В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Лекции по полимерам.

Лекции по полимерам.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В наши дни трудно найти область современной техники и быта, которая смогла бы обойтись без полимеров: это и посуда, и мебель, корпуса приборов, трубопроводы, игрушки, бытовая техника и многое другое. Даже в состав туши для ресниц входят полимеры, обеспечивающие, например, то, что ресницы не склеиваются. Наиболее широкой областью применения полимерных материалов является, безусловно, строительство. Давно уже стали привычными полимерные паро- и гидроизоляционные пленки для устройства наклонных кровель, пластиковые окна и двери, нетканый геотекстиль для строительства дорог, геомембраны для обустройства водоемов, трубы. Столь широкое применение полимерных материалов связано, во-первых, с доступность сырья для их производства (большинство полимеров получают из нефти, газа, угля и др. распространенных веществ), во- вторых, с возможностью получать материалы с заранее заданным комплексом свойств (существуют пластмассы термостойкие, морозостойкие, водоотталкивающие, электроизоляционные и др.) в- третьих, процесс их производства поддается полной механизации и автоматизации.

Всюду, от покорения космоса до бурения скважин, гидроизоляции водохранилищ-человек вынужден пользоваться пластмассами, СПЕЦИАЛЬНО подобранными для конкретного применения. А т.к. человеческая деятельность разнообразна, то и применений пластмасс множество, для каждого применения нужно создавать свой материал. Вот и посыпался на голову человека целый ворох марок, рекламных сведений о множестве полимерных материалов. Для того, чтобы получить общеознакомительную систему знаний о них, имеет смысл первоначально разбить все применяемые в наши дни материалы на 4 типа в соответствии с формой изделий из материала, наиболее общими свойствами и в какой-то мере способом производства:

- 1 тип: КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПЛАСТИКИ - обычно твердые вещества с разрывной прочностью от 50 до 2000 кг/см2 и относительным удлинением в момент разрыва не более 100% (МАТЕРИАЛЫ: гетинакс (связующее ФФС, наполнитель бумага), текстолит (наполнитель - х/б ткань), древесные пластики (ДСП, ДВП), эбонит и др.)

-2 тип: ЭЛАСТОМЕРЫ - характеризуются высокой эластичностью, т.е. способностью к большим обратимым деформациям (у лучших образцов резины она может достигать 500%). Здесь уместно вспомнить народное выражение: Резину можно тянуть. (каучуки натуральные и синтетические( (-CH2-CH=CH-CH2-)п- бутадиеновый каучук), резины на основе каучуков. На их основе изготавливают клеи и мастики, а также герметизирующие материалы)

-3 тип: ВОЛОКНА И НИТИ – свойства материалов, изготовленных из них анизотропны, т.е. прочность, гибкость, твердость различны, если измерять их вдоль одной оси и вдоль двух других. Анизотропия объясняется химической структурой и общими свойствами исходного полимера.

Волокна: полиамидные (найлон -(HN-(CH2)6-NH=OC-(CH2)4-OC-)n), полиэфирные (лавсан), вискозные и др. На основе полимерных волокон и нитей получают следующие строительные материалы: напольные покрытия - гомогенные и плиточные (виниловые), текстильные обои, армированные шланги для транспортировки агрессивных сред, стропы, веревки (полипропиленовые) и др. Получен шовный материал, способный стягивать края раны, затем со временем распадаться

4 тип: ПЛЕНКИ, ЛАКИ, КРАСКИ, ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ – для полимеров данного типа характерна сильная анизотропия свойств. Кроме того, для лакокрасочных материалов особое значение имеет прочность их сцепления с обрабатываемой основой - адгезия. И еще одна особенность материала этого типа - практическое применение обычно не допускает их предварительного формования: их применяют на месте, нанося тонким слоем на поверхность. Необходимо, чтобы материал до применения был жидким и легко распределялся по поверхности, а потом становился прочным и твердым. Сюда относятся эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые краски (эстетичны, экономичны, автоматическое нанесение, однослойность), лаки на основе акриловых, эпоксидных смол - тексол, лакиста (атмосферостойки: защита бетона, кирпича).

Кроме этих 4 основных типов существует несколько вспомогательных: клей, заливочные и герметизирующие смеси и др.

История развития полимерных материалов.

Получением искусственных полимеров люди занимаются с незапамятных времен. Например, варка столярного клея из рогов и копыт или казеинового из испорченного молока или сои были известны еще в Древнем Египте. Однако, химическая модификация природных полимеров проводилась неосознанно. Что именно происходит с полимерной структурой стало понятно лишь в конце 19-начале 20 века, после того, как Бутлеров создал теорию химического строения органических веществ. С тех пор модификация стала проводиться осознанно и целенаправленно.

Историю пластмасс принято отсчитывать от нитроцеллюлозы - в смеси с камфарой она дает пластмассу целлулоид. Его открыл англичанин Паркес, запатентовал его в 1856г, а в 1956 получил за него бронзовую медаль на Большой международной выставке.

Вообще, большему числу модификаций подверглась именно целлюлоза: ее и нитровали, получая бездымный порох, и ацетилировали, и метилировали. Целлулоид считается матерью кинематографии - без этой пленки невозможно было бы создать синематограф. Однако, пожароопасность этой пластмассы привела к тому, что ее производство к началу 20 века практически упало до «0» .

