Книги по строительству и ремонту

Гидроизоляция ограждающих конструкций промышленных и гражданских сооружений

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Виды синтетических смол и их применение. Синтетические смолы широко применяются при изготовлении гидроизоляционных материалов и составов в качестве вяжущих.

В зависимости от свойств исходного сырья, способа производства и назначения смолы поставляются промышленностью в виде вязких жидкостей, порошков или гранул. В связи с особенностями их преимущественного применения смолы могут быть условно подразделены на следующие группы:

смолы, применяемые на заводах для изготовления материалов, поставляемых на строительство в готовом к употреблению виде, например рулонные и листовые оклеечные материалы, лакокрасочные материалы и т. п.;

смолы, применяемые для приготовления составов иа месте производства работ или на предприятиях производственной базы строительства.

В настоящем параграфе рассматриваются главным образом смолы, применяемые для приготовления материалов и составов непосредственно на строительстве. Для смол, применяемых исключительно в заводских условиях, приводятся краткие сведения о их свойствах.

Технология получения материалов и составов на основе синтетических смол предопределяется в основном особенностями их свойств, зависящих от химического состава и строения. В связи с этими особенностями синтетические смолы подразделяются на термореактив-пые и термопластичные.

Термореактивные смолы при нагревании или при действии специальных веществ (отвердителей) превращаются в твердые нерастворимые и неплавкие материалы, изменяя свои свойства необратимо. При чрезмерном нагреве такие смолы разлагаются.

Термопластичные смолы при нагревании размягчаются и становятся вязкотекучими, а при охлаждении восстанавливают свои первоначальные свойства, т. е. изменяют свои свойства обратимо. Термопластичные смолы могут растворяться при введении специальных растворителей. Вид растворителя предопределяется особенностями свойств тех или иных смол. По мере испарения растворителей термопластичные смолы восстанавливают свои исходные свойства.

Систематические смолы и компаунды, а также применяемые для

их отверждения отвердителн, как правило, являются токсичными или

огнеопасными материалами. Поэтому при работе с ними следует

соблюдать определенные правила безопасности, изложенные в раз

деле «Производство работ».

Технические  свойства   синтетических   смол.   Применяемые  для приготовления гидроизоляционных и противокоррозионных материалов и составов в условиях строительства эпоксидные смолы должны быть вязкожидкими. Для получения материалов заводского изготовления используют также твердые эпоксидные смолы, предварительно подвергаемые этерификации и растворенные в органических растворителях.

Эпоксидные смолы в состоянии поставки обладают свойствами термопластов, а после отверждения приобретают свойства термо-реактивных полимеров.

Вязкожидкие смолы марок ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, Э-40, Э-37 (диа-иовые смолы) обладают высокой вязкостью в исходном состоянии и хрупкостью в отвержденном состоянии. Поэтому диановую смолу, как правило, подвергают модификации с целью уменьшения ее вязкости и хрупкости. Для этого применяют полиэфирные смолы (по-лиэфиракрилат МГФ-9), алифатические эпоксидные смолы (ДЭГ-1; ТЭГ-1), пластификаторы — сложные эфиры органических кислот (ДБФ: ДБС: ДОС), дегтепродукты (пековый дистиллят, сланцевые фенолы) и растворители (ацетон, ксилол и др.). Эффективность модификации полиэфиракрилатами и алифатическими эпоксидными смолами по сравнению с другими модификаторами выше, так как они в процессе отверждения вступают в соединение с диаиовыми смолами и отвердителями.

Модификация эпоксидных смол позволяет вводить в них значительные количества наполнителей, существенно снижающих стоимость гидроизоляционных и противокоррозионных составов. Снижение вязкости смол облегчает также процесс их приготовления и нанесения. При модификации эпоксидных смол существенно увеличивается время их отверждения, что также влияет на технологию приготовления и нанесения составов и позволяет увеличить объем состава, единовременно приготовляемого для нанесения.

Основными показателями, определяющими качество эпоксидных смол в состоянии поставки, а также эпоксидных компаундов (смесей смол и модификаторов), являются: время полимеризации, содержание эпоксидных групп, вязкость. Значения этих показателей для вяз-кожидких смол и компаундов иа их основе приведены в табл. 8.

Эпоксидные смолы и компаунды отверждают, вводя отвердите-ли, в результате действия которых эпоксидные смолы и компаунды из термопластичных становятся термореактивиыми. В зависимости от вида отвердителя процесс может протекать либо при обычной температуре, либо при нагревании. В построечных условиях наибольший интерес представляют отвердители, не требующие нагревания (т. е. холодного отверждения). Для холодного отверждения смол могут применяться амины или аминоэфиры: полиэтиленполиамин ЩЭПА), гексаметилеидиамии (ГМДА), аминоэфир на основе гекса-метилендиамииа и бутилметакрилата (ГМБ), аминоэфир на основе диэтилентриамина и бутилметакрилата (ДТБ). Для отверждения эпоксидных смол в условиях строительной площадки без подогрева наиболее широко применяются полиэтилеиполиамин (ТУ 6-02-594-70) и гексаметилендиамин (ВТУ РУ 1072-54).

