Полимерные материалы и изделия

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 поликон-денсации 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 поли-мерную 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, физико-механических 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.