В конце 20 годов быстрое развитие электротехники, телефона и радио потребовало создания новых материалов с хорошими конструкционными и электроизоляционными свойствами: по первым буквам этих областей (электричество, телефон, радио) были названы новые материалы - этролы. Из них изготавливали корпуса приборов, чертежные инструменты (и по сей день). Полимером для этролов был триацетат целлюлозы. (Из него и сейчас производят негорючие пленки, заменившие целлулоидную) (Триацетат получают путем обработки целлюлозы уксусным ангидридом и уксусной кислотой)

В1887г был получен галалит-первая пластмасса на основе белка (казеина). Промышленное производство было освоено в 1929 английской фирмой ЭРИНОИД. (И в настоящее время эта фирма производит листовые и формованные изделия из галалита). В настоящее время этот материал практически забыт, однако в связи с повышением цен на нефть и получаемые из нее мономеры, интерес к нему возрожден.

Во второй половине 19 века был открыт процесс вулканизации природного каучука путем нагревания с серой - получение резины.

В общем объеме мирового производства полимерных материалов целлюлозные пластики занимают всего2-3%, но эти проценты удерживаются прочно, что связано с практически неисчерпаемой сырьевой базой (можно получать из отходов хлопкоперерабатывающей, лесоперерабатывающей промышленности, любое растительное сырье (листья банана, конопля))

Однако, природные и искусственные полимеры постепенно вытеснили полимеры синтетические.

В 1831г профессор Лебедев осуществил полимеризацию бутадиенового каучука.

В 1835г химиком Реньо был получен ПВХ, а в 1939 Симоном - полистирол. Однако, изучение данных веществ, полученных в ходе исследований ученых как побочный продукт реакции, не было. Такая же ситуация сложилась и с ФФС: в 1872г немецкий химик Байер изучал действие формальдегида на фенолы и заметил, что в реакционной смеси образуются смолянистые остатки, но изучать их не стал. Лишь на рубеже 19-20 веков, когда возникла техническая потребность в конструкционном и электроизоляционном материале появились пластмассы БАКЕЛИТ и КАРБОЛИТ, основой которых служат ФФС. Эти полимеры были заново изобретены в Бельгии в 1907г Бакелидом и у нас Петровым.

В 20-30 годах 20 века получили промышленное применение мочевино-формальдегидные, полиэфирные полимеры. Начиная с 30-х годов начали широко применяться методы полимеризации и были получены полистирол, поливинилацетат, поливинилхлорид и др. позднее появились новые виды поликонденсационных пластиков: полиамидные, полиуретановые и др.

Первая русская пластмасса была получена на основе ФФС в деревне Дубровка близ Орехово-Зуево.

Несмотря на молодость, пластмассы прочно заняли свое место в ряду строительных материалов. Это объясняется наличием у пластмасс целого комплекса ценных свойств: стойкостью к различным агрессивным воздействиям, низкой теплопроводностью, технологической легкостью обработки, возможностью склеиваться и свариваться и др.

В современном строительстве пластмассы заняли свое специфическое место: (классификация полимерных материалов по назначению):

-отделочные материалы (декоративные пленки, линолеум, бумажно-слоистый пластик)

-эффективные теплоизоляционные материалы (пенно-, поро- и сотопласты)

-гидроизоляционные и герметизирующие материалы (пленки, прокладки, мастики)

-погонажные изделия (поручни, плинтусы)

-Санитарно-технические изделия (трубы)

- в технологии бетона (полимербетоны и бетонополимеры)

- для модификации строительных материалов.

Такое деление достаточно условно, так как один и тот же материал в несколько измененном виде может использоваться для различных целей: ПВХ пленка может быть как отделочным, так и гидроизоляционном материалом, а некоторые отделочные пластмассы могут выполнять не только декоративные функции, но и роль ограждающих конструкций, воспринимающих определенные механические нагрузки (например, стеклопластик: для декоративной облицовки, устройства кровель, а так же сильно нагруженные детали конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах).

Основные свойства строительных пластмасс можно разделить на 2 группы:

-.физические и механические

- химические и физико-химические.

Физические и механические:

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ:

- малая плотность - от20 до 2200 кг/м3, т.е. в 1,5-2 раза меньше, чем у каменных материалов;

-высокие прочностные характеристики-до 200-300МПа (у древопластиков-200МПа, пластмассы с наполнителями - прочность при сжатии от 120 до 160МПа), Особенность пластмасс - прочность при сжатии и растяжении почти такая же, как при сжатии (у каменных материалов ПРр=0,2ПРсж)

-низкая теплопроводность (0,23-0,7 Вт/мС), у газонаполненных пластмасс- до 0,03, т.е. близка к теплопроводности воздуха

- малая истираемость некоторых пластмасс, В связи с этим в пер¬вую очередь эти пластмассы целесообразно внедрять как материалы для покрытия полов;

-прозрачность пластмасс. Обычные стекла пропускают менее 1% ультрафиолетовых лучей, тогда как органические наоборот - более 70%; они легко окрашиваются в различные цвета. Следует отметить их значительно меньшую плотность. Так, стекло из полистирола имеет плотность 1060 кг/м3, тогда как обычное оконное стекло - 2500 кг/м3;