Полиэтиленполиамин — низковязкая маслянистая жидкость желто-коричневого цвета, прозрачная, со специфическим запахом, хорошо совмещается с эпоксидными смолами. Полиэтилеиполиампи ядовит: при попадании в организм в больших дозах приводит к нарушению дыхания и  центральной нервной  системы,  при действии  на кожу вызывает дерматиты, опасен   для   глаз.   Полиэтнлеиполиамин следует хранить и транспортировать в герметических стеклянных бутылях вместимостью от 1 до 40 л. Бутыли должны быть заполнены не больше чем на 95% по объему. Прн хранении необходимо оберегать емкости с полиэтиленполиамином от прямого солнечного свега.

Гекса.метилеидиамии — твердый мелкокристаллический    порошок с температурой плавления +42 °С. Гексаметилендиамин ядовит: при , попадании в организм действует на сердечно-сосудистую систему, об-ладяет местным действием па кожу (омертвение), опасен для глаз.. Для  введения в эпоксидные композиции гексаметилендиамин  необ-j ходимо предварительно расплавлять, что затрудняет его применение! в построечных условиях, либо растворять в этиловом спирте и применят1, в виде раствора 50%-ной концентрации.

Аминоэфиры ГМБ и ДТБ являются низковязкими жидкостями | красно-коричневого цвета.

Количество отвердителя для смол и компаундов определяют! экспериментально или расчетом, если известны характеристики от-1 вердителя и содержание эпоксидных групп в смоле или компаунде

При использований в качестве отвердителей амнноэфиров время отверждения смол и компаундов увеличивается в 3—4 раза.

Кроме отвердителей типа аминов и аминоэфиров для отверждения эпоксидных смол применяют также низкомолекулярные полиамидные смолы марок Л-18, Л-19, Л-20, Л-21, CIS, С-19, С-20 (МРТУ№ 6-05-1123-68).

Низкомолекулярпые полиамидные смолы являются разжижителями и пластификаторами эпоксидных смол, они увеличивают время отверждения композиций и обладают более низкой физиологической активностью в сравнении с аминами. Реакция отверждения протекает с меньшим выделением тепла.

Однако при повышенном содержании полиамидной смолы в компаунде процесс взаимодействия ее с эпоксидной смолой проходит не полностью, что несколько ухудшает физико-механические свойства отверждениого компаунда.

Свойства отвержденпых эпоксидных смол и компаундов зависят от вида смол и отвердитслей и состава компаунда. При использовании отвердителей холодного отверждения свойства смол и компаундов изменяются в пределах, указанных в табл. 9. Отвержденные эпоксидные смолы обладают высокой адгезией к различным материалам, высокой химической стойкостью и теплостойкостью.

Полиэфирные смолы, применяемые для получения гидроизоляционных составов и материалов, включают две основные разновидности ненасыщенных полиэфирных смол (НПС); полиэфирмалеинзты ПП-1, ПН-3, ПН-4 и полиэфиракрилаты МГФ-9, ТГМ-3, ТГМФ-11. Пулиэфнрмалеинаты применяют для приготовления противокоррозионных и гидроизоляционных составов в построечных условиях. Полиэфиракрилаты применяются в качестве пластификаторов эпоксидных смол, а также для изготовления материалов в заводских условиях.

В исходном состоянии НПС представляет собой вязкие жидкости, являющиеся раствором полиэфиров в стироле (полнэфирмален-наты) или бензоле (полиэфиракрилаты). При обычных температурах НПС отверждают, вводя в них специальные инициаторы перекиспого типа (перекись бензола, гидроперекись изопропилбензола, гидроперекись кумола) в количестве 3% массы смолы и ускорители (днме-тиланнлип. иафтепат кобальта, олеат кобальта) в количестве 8% массы смолы.

При отверждении ЫПС нужно соблюдать определенную последовательность введения инициаторов и ускорителей вначале вводят ускоритель, а затем инициатор. Отдельное смешение ускорителя п инициатора не допускается, так как они образуют взрывоопасную смесь. Вследствие повышенной опасности НПС в производстве в настоящее время они не могут быть рекомендованы к широкому применению для изготовления гидроизоляционных составов, но допускаются в порядке опытного строительства.

Фурановые смолы получают поликопденсацией фурфурола или фурфурилового спирта и ацетона. Продукт начальной поликонденсации фурфурола и ацетона — мономер ФА является наиболее широко применяемой разновидностью фурановых смол. После отверждения фураиовые смолы приобретают свойства термореактивных полимеров.

Для холодного отверждения фураиовых смол (мономера ФЛ) применяют бензолсульфокислоту (ТУ МХП 307-54) — кристаллическую массу темно-серого цвета с температурой плавления 60 "С. Бензолсульфокислоту поставляют и хранят в заводской упаковке (металлических бочках, барабанах). Вследствие коррозии тары гарантийный срок хранения бепзолсульфокислоты ограничивается одним годом. При отверждении мономера ФА бензолсульфокислоту вводят в количестве 25%   массы   мономера  ФА.

