полимерные материалы

Полимерные материалы
и изделия
Пластическими массами называются композиционные
материалы, в которых в качестве связующего применяются
полимеры – органические вещества с высокой молекулярной
массой.
Полимерные материалы являются эффективными
строительными материалами и по ряду свойств превосходят
традиционные.
Получение и свойства полимерных
материалов
В настоящее время высокомолекулярные смолы, основу всех
полимерных материалов, получают химическим путем в результате
полимеризации простых молекул или поликонденсацией разных
органических соединений.
Процесс полимеризации осуществляется без выделения побочных
продуктов. Путем разрыва двойных, тройных химических связей и
соединения молекул в длинные линейные или разветвленные структуры.
Например, этилен (СН2=СН2)n при полимеризации образует линейный
полиэтилен (-СН2-СН2-)n.
В результате реакции поликонденсации, в которой участвуют
несколько веществ, образуются сложные по составу полимеры с
линейным (полиамиды, поликарбонаты) или пространственным
строением (фенолоформальдегидные, эпоксидные). При поликонденсации наряду с образующимся полимером выделяются такие
побочные продукты, как газ или вода.
В зависимости от применяемого исходного сырья полимерные
материалы подразделяют на искусственные и синтетические.
Искусственные получают путем химической модификации природных
высокомолекулярных соединений (целлюлозы), синтетические — из
различных мономеров.
Сырьем для получения строительных материалов служат сложные
пластические массы, которые состоят из смеси нескольких компонентов:
- связующее (ВМС), предназначено для обеспечения пластичности
смеси в нагретом состоянии и твердости в охлажденном (синтетические
смолы, каучуки, целлюлоза);
- наполнитель (тонкомолотый асбест, песок, отходы резины) для
снижения стоимости, повышения трещиностойкости, теплостойкости,
твердости;
- пластификатор — повышения эластичности готового изделия;
- отвердитель — ускорения набора прочности;
- пигмент — для придания цвета;
- оксидант – для замедления процесса старения.
Изделия из пластических масс получают несколькими методами:
- прямого прессования пропитанной горячими смолами основы (ткани,
древесного шпона, бумаги) в несколько слоев (листовые пластики) или
полимерного пресс-порошка (плитки для облицовки полов);
- литьевого прессования вязкотекучей расплавленной смеси (плиточный и
листовой материал с объемным рисунком для отделки стен и потолка);
- экструзии или продавливания пластичной массы через насадку
определенного размера и формы (плинтусы, поручни для лестниц, рейки,
герметизирующие и уплотняющие прокладки для окон и дверей, рулонное
полотно для отделки полов и стен);
- промазки верхней поверхности полотна основы (бумаги, ткани,
стеклоткани) пастообразной полимерной массой с последующим глубоким
нанесением рельефного рисунка;
- вальцево-каландровым, который состоит из тщательного перемешивания
компонентов на вальцах, последующей прокатки пластичной массы между
двумя вращающимися в разные стороны валками с зазором, определяющим
толщину будущего рулонного изделия, и нанесения объемного или плоского
рисунка на поверхность.
Последними двумя
получают рулонные материалы для отделки
вертикальных и горизонтальных поверхностей в помещениях различного
назначения.
Теплоизоляционные полимерные материалы получают следующими
способами.
Первый — путем предварительного вспенивания пластичной
полимерной массы за счет интенсивного механического перемешивания
в сочетании с действием перегретого пара (110 °С) или введения
пенообразующих добавок, последующей заливки смеси в форму,
быстрого охлаждения ее для фиксации пористой структуры и резки по
размерам (пенопласты).
Второй метод предусматривает использование в составе полимерной
массы газообразующих компонентов, заполнение формы, подогрев для
улучшения газообразования, быстрое охлаждение для фиксации
структуры и, при необходимости, резка по размерам (поропласты).
Третий — за счет склеивания по контактам гофрированных листов
бумаги, ткани или древесного шпона, пропитанных горячей смолой
(сотопласты).
Четвертый — снижение средней плотности за счет введения в полимерную массу высокопористых заполнителей (перлита) или волокнистых
компонентов.
Свойства полимерных материалов и изделий зависят, как и любых других,
от их состава и структуры.
Микроструктура определяется в большей степени самим веществом, а
макроструктура — способом получения.
Широкое распространение полимерных материалов (пластмасс) в
строительстве основано на их положительных свойствах:
- низкая истинная плотность;
- высокая водостойкость;
- гидрофобность;
- успешно работают в условиях действия истирающих нагрузок;
- механическая прочность хорошо сочетается в них с пластичностью и
упругостью;
- высокая коррозионная стойкость ;
- неисчерпаемая цветовая палитра;
- хорошая технологическая обрабатываемость.
Пластмассы имеют также ряд недостатков:
- высокий коэффициент термического расширения;
- повышенная ползучесть;
- пластмассы неогнестойки;
- полимеры стареют (под воздействием атмосферных факторов и особенно
солнечных лучей);
- процесс старения сопровождается снижением прочности и эластичности;
- полимеры имеют сравнительно невысокую твердость и теплостойкость.
По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на :
 термопластичные (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид);
 термореактивные (на основе эпоксидных и полиэфирных смол).
Для термопластичных переход из пластичного состояния (при
нагревании) в твердое (при охлаждении) не сопровождается
изменением состава и структуры изделия и, как следствие, физикомеханических свойств. Обладают линейной структурой, легко
размягчаются при нагревании и отвердевают при охлаждении:
полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол.
Нагрев же термореактивных полимеров приводит к структурным
изменениям на микроуровне, что оказывает значительное влияние на их
свойства, они становятся жесткими и хрупкими. Обладают сетчатой
структурой, твердые, неплавкие, нерастворимые вещества: фурановые,
кремнийорганические, эпоксидные смолы.
Применение полимерных
материалов и изделий








На основе полимеров получают:
конструкционные материалы;
отделочные материалы;
антикоррозионные материалы;
гидроизоляционные и кровельные материалы;
теплоизоляционные и акустические материалы;
погонажные материалы;
герметизирующие материалы;
санитарно-технические материалы и изделия.
Конструкционные материалы




плиты, балки полимербетонные, бетонополимерные;
трубы канализационные, водопроводные, вентиляционные;
листы пластиковые;
стержни арматурные стеклопластиковые.




Отделочные материалы
рулонные: линолеумы, обои, пленки (основные и безосновные);
листовые, плитные, крупноразмерные;
плитные мелкоштучные;
вязкопластичные малярные составы.