- технологическая легкость обработки (пиление, сверление, фрезе¬рование, строгание, обточка и др.), позволяющая придавать изделиям из пластмасс разнообразные формы. Пластмассовые изделия подда¬ются склеиванию как между собой, так и с другими материалами (на¬пример, с металлом, деревом и др.). Поэтому из пластмасс можно из¬готовлять различные комбинированные клееные строительные изде¬лия и конструкции;

- относительная легкость сварки материалов из пластмасс (на¬пример, труб в струе горячего воздуха) позволяет механизировать работы по монтажу пластмассовых трубопроводов;

- водопоглощение - очень мало и для плотных пластмасс не превышает 1% (положительно для материалов для полов)

- пористость пластмасс можно регулировать в процессе их производства. Так, полимерные пленки, линолеум, стеклопластики практически не имеют пор, а пористость пенопластов может достигать 95-98%

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ

- низкая теплостойкость (от 70 до 200), но отдельные виды пластмасс (фторопласт, кремнийорганические полимеры) выдерживают нагрев до 300-500.

- малая поверхностная твердость

- высокий коэффициент термического расширения. Он колеблется в пределах 25-120*106, т.е. в 2,5-19 раз более высокий, чем у стали. Это необходимо учитывать при проектировании строительных кон¬струкций, особенно крупноразмерных (например, трубопроводов);

- повышенная ползучесть, особенно заметная при повышении температуры

Химические и физико-химические

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ

- высокая химическая стойкость- стойкость к действию растворов кислот, щелочей и солей. Однако, многие пластмассы легко растворяются или набухают в органических растворителях. Для каждой пластмассы характерна своя группа растворителей, имеющих родственную к полимеру природу

- способность окрашиваться в разные цвета

- способность некоторых пластмасс образовывать тонкие пленки в сочетании с их высокой адгезией к ряду материалов, вследствие чего такие пластмассы незаменимы как сырье для производства строи¬тельных лаков и красок;

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ

- горючесть - является следствием горючести полимеров. Для пластмасс разработаны добавки- антипирены, однако, пластмассы остаются сгораемыми материалами.

- старение- изменение структуры и состава полимерного компонента пластмасс под действием эксплуатационных факторов (солнечный свет, нагрев, кислород), вызывающих ухудшение свойств самой пластмассы. При старении возможно протекание в полимере двух процессов: структурирование (т.е. сшивка молекул), приводящее к потере эластичности, появлению хрупкости и последующем растрескиванию, и деструкция- разложение полимера на низкомолекулярные продукты. В пластифицированных пластмассах возможно также «выпотевание» и улетучивание пластификатора, что также приводит к потере эластичности.

- Возможность выделения из пластмасс токсичных веществ не исключена. Чистые полимеры биологически безвредны, однако в полимерах возможно присутствие остатков мономеров или низкомолекулярных продуктов деструкции полимеров, появившихся в результате нарушения технологических режимов синтеза и переработки. Кроме того, в пластмассу вводят низкомолекулярные продукты (пластификаторы, стабилизаторы), которые тоже могут быть источниками вредностей.

Полная безвредность пластмасс может быть обеспечена при условии соблюдения технологических режимов и тщательном подборе компонентов и соблюдения режимов эксплуатации. При их применении необходима строгая проверка на соответствие санитарным нормам.

К недостаточно изученным свойствам относятся сроки службы полимерных материалов, а ведь именно долговечность материалов, изменяемость их свойств во времени определяют возможность применения материалов в конструкциях.

Существует опыт производства саморазрушающихся пласмасс, чтобы не скапливать отходы.

2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС

Пластическими массами называют композиционные материалы на основе полимеров, содержащие дисперсные или коротковолнистые наполнители, пигменты и другие сыпучие компоненты и обладающие пластичностью на определенном этапе производства, которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Некоторые строительные пластмассы целиком состоят из полимера ( например, органическое стекло: полиметилметакрилат, полиэтилен).

Роль связующего в пластмассах выполняет полимер.

1. Связующее

Полимерами называют вещества, молекулы которых представляют собой цепь или пространственную решетку последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся большое количество раз. Молекулярная масса полимера очень велика - от1000 до 1000000. молекулярная масса низкомолекулярных соединений обычно не превышает 500. Вещества, имеющие промежуточные значения молекулярной массы, называют олигомерами.

Общую формулу полимера можно записать в виде (-Х-)п, где Х -элементарное звено, п - степень полимеризации .

Исходные вещества, из которых синтезируют полимеры, называются мономерами. Степенью полимеризации называют число структурных единиц, содержащихся в одной молекуле.

Кроме чистых полимеров находят широкое применение сополимеры-высокомолекулярные вещества, получаемые совместной полимеризацией нескольких мономеров, при этом образуются вещества с видоизмененными свойствами (ударопрочный полистирол получают соплимеризацией стирола с мономерами синтетических каучуков)

От вида полимера, его количества и свойств зависят важнейшие свойства этих многокомпонентных материалов: их теплостойкость, способность сопротивляться действию кислот, щелочей и других агрессивных веществ, а также характеристики прочности и деформативности. Обычно, связующее вещество - самый дорогой компонент пластмасс и, в связи с этим, основным технико-экономическим требованием к строительным пластмассам является минимальная полимероемкость - минимальный расход полимера на единицу готовой продукции, обеспечивающий требуемые характеристики.

