Строительство

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

15.А. ПЛАСТМАССЫ

•          Пластмассами называют обширную группу органических ма

териалов, основу которых составляют искусственные или природ

ные высокомолекулярные соединения — полимеры, способные при

нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять при

данную им форму. Главными компонентами пластмасс являются:

связующее вещество — полимер; наполнители в виде органиче

ских или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов;

пластификаторы; стабилизаторы, отвердители и красители.

§ 15. 1. Классификация пластмасс

•          В  основу  классификации   пластмасс  положены   их  физико-

механические свойства, структура и  отношение к  нагреванию.

По физико-механическим свойствам все пластмассы разделяют на пластики и эластики.

Пластики бывают жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие пластики — твердые упругие материалы  аморфной структуры с высоким модулем упругости  (свыше 1000 МПа) и малым удлинением   при   разрыве,  сохраняющие  свою  форму  при  внешних напряжениях в условиях нормальной или повышенной температуры. Полужесткие пластики — твердые упругие материалы кристаллической структуры  со средним  модулем  упругости   (выше 400  МПа),  высоким  относительным   и  остаточным   удлинением при разрыве, причем остаточное удлинение обратимо и полностью исчезает при температуре  плавления  кристаллов.  Мягкие пластики — мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости  (не выше 20 МПа), высоким относительным удлинением и малым остаточным удлинением, причем обратимая деформация исчезает при нормальной температуре с замедленной скоростью.

Эластики — мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (ниже 20 МПа), поддающиеся значительным деформациям при растяжении, причем вся деформация или большая ее часть исчезает при нормальной температуре с большой скоростью (практически мгновенно).

По строению полимерной цепи различают пластмассы карбо-цепные (цепь состоит только из атомов углерода) и гетероцепные (в состав цепи кроме углерода входят кислород, азот и другие элементы).

По структуре пластмассы делят на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов. Последнее позволяет делить пластмассы на ненаполненные, газонаполненные, наполненные и составные. Ненаполненные пластмассы состоят из полимера, иногда из красителя, пластификатора и стабилизатора. В газонаполненные кроме указанных материалов входят также воздух или другой газ путем использования добавок газообразующих или воздухововлекающих веществ. В большинстве случаев для изготовления пластмассовых строительных материалов и изделий используют наполненные пластмассы, состоящие из полимера и наполнителя.

Наполнители бывают порошкообразные, волокнистые и слоистые. Порошкообразные наполнители — кварцевая мука, мел, барит, тальк — и органические (древесная мука) придают пластмассам ценные свойства (теплостойкость, кислотостойкость и т. д.), а также повышают твердость, увеличивают долговечность, снижая стоимость. Волокнистые наполнители — асбестовое, древесное и стеклянное волокно — широко используют в производстве пластмасс; они повышают прочность и снижают \ хрупкость, повышают теплостойкость и ударную вязкость пластмасс. Слоистые наполнители — бумага, хлопчатобумажная и стеклянная ткани, асбестовый картон, древесный шпон и другие — придают высокую прочность пластмассам. Например, асбестовый картон придает пластмассе не только высокую прочность, но и теплостойкость и кислотостойкость. Наполнители намного дешевле полимеров. Поэтому чем больше введено наполнителя, тем дешевле изделие из пластических масс.

Наряду с наполнителями в пластмассы вводят пластификате- f ры, красители, смазки, катализаторы и другие вещества. Для \ изготовления пористых пластических масс используют порообра-зователи.

Пластификаторы применяют для придания пластмассе боль шей пластичности при нормальной температуре, облегчают пере работку их, снижая температуру перехода полимера в вязкоте кучее состояние (например, глицерин, диокрилфталат). Количе ство пластификатора в пластмассе может достигать 30...50% о массы полимера. Они должны быть химически инертными, мало летучими и нетоксичными веществами.

В производстве полимеров и пластмасс применяют стабилизаторы и отвердители; первые способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, а вторые сокращают время отверждения пластмасс, что важно в технологии производства изделий.

Красители применяют для придания пластмассам определенного цвета. Они должны быть стойкими во времени, не должны выцветать под действием света и т. д. В качестве красителей используют как органические (нигрозин, пигмент желтый, хри-зоидин и др.), так и минеральные пигменты (охра, мумия, сурик, белила, оксид хрома, ультрамарин и др.).

Катализаторы вводят для сокращения времени отверждения пластмасс, например для фенолоформальдегидного полимера ускорителем являются известь и уротропин.

Смазывающие материалы применяют для предотвращения прилипания пластмасс к формам, в которых изготовляют изделия. В качестве смазки используют стеарин, олеиновую кислоту и др.

По отношению к нагреванию пластмассы делят на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные материалы (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) при нагревании размягчаются и приобретают пластичность, а при охлаждении отвердевают. Из этих материалов можно отливать, вытягивать и штамповать различные изделия. Недостатком этих пластмасс являются незначительная прочность и теплостойкость.

Термореактивные материалы (реактопласты) при нагревании переходят в неплавкое, нерастворимое твердое состояние и безвозвратно утрачивают свойства плавиться. Эти материалы обладают повышенной теплостойкостью. К ним относятся аминопла-сты и пластмассы на основе полиэфирных и эпоксидных смол.