеры обычно представляют собой олигомерные продукты. Термореактивные полимеры после отвердевания не растворяются ни в каких растворителях, хотя могут набухать в некоторых из них; при повышении температуры до некоторого предела они незначительно изменяют свои свойства, а затем наступает их термодеструкция  (разложение). В отвержденном виде термореактивные полимеры более твердые и прочные, чем термопластичные. Примером термореактивных полимеров могут служить фенолформальдегидные, кар-бомидные, эпоксидные полимеры.

К настоящему времени синтезировано большое количество полимеров (несколько тысяч), но широкое применение в народном хозяйстве нашло только около 20 так называемых крупнотоннажных полимеров. Ниже приводятся краткие сведения об основных полимерах, применяемых в строительстве.

 Полимеризационные полимеры. Полиэтилен [—СН2—СН2—]п — насыщенный линейный полимерный углеводород (полиолефин), получаемый полимеризацией газа этилена СН2=СН2. Основным источником получения этилена являются продукты высокотемпературной   переработки   нефти.   Полиэтилен   представляет собой роговидное прозрачное вещество плотностью 0,94...0,97 г/см3, размягчающееся при нагревании до 8О...9О°С и плавящееся при 1ОО...12О°С. Характерная особенность полиэтилена — способность сохранять эластичность до —70...—80 °С. Полиэтилен хорошо противостоит действию большинства кислот, щелочей и растворителей. Из полиэтилена изготовляют в основном пленки, трубы (для холодного водоснабжения и транспортировки агрессивных жидкостей), а также трубки для скрытой электропроводки и некоторые санитарно-технические изделия, 'v/ Полипропилен [—СН2—СН (СНз)—]п — полиолефин, близкий по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий и температуростойкий (температура размягчения 160... 170 °С). Применяют полипропилен для изготовления отделочных листов, пленок, труб, деталей химической аппаратуры.

Полиизобутилен [—СН2—С (СН3)2—]п — полимер, так же как и полиэтилен, относится к полиолефинам, однако благодаря иному строению молекулы обладает рядом специфических свойств: высокой эластичностью (по внешнему виду и механическим свойствам напоминает каучук), морозостойкостью, хорошей адгезией (прилипаемо-стью) к бетону и другим силикатным материалам. Применяется полиизобутилен для изготовления герметизирующих пленок, прокладок и мастик, в частности для герметизации стыков крупнопанельных зданий.

Поливинилхлорид [—СН2—СНС1—]„ — один из самых распространенных полимеров, применяемых в строительстве. Это прозрачный, жесткий и прочный при комнатной температуре полимер, при нагревании до 6О...1ОО°С он размягчается, а при 160...200°С— плавится. При этой же температуре начинается его разложение (термодеструкция), что затрудняет переработку поливинилхлорида в изделия. Для придания изделиям эластичности и для облегчения переработки поливинилхлорида его обычно пластифицируют (например, добавляя диоктилфталат). Из поливинилхлорида получают различные изделия: линолеум, трубы, плинтусы и другие погонажные изделия, отделочные пленки, искусственную кожу и др.

Полистирол [—СН2—СНС6Н5—]п — продукт полимеризации стирола (винилбензол). Полистирол прозрачный, довольно прочный, но хрупкий полимер, хорошо окрашивается и легко перерабатывается в изделия. Благодаря наличию бензольного кольца полистирол хорошо растворяется в ароматических углеводородах. В строительстве его применяют для получения теплоизоляционных пенопластов, облицовочных плиток и др. Поливинилацетат (—СНг—СНСООСНз—)п — полимер, у которого к основной углеводородной цепи периодически присоединены остатки уксусной кислоты, что предопределяет невысокую водостойкость полимера и хорошие адгезионные (клеящие) свойства. В строительстве поливинилацетат широко используют в виде водной дис-, персии для получения клеев, водоэмульсионных красок, шпаклевок и мастик, а также как добавку к бетонам и растворам (так называемые полимерцементные материалы).

Кроме чистых полимеров находят широкое применение сополимеры — высокомолекулярные вещества, получаемые совместной полимеризацией нескольких мономеров, при этом образуются вещества с видоизмененными свойствами. Например, ударопрочный полистирол подучают сополимеризацией стирола с мономерами синтетических каучуков.

Поликонденсационные полимеры.

Фенолформальдегидные полимеры — первые синтетические полимеры, нашедшие практическое применение (1906—1910 гг); получают поликонденсацией фенола и формальдегида в виде олигомерного продукта (вязкой жидкости или легкоплавкой смолы), способного необратимо отверждаться при нагревании. Применяют фенолформальдегидные полимеры для получения слоистых пластиков (бумопласт, текстолит), минераловатных и электрических изделий, водостойких лаков и клеев для деревянных конструкций.

Карбамидные (мочевиноформальдегидные) полимеры — один из наиболее дешевых видов полимеров; получают поликонденсацией мочевины (карбамида) и формальдегида. Мочевиноформальдегидные полимеры бесцветны, в отвержденном состоянии они довольно прочны, но не водостойки и склонны к быстрому старению. Модифицируя их в процессе синтеза, получают полимеры практически лишенные этих недостатков. Применяют мочевиноформальдегидные полимеры главным образом при изготовлении древесностружечных плит, клееных деревянных конструкций, слоистых пластиков, а также особо легкой газонаполненной пластмассы — мипоры. Модифицированные карбамидные полимеры применяют для получения лаков и красок.

Полиэфирные полимеры — обширная группа полимеров, получаемых поликонденсацией многоатомных спиртов и органических кислот. Различают насыщенные (термопластичные) полиэфиры, например глифталиевый полимер и полиэтилентерефталат (известный более под названием лавсан), и ненасыщенные полиэфиры (термореактивные). Последние используют в виде жидких олиго-меров, которые благодаря наличию двойных связей у атомов углерода способны к необратимому отверждению. На основе ненасыщенных полиэфиров изготовляют лаки и краски, их используют как связующее в стеклопластиках и полимербетонах.

Эпоксидные полимеры — довольно дорогой и малодоступный пока для широкого потребления вид полимеров, но обладающий высокой прочностью, химической стойкостью в отвержденном состоянии и очень хорошей адгезией к другим материалам. Выпускают эпоксидные полимеры в виде смолообразного олигомерного продукта, отверждаемого веществами отвердителями. В строительстве эпоксидные полимеры применяют для склейки и ремонта железобетонных конструкций, получения полимер-бетонов и других специальных целей.

Кремнийорганические полимеры — большая группа полимеров, в составе которых наряду с органической частью в основной цепи или боковых ответвлениях присутствует кремний. Благодаря наличию кремния полимеры приобретают ряд специфических свойств: повышенную термо- (до 400...500°С) и химическую стойкость, в ряде случаев хорошую совместимость с силикатными материалами.

В этих полимерах углерод находится в органических радикалах (R), расположенных в боковых ответвлениях основных цепей макромолекул. Их применяют в качестве гидрофобизирующих добавок к бетонам и растворам, для получения атмосферостойких фасадных красок и для защитных покрытий облицовочных изделий из пористых горных пород и бетонов.