Сырьем для производства полимеров являются

-природный газ

-газообразные продукты переработки нефти (содержат этилен, пропилен, др. газы)

- каменоугольный деготь, получаемый при коксовании угля (содержит фенол и др. комп.)

-азот, кислород, получаемые из воздуха и др. вещества.

По составу основной цепи макромолекул полимеры делят на три группы:

карбоцепные полимеры, молекулярные цепи которых содержат лишь атомы углерода (полиэтилен, полиизобутилен и т.п.):

| | |

-С-С-С-

| | |

гетерогенные полимеры, в состав молекулярных цепей которых входят кроме атомов углерода атомы кислорода, серы, азота, фос¬фора (эпоксидные, полиуретановые, полиэфирные полимеры и т.п.):

| | |

-С-О-С-

| | |

элементоорганические полимеры, в основных молекулярных це¬пях которых содержатся атомы кремния, алюминия, титана и неко¬торых других элементов, не входящих в состав органических сое¬динений, например, кремнийорганические соединения:

R R R

| | |

-Si-О-Si-О-Si-.

| | |

Н Н Н

Структура макромолекул в зависимости от их формы может быть линейной, разветвленной, сетчатой и пространственной. При этом свойства полимеров, в первую очередь, зависят от строения макромолекулы и звеньев, из которых она построена.

Макромолекулы линейной структуры представляют собой цепи, длина которых в сотни и тысячи раз превышает размеры поперечного сечения. Чем длиннее цепь, тем выше прочностные характеристики полимера. Макромолекулы разветвленных полимеров имеют боковые ответвления. Число боковых ответвлений и отношение длины основной цепи к длине боковых цепей различны. Наличие ответвлений приводит к ослаблению межмолекулярных связей и, как следствие, к понижению температуры размягчения. Линейные и разветвленные полимеры обычно растворимы в тех или иных растворителях, плавятся или размягчаются при нагревании без изменения основных связей, а при охлаждении повторно переходят в твердое состояние. Такие полимеры являются основой термопластичных пластмасс.

Сетчатые и пространственные полимеры, называемые также сшитыми, образуются в результате соединения друг с другом линейных цепей макромолекул поперечными химическими связями. Это делает сшитые полимеры при частом расположении поперечных связей неплавкими при нагревании и совершенно нерастворимыми в растворителях. Такие полимеры являются основой термореактивных пластмасс.

Полимеры могут находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии. Под кристалличностью высокомолекулярных соединений понимают упорядоченное ( параллельное) расположение цепей и звеньев. В кристаллических полимерах упорядоченное строение наблюдается на расстояниях, превышающих во много раз

Размеры звеньев цепи, а в аморфных высокомолекулярных соединениях эти расстояния соизмеримы с размерами цепи.

Кристаллическая фаза повышает прочность и теплостойкость полимера, наличие аморфной фазы делает полимер эластичным. Нередко кристаллическая и аморфная фазы находятся одновременно в одном материале, и их соотношение зависит от строения молекул. Например, степень кристалличности линейного полиэтилена составляет 80 %, а разветвленного -60%. Можно искусственно изменять степень кристалличности у одного и того же полимера, например, путем растягивания в нагретом состоянии или других воздействий, тем самым влиять на свойства полимера.

По происхождению все полимеры делятся на 3 группы:

- природные (натуральный каучук, целлюлоза, шелк, шерсть, янтарь, белок)

В природных условиях эти и другие полимеры существуют не в той форме, которая нужна потребителю: полимер приходится выделять, очищать, формовать. (Пример: попробуйте увидеть в шкуре барана-мериноса брючный костюм, а в елке - лист бумаги).

Долгое время считалось, что природные полимеры - продукт деятельности живых организмов, что в царстве минеральном полимеров быть не может. Однако, полимеры были найдены и в составе метеоритов, и в продуктах извержений вулканов, и в межзвездной пыли (полиацетилен, формальдегид). Сам человек состоит из полимеров органических (белки, нуклеиновые кислоты). Можно сказать, что полимерное состояние - одна из основных форм существования материи во Вселенной.

- искусcтвенные - полимеры, получаемые из природных путем незначительной химической модификации. Примеры: Вискозная нить (получается путем растворения природной целлюлозы в сероуглероде со щелочью с последующим ее выделением. Вискозная нить и целлюлоза природная имеют различную кристаллическую структуру), пластмасса целлулоид (получена путем обработки нитроцеллюлозы камфарой в присутствии спирта);

- синтетические - полученные искусственным путем из мономеров по реакции синтеза, т. е. объединением множества мелких молекул в несколько макромолекул. Примеры: полиэтилен (-CH2-CH(CH3)-)n (молекулярная масса от 200тыс до 3млн), полистирол (-CH2-CH(C6H5)-)n (50тыс-300тыс), поливинилхлорид (-CH2-CHCl-)n (до 400тыс), ФФС.

Многие синтетические полимеры не имеют аналогов среди природных. Особенно видно это на трех китах-3-х полимерах, объем производства которых составляет больше половины объема производства всех синтетических полимерных материалов: полиэтилене, полистироле, ПВХ. Возникновение их в природе невозможно, т. к. реакции их синтеза требуют большого количества чистых мономеров, применения особых катализаторов.

Синтетические полимеры делят в зависимости от метода полу¬чения на полимеризационные и поликонденсационные.

Реакция полимеризации заключается в химическом взаимодействии молекул мономеров, в результате чего они присоединяются друг к другу, образуя крупные молекулы.

Полимеризация может быть записана в виде общей схемы:

nA- полимеризация- (A)n.

Из n молекул низкомолекулярного вещества образуется одна молекула полимера (А)n. Коэффициент n показывает, сколько раз повторяется основное звено мономера в цепной молекуле полимера.

Классическим примером схемы реакции полимеризации является образование полиэтилена из простейшего непредельного углеводорода – этилена. В результате реакции полимеризации двойная связь между атомами углерода в молекуле этилена ( СН2=СН2) раскрывается и освобождаются связи для соединения с другими молекулами этилена. В сою очередь, вновь образовавшаяся молекула может соединится со следующими молекулами мономера и т. Д. Таким образом, структурная формула образовавшегося высокомолекулярного вещества- полиэтилена-имеет вид (-СН2-СН2-)n.

Размеры молекулы полимера влияют на его физические свойства. Например, полученный в результате полимеризации полиэтилен, состоящий из 20 звеньев СН2 , представляет собой жидкость4 увеличение молекулы до 2000 звеньев дает твердый и гибкий пластик, а полиэтилен с молекулой, состоящей из 6000 звеньев- пластик высокой твердости.

При полимеризации могут быть использованы различные исходные мономеры, получаемое при этом новое вещество называют сополимером, а процесс- сополимеризацией ( совместной полимеризацией). Общая схема сополимеризации может быть представлена в виде:

nA+nB- сополимеризация-( AB)n

В этом случае молекулы мономера А и мономера В химически взаимодействуют, и образуется молекула сополимера ( АВ) n.

Полимеризации могут подвергаться только такие мономеры, в молекулах которых содержатся кратные связи (или циклические группировки). За счет этих связей (или за счет рас¬крытия цикла) у молекул исходного вещества образуются свободные валентности, которыми они соединяются между собой в макромоле-кулы. Поскольку в процессе полимеризации не отщепляются атомы и атомные группы, химический состав полимера и мономера одинаков. Полученный в результате реакции полимер чаще всего является термопластичным.

Полимеризационные полимеры -полиэтилен, полиизобутилен, по¬листирол, полиметилметакрилат и т.п.

Поликонденсационные полимеры (фенолоальдегидные, мочевино-альдегидные, эпоксидные, полиэфирные, полиамидные и т.п.) полу¬чают методами поликонденсации. При поликонденсации мак¬ромолекулы образуются в результате химического взаимодействия между функциональными группами, находящимися в молекулах ис¬ходных веществ ( например – СООН и –NН2; -СООН и –ОН); это взаимодействие сопровождается отщеплением молекул побочных продуктов: воды, хлористого водорода, аммиака и др. В связи с этим химический состав получаемого полимера отлича¬ется от состава исходных низкомолекулярных веществ.

Реакция поликонденсации протекает ступенчато, увеличение цепи происходит путем взаимодействия одной молекулы с другой, полученный продукт взаимодействует с третьей молекулой и т. Д. При этом молекулы исходных веществ объединяются в молекулы сетчатой структуры. Все полимеры с такой структурой относятся к термореактивным.

В зависимости от поведения полимера при воздействии температуры различают термопластичные и термореактивные полимеры.

Термопластичные (полиэтилен, ПВХ, полистирол)- линейные полимеры, спо-собные обратимо размягчаться при нагреве и отверждаться при ох¬лаждении, сохраняя основные свойства. Переход в вязкотекучее состояние связан с тем, что межмолеку¬лярные силы и водородные связи между цепями полимеров преодолеваются при сравнительно умеренном повышении температуры.

Термореактивными (или реактопластами) называют полимеры, которые будучи отверждены, не переходят при нагреве в пластичное состояние. Такие полимеры при повышении температуры ведут себя подобно древесине - они претерпевают деструкцию (химическое разложение) и загораются (карбамидные полимеры, фенолоформальдегидные, эпоксидные). В пространственных полимерах с жестким каркасом ковалентные связи между цепями имеют прочность того же порядка, что и проч¬ность связей внутри цепи. Для разрыва таких связей тепловым дви¬жением требуется высокая температура, которая может вызвать раз¬рыв связей не только между цепями, но и внутри цепей. Разрыв наи¬менее прочных связей, существующих внутри цепей, является началом деструкции полимера. Такой процесс необратим. Эти полимеры являются термореактивными.

К настоящему времени синтезировано несколько тысяч полимеров, но широкое применение в народном хозяйстве нашли только около 20. Рассмотрим основные полимеры, применяемые в строительстве.

Полимеризационные полимеры.

Полиэтилен [—CH2 - CH2 —]n—насыщенный линей¬ный полимерный углеводород, получаемый полимеризацией газа этилена СН2=СН2. Основным ис¬точником получения этилена являются продукты высоко¬температурной переработки нефти.

