Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Органические связующие вещества в чистом виде применяют очень редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества, облегчающие работу со связующими либо улучшающие их эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и др.

Пластическими массами называют композиционные материалы, изготовляемые разнообразными технологическими приемами на базе органических связующих, наполнителей и модификаторов. Первой промышленной пластмассой был эбонит, полученный в 1843 г. вулканизацией натурального каучука серой.

По составу пластмассы разделяют на ненаполненные (полиэтиленовая пленка, органическое стекло), наполненные (содержат порошкообразные, листовые, волокнистые и другие наполнители) и газонаполненные (пено- и поропласты).

В зависимости от вязкоупругих свойств различают жесткие, полужесткие, мягкие и эластичные пластмассы.

Жесткие пластмассы - это твердые, упругие материалы аморфной структуры, имеющие модуль упругости более 1000 МПа. Они хрупко разрушаются с незначительным удлинением при разрыве. Примерами жестких пластмасс являются фенопласты, аминопласты, глифталевые полимеры.

Полужесткие пластмассы - это твердые вязкоупругие материалы кристаллической структуры, имеющие модуль упругости более 400 МПа и высокое относительное удлинение при разрыве. Остаточные деформации их обратимы и полностью исчезают при нагревании. Примерами служат полипропилен и полиамиды.

Для мягких пластмасс характерны низкий модуль упругости (20.. .100 МПа) и высокое относительное удлинение при разрыве. Остаточные деформации обратимы и медленно исчезают при нормальной температуре. К таким пластмассам относятся поливинилацетат, полиэтилен и др.

Эластичные пластмассы - это мягкие гибкие материалы, имеющие модуль упругости менее 20 МПа и характеризуемые большими деформациями при растяжении, причем все деформации обратимы. К ним относятся каучуки, полиизобути-лен и др.

В производстве пластических масс используют наполнители: порошкообразные (молотое кварцевое стекло, тальк, мел, окись алюминия, цемент, алюминиевую пудру и др.), волокнистые (асбестовые, древесные и стеклянные волокна) и слоистые (бумагу, стеклоткань, древесный шпон и др.). Они уменьшают расход полимера и изменяют свойства пластмасс в нужном направлении (повышают теплостойкость, механическую прочность, долговечность, придают тиксотропные свойства). Наполнители намного дешевле полимеров, поэтому введение их в состав пластических масс значительно снижает стоимость материалов и изделий.

Эффект наполнителя в части повышения прочности наполненных пластмасс объясняют ориентацией макромолекул полимеров в силовом поле вокруг частиц наполнителя и эффектом микроармирования, проявляющимся при усадке и нагружении полимеров (частицы наполнителя сдерживают развитие микротрещин).

Пластификаторы применяют для придания пластичности, улучшения формовочных свойств и эластичности пластмасс. Молекулы пластификатора, не связываясь с полимером химически, ослабляют энергию межмолекулярного взаимодействия и таким образом облегчают скольжение макромолекул относительно друг друга. Пластификаторы не улетучиваются из полимера, однако способны экстрагироваться растворителями.

В строительстве применяют низко- и высокомолекулярные пластификаторы. Из низкомолекулярных пластификаторов используют эфиры фталевой (дибутилфталат, диоктилфталат) и фосфорной (трикрезилфосфат) кислоты. Например, диоктилфталат - прозрачная маслянистая жидкость плотностью 980 кг/м3, хорошо совмещается с многими полимерами (поливинилхлори-дом, поливинилацетатом, эпоксидными смолами и др.).

Высокомолекулярные пластификаторы отличаются хорошей эластичностью. В них в качестве пластификаторов используют эпоксидированные масла и олигомерные полиэфиры; битумные материалы пластифицируют добавками эластомеров, например каучука. Преимущество полимерных пластификаторов состоит в том, что они не летучи и не экстрагируются из материала растворителями.

Растворители - органические летучие жидкости, снижающие вязкость полимеров и композиций и образующие со связующими истинные растворы, стабильные во времени. Разбавители - это тоже органические жидкости, но способные растворять полимеры только в смеси с активным растворителем или образующие с ним устойчивые смеси (суспензии или эмульсии). Одновременно растворители и разбавители улучшают смачивание поверхности, облегчают ориентировку полимера относительно наполнителя, однако замедляют процесс отвердевания, снижают прочность, повышают пористость конечного продукта.

Способность растворителя растворять связующее (растворяющая способность) зависит от его молекулярного строения и определяется в основном соотношением полярностей растворителя и связующего. Здесь действует закономерность «подобное растворяется в подобном». Так, алкидные связующие, имеющие в своих молекулах бензольные кольца, хорошо растворимы в ароматических растворителях (бензоле, толуоле) и не растворяются в кислородсодержащих растворителях (спирте, ацетоне); краски на олифе, молекулы которой имеют длинные углеводородные цепи, хорошо растворяются в алифатических углеводородах (пентан, гексан). При этом растворители для одних полимеров являются лишь разбавителями для других. В связи с этим для большей универсальности применяют смеси двух и более соединений, называемые комплексными растворителями. Промышленность выпускает такие растворители под условными номерами.

Отвердители придают способность термореактивным олигомерам полимеризоваться и способствуют переходу пластично-вязкой композиции в твердое состояние. При этом происходит укрупнение молекул исходных продуктов с образованием пространственных сеток с помощью низкомолекулярных веществ. В ряде случаев отвердителями могут быть кислород или влага, содержащиеся в воздухе.

Направленное изменение физических, механических или химических свойств полимеров под воздействием различных факторов называют модификацией. Вещества, способные видоизменить полимер с целью устранения или ограничения тех или иных недостатков, например хрупкости, горючести, плохой растворимости и т. п., называют модификаторами.

Стабилизаторы и антиоксиданты тормозят старение пластмасс под действием солнечного света и кислорода воздуха, повышают долговечность пластмассовых изделий.

Красящие вещества включают пигменты - тонкодисперсные цветные порошки, минеральные или органические, не растворимые в пленкообразующих веществах и органических растворителях, и красители - синтетические продукты, хорошо растворимые в жидких компонентах пластмасс.

В составе пластмасс могут быть специальные добавки, влияющие на их свойства. Например, для получения ячеистых пластмасс к полимерам добавляют порофоры (порообразователи) - твердые, жидкие или газообразные вещества, вспенивающие пластмассу.