Отвержденный мономер ФА обладает значительной прочностью, химической стойкостью и водостойкостью, не горит. Мономер ФА хорошо совмещается с эпоксидными смолами, например ЭД-20, ЭД-IG и • различными наполнителями. Совмещенные эпоксифурановые смолы на основе кономера ФЛ и смол ЭД-20, ЭД-16 отверждают совместным введением отвердителей для эпоксидных смол, например ПЭПЛ, и 'отвердителей дли фурановой смолы, например бензолсульфокисло-"ты. Основными показателями, характеризующими качество мономера ФА, являются плотность, вязкость, растворимость, время полимеризации

Фенолоформальдегидные смолы, применяемые при создании гидроизоляционных материалов и составов, являются жидкими резоль-' ными смолами,   обладающими   типичными  термореактивными   свойствами. Резольные смолы получают поликондеисацией фенола с избытком альдегида.

Отверждают резальные смоль! либо при нагревании, либо «на холоду», но в течение более длительного времени. Отверждеиные фе-иолоформальдегидные смолы обладают высокими физико-механическими свойствами, хорошей адгезией к различным материалам и теплостойкостью до 130 °С.

Карбамидкые смолы, применяемые для гидроизоляции, являются водорастворимыми низкомолекулярными продуктами поликонденса-Ции. После отверждения приобретают свойства, типичные для термо-Реактивных полимеров. Карбамидные смолы отверждаются либо при нагревании, либо при введении катализатора. В качестве катализатора применяют 10%-ньтй раствор щавелевой кислоты в количестве Ь 28 мае. ч смолы в зависимости от требуемой скорости отверждения. Свойства отвержденных карбамидных смол близки к свойствам фенолоформальдегидных смол (табл. 10). Они характеризуются высокой прочностью, твердостью и электроизоляционными свойствами. Кремнийорганические смолы, применяемые в строительстве для пропиточной гидроизоляции, BbinvcKaiOTca промышленностью в виде 3 кремнийорганических жидкостей. Они представляют собой либо водно-спиртовые растворы этилсиликоната (ГКЖ-Ю) и метилсиликона-та натрия (ГКЖ-И), либо 100%-ный полимер этилгидросилоксапа (ГКЖ-94). Кремнийорганические жидкости в виде 5%-ной водной эмульсии или раствора применяют в качестве добавок в бетонгх и растворах для придания им водонепроницаемости либо для пропиточной гидроизоляции бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Полиэтилен в зависимости от способа получения имеет две разновидности: полиэтилен высокого давления (низкой плотности) п полиэтилен низкого давления (высокой плотности). Эти две разновидности отличаются по плотности, механическим свойствам и химической стойкости. Каждая разновидность полиэтилена подразделяется на марки, которые различны по технологическим свойствам (индексу расплава, температуре плавления) и типам использованных стабилизаторов и антиокендантов. Полиэтилен термопластичен. Особенностью его является высокая деформативность при достаточной механической прочности в сочетании с низким водопоглощением и хорошими диэлектрическими свойствами, высокой химической стойкостью.

Полипропилен по своей химической природе является гомологом полиэтилена и во многом подобен ему. Однако полипропилен превосходит полиэтилен по многим показателям технических свойств — механической прочности, теплостойкости, химической стойкости. Значения основных показателей технических свойств полиэтилена и полипропилена приведены в табл. 11.

Поливинилхлорид является распространенной смолой и включает ряд разновидностей: пластифицированный, непластифицирован-ный и хлорированный. Поливинилхлорид термопластичен и обладает хорошими физико-механическими свойствами в сочетании с высокой химической стойкостью. Поливинилхлорид пластифицированный служит основой для получения гидроизоляционных и антикоррозионных листовых материалов: пластикатов и пленок.

На основе поливинилхлорида, подвергнутого термомеханической пластификации, получают конструкционный противокоррозионный материал — винипласт, обладающий высокой механической прочностью.

Полиамидные смолы включают ряд разновидностей, отличающихся друг от друга строением, свойствами и областью применения. В настоящее время для приготовления гидроизоляционных составов применяются низкомолекулярные полиамиды, получаемые поликон-депсадией непредельных кислот растительных масел с полиаминами. Применяются эти смолы в качестве пластификаторов - - отвердителей эпоксидных смол.

Полиизобутилен представляет  собой  термопластичный каучуко-подобный  материал,  сохраняющий  эластичность  при  низких  температурах вплоть до — 74 °С. В зависимости от относительной молекулярной   массы   промышленный   полиизобутилен   подразделяется   на - марки. Высокомолекулярный полиизобутилен (П-200) применяют при изготовлении листовых материалов, иизкомолекулярный (П-50, П-30, П-20) — при изготовлении гидроизоляционных и уплотняющих мастик и паст.