Полиэтилен представляет собой роговидное прозрачное вещество плотно¬стью 0,94...0,97 г/см3 (меньше плотности воды), размягчающееся при нагревании до 80...90°С и плавящееся при 108...130°С. Его выпускают в виде гра¬нул размером 3-5 мм или в виде белого порошка. Полиэтилен классифицируется по плотности: полиэтилен низкой плотности (910-930 кг/м3), средней плотности ( 930-950 кг/м3) и высокой (950-970 кг/м3). Характерная осо¬бенность полиэтилена - способность сохранять эластич¬ность до -70...-80 °С (т. е. высокая морозостойкость). Предел прочности при сжатии высок: 12-32Мпа, что в сочетании с низкой плотностью дает высокий коэффициент конструктивного качества. Полиэтилен хорошо противостоит действию большинства кислот, щелочей и растворителей. Водопоглощение незначительно-0,03-0,04%. Сле¬дует учитывать некоторые отрицательные особенности полиэтилена, свойственные всем линей¬ным полимерам: сравнительно низкий модуль упругости (150-800 МПа), малую твердость, ограниченную теплостойкость, большой коэффициент теплового расширения, низкую устойчивость к атмосферному влиянию и УФ излучению, плохую адгезией к клею.

Из полиэтилена изготовляют в основном гидроизоляционные материалы (пленки), трубы (для холодного водоснабжения и транспортировки агрес¬сивных жидкостей), а также трубки для скрытой элек¬тропроводки и некоторые санитарно-технические изделия .Способы переработки полиэтилена в изделия6 литье под давлением, формование, механическая обработка, сварка.

Полипропилен [—CH2 –CH(CH3)—]п — полиолефин, близкий по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий и температуростойкий (температура размягче¬ния 160... 170 °С). Применяют полипропилен для изготов¬ления отделочных листов, пленок, труб, деталей химиче¬ской аппаратуры. Способы переработки- литье под давлением, вакуум- формование, мех. Обработка, сварка.

Полиизобутилен (-CH2 –C (CH3) 2 -) п - продукт полимеризации изобутилена СНз = С(СНз)2, получаемого из продуктов переработки нефти. Полимер представляет собой эластичный каучукоподобный материал. В отличие от каучуков полиизобутилен не способен к ре¬акции вулканизации ("сшивке" молекул). Он легок (т.е. имеет низкую плотность), как и полиэтилен, но значительно эластичнее. Полиизобутилен способен выдержать от¬носительное удлинение 1000-2000% (высоко эластичен: от¬носительное удлинение 1000-2000%). Он водостоек, на него не дейст¬вуют кислоты, щелочи. Высокая морозостойкость обусловлена низ¬кой температурой стеклования (-75°С). Полиизобутилен в сочетании с наполнителями (сажей, графитом, тальком) применяют в разнооб¬разных герметизующих материалах, служащих для уплотнения гори¬зонтальных и вертикальных швов в панельных зданиях. Из него изго¬товляют липкие ленты, линолеумные клеи, гидроизоляционные мате¬риалы. Полиизобутилен хорошо совмещается с битумом, повышая его эластичность.

Поливинилхлорид [—СН2—СНС1—]n — один из самых распространенных полимеров, применяемых в строитель¬стве. Получен ацетилена и хлористого водорода. Это прозрачный, жесткий и прочный при комнат¬ной температуре полимер, при нагревании до 60...100°С он размягчается, а при 160...200 °С - плавится. При этой же температуре начинается его разложение (термодест-рукция) с выделением НСl, что затрудняет переработку поливинилхлорида в изделия. Для придания изделиям эластичности и для облегчения переработки поливинилхлорида его обычно пластифицируют (например, добавляя диоктилфталат), получая , так называемый, пластикат. Содержание пластификатора до 40 %, при этом наблюдается снижение прочности полимера. Непластифицированный полимер называют винилпластом.( плотность- 1135-1400 кг/м3). Ценным свой¬ством поливинилхлорида является стойкость к действию кислот, ще¬лочей, спирта, бензина, смазочных масел; не воспламеняется и не горит из-за содержания хлора. Недостатками поливинилхлорида является резкое понижение прочности при повышении температуры, а также ползучесть при дли¬тельном действии нагрузки. Этот полимер ис¬пользуют в основном для производства разнообразных материалов для полов: однослойного безосновного линолеума, линолеумов на тканевой и тепловой основах, многослойных линолеумов, плиток для полов( линолеумы). Из поливинилхлорида изготовляют гидро¬изоляционные и отделочные декоративные материалы (искусственная кожа). Его широко при¬меняют для производства труб, используемых в системах водоснаб¬жения, канализации и технологических трубопроводов. Из него изго¬товляют плинтуса, поручни, ячеистые теплоизоляционные материа¬лы.

Перхлорвинил получают хлорированием поливинилхлорида в хлорбензоле до содержания 60 -80% хлора. Перхлорвиниловые сос¬тавы хорошо зарекомендовали себя в качестве фасадных красок. Ус¬тойчивость перхлорвинила к агрессивным средам (кислотам, щело¬чам и др.) благоприятствует их долговечности. Температура размяг¬чения перхлорвинила 85-100°С.

Полистирол ( -CH2-CHC 6H5- )n является одним из наиболее применяемых поли-меров. Его получают путем полимеризации мономера - стирола С6Н3СН = СН3. Стирол (винилбензол) получают из этилена и бензола. В противоположность мономеру полистирол лишен запаха и вкуса, физиологически безвреден. При обычной температуре полистирол представляет собой твердый прозрачный материал, похожий на стек¬ло, пропускающий до 90% видимой части спектра. Выпускают поли¬стирол в виде гранул (6-10 мм), мелкого и крупнозернистого порош¬ка, а также в виде бисера (при суспензионном методе производства) с влажностью до 0,2%.

Обладая высокими механическими свойствами (Rp = 35-60 Па, Rсж= 80-110 МПа), полистирол водостоек, хорошо сопротивляется действию концентрированных кислот (кроме азотной и ледяной ук¬сусной кислот), противостоит растворам щелочей (с концентрацией до 40%);его плотность- 1040-1100кг/м3. Применяют для производства облицовочных плиток, теплоизоляционных пенопластов. В силу выше перечисленных свойств полистирольные облицовочные плитки долговечны, их применяют (взамен керамических плиток) для обли¬цовки стен ванных комнат, санузлов, кухонь, лабораторных помеще¬ний и т.п. Однако полистирольные пленки уступают полиэтиленовым и поливинилхлоридным пленкам, они более хрупки. К недостаткам полистирола, ограничивающим его применение, относятся: невысо-кая теплостойкость( температура применения до +75), хрупкость, проявляющаяся при ударной нагруз¬ке. Способы переработки- литье под давлением, экструзия, прессование, сварка.

Поливинилацетат (- СН2-СНСООСН3 - ) - поли¬мер, у которого к основной углеводородной цепи периоди¬чески присоединены остатки уксусной кислоты. Поливинилацетатные смолы бесцветны, эластичны, светостойки, хорошо прилипают к поверхности различных материалов. Поэтому их используют для изготовления эмульсионных красок, клеев, мас¬тик. Водные дисперсии полимера применяют для устройства бесшов¬ных полов, а также вводят в цементные бетоны и растворы с целью увеличения их водонепроницаемости и химической стойкости.

CH3

|

Полиметилметакрилат ( -СН2-С - )п ,

|

О= С-О-СН 3

называемый также органическим стек¬лом, является продуктом полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Метилметакрилат синтезируют в виде бесцветной прозрачности жидкости, подвергая сложной химической переработке исходные сырьевые продукты (нефтяные углеводороды, природный газ и др.).

Особенностью органического стекла является его исключительная прозрачность, бесцветность, способность пропускать ультрафиолето¬вые лучи, светостойкость и атмосферостойкость. Органическое стек¬ло пропускает 73,5% ультрафиолетовых лучей, обычное силикатное - лишь 0,6%, зеркальное силикатное - 3%, а кварцевое стекло - 100%. Поэтому органическое стекло применяют для остекления окон боль¬ниц, витрин, теплиц, парников, фонарей производственных помеще¬ний, декоративных ограждений и т.п. При температуре выше 90°С полимер становится эластичным и хорошо формуется. Полиметилметакрилат легко обрабатывается резанием, шлифовкой. Техническое органическое стекло имеет высокую прочность: при сжатии 120-140 МПа. Ударная вязкость органического стекла почти не снижается в интервале температур от 60 до 183°С.Однако недостаточная абразивостойкость и теплостойкость (80°С) ограничивают применение органического стекла. Этот полимер не стоек в растворах кислот и щелочей, легко растворяется в органических растворителях (ацетон и т.п.), при соприкосновении с огнем горит ярким пламенем. Стекло проявляет склонность к растрескиванию под напряжением, в результате чего на поверхности и внутри материала появляются мелкие трещины, так называемое «серебро». Этот дефект снижает прочность и прозрачность стекла. Увеличение стойкости к « серебрению» и ударной вязкости достигается вытяжкой стекла в пластичном состоянии в разных направлениях ( ориентированное стекло).Плотность- 1180-1100 кг/м3. Способы переработки- мех. Обработка, формование.

Индено - кумароновый полимер получают в результате полимериза¬ции ароматических соединений: кумарона, индена, стирола и их го¬мологов, находящихся в сыром бензоле и фенольной фракции камен¬ноугольного дегтя. Полимер применяют для лаков, из него изготов¬ляют плитки для пола.

Синтетические каучуки являются продуктами полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов. Для получения син¬тетических каучуков в качестве мономеров применяют: изопрен, бу¬тадиен (дивинил), хлорпрен, изобутилен и др.

В зависимости от исходных мономеров выпускают много¬численные разновидности каучуков: изопреновый, бутадиеновый, хлорпреновый, бутадиен-стирольный и др. Особенность строения: состоят из гибких молекул и обладают элластичностью.

Синтетические каучуки применяют для изготовления клеев и мас¬тик (служат для приклеивания линолеума, плиток пола и т.п.), в качестве компонентов герметиков (бутилкаучуки, хлорпреновые). Синтетические каучуки слу¬жат также для модификации других полимеров с целью придания им упругих свойств.

Резина представляет собой вулканизированный каучук и обычно содержит наполнители (сажу, мел и др.). Вулканизация каучука - это процесс, при котором в результате взаимодействия каучука с серой или другими веществами (либо под влиянием радиации) образуется значительное число новых связей между цепями (цепи "сшиваются"), что приводит к повышению жесткости и теплостойкости, снижению растворимости и набухания в органических растворителях.

Резину используют в качестве материала для полов, отхо¬ды резины (в виде дробленой отработанной резины – резиновой крошки) являются компонентом битумнорезиновых материалов (бризола, битумнорезиновой мастики и др.).

Полиамиды обладают высокой прочностью на разрыв, износоустойчивостью и низким коэффициентом трения. Сопротивляемость износу в 6-10 раз у них больше, чем у металлов. Полиамиды стойки к действию углеводородов, спиртов, жиров, масел и щелочей. Характерный недостаток полиамидов- тепловое старение, сопровождающееся ухудшением электроизоляционных свойств, относительно высокое водопоглощение, что приводит к набуханию и потере размеров изделиями во влажной среде. Прочность полиамидов при нагревании ухудшается, увеличивается хрупкость. Рабочий интервал температур изделий из полиамидов- -60-+100. Материал поставляется в виде гранул, волокон, пленок, труб. Способы переработки в изделия- литье под давлением, механическая обработка.

Поликарбонат обладает высокой механической прочностью, ударной вязкостью, стойкостью к атмосферному воздействию и свету, стабильностью свойств от – 100 до + 135, незначительной усадкой, легко окрашивается. Способы переработки- литье под давлением, экструзия, формование, механическая обработка, сварка . Применяется как конструкционный материал.

Кроме чистых полимеров находят широкое применение сополимеры — высокомолекулярные вещества, получае¬мые совместной полимеризацией нескольких мономеров, при этом образуются вещества с видоизмененными свой-ствами. Например, ударопрочный полистирол получают сополимеризацией стирола с мономерами синтетических каучуков.

Поликонденсационные полимеры.

Феноло - алъдегидные полиме¬ры получают в результате реакции поликонденсации фенолов (фе¬нола, резорцина, крезола и др.) с альдегидами (формальдегидом, фурфуролом, лигнином и т.п.). Феноло-формальдегидный полимер первый получил широкое применение в технике.

Свойства и характер получаемого продукта реакции поликон¬денсации фенола с альдегидами зависят от химического строения реагирующих молекул, их соотношения и кислотность ре¬акционной среды. В зависимости от этих факторов получают либо термопластичные (новолачные), либо термореактивные (резольные) полимеры.

Новолачные (новолаки) полимеры с линейным строением молекул и термопластичными свойствами получают при избытке фенола и конденсации в кислой среде.

Резольные термореактивные полимеры с трехмерным строением молекул образуются при избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде. Отверждение их происходит при нормальной температуре под действием катализаторов- слабых кислот.

Феноло - формалъдегидные полимеры ( плотность 1140-1300 кг/м3, темп. примен. до +100) хорошо совмещаются с на¬полнителями - древесной стружкой, бумагой, тканью, стеклянным волокном, при этом получаются пластики более прочные и менее хрупкие, чем сами полимеры. Поэтому феноло-формальдегидные по¬лимеры широко применяют в качестве связующего при изготовлении древесностружечных плит, бумажнослоистых пластиков, стеклопла¬стиков и разнообразных изделий из минеральной ваты. Эти же поли-меры используют для получения клеев, бакелитного лака, водостой¬кой фанеры. Из твердых резольных полимеров приготовляют пресс-порошки и фаолит, из которых производят трубы, листы, плитки и электротехнические изделия (здесь используются высокие диэлек¬трические свойства полимера). Широкому распространению феноло-формальдегидных полимеров в технике способствует их относитель¬ная дешевизна.

Карбамидные (мочевино-формалъдегидные) или амино-формальдегидные полимеры изготовляют из мочевины и формальдегида. Кар¬бамидные полимеры бесцветны, хорошо окрашиваются в различные цвета. Изготавливают в виде растворов или эмульсий. Отверждаются при повышенной или нормальной температуре ( в присутствии катализаторов- органических и минеральных кислот). При холодном отверждении менее прочные и менее водостойкие.Плотность 1400-1500 кг/м3, температура применения до + 120. Эти полимеры сравнительно дешевы, применяют их для изго¬товления теплоизоляционных материалов (ячеистых пластмасс и сотопластов), слоистых и волокнистых пластиков и клеев. Один из самых дешевых видов.

Кремнийорганические полимеры( полиорганосилоксаны)—большая группа полимеров, в составе которых наряду с органической частью в основной цепи или боковых ответвлениях присутствует кремний. В качестве мономеров используются соединения, полученные взаимодействием кремния с хлористым метилом и этилом. Благодаря наличию кремния полимеры приобретают ряд специфических свойств повышенную термо- (до 400.500 °С) и химическую стойкость, водостойкость, морозостойкость, в ряде случаев хорошую совместимость с силикатными материалами, сохраняя при этом обычную для синтетических полимеров эластичность. Плотность- 1600-2100 кг/м3.

Кремнийорганические полимеры в виде жидкостей используют в качестве водоотталкивающих фасадных красок; эти же жидкости добавляют в бетон с целью при¬дания ему гидрофобных свойств. Полимеры линейной структуры применяют в виде различных герметизующих и изоляционных паст и клеев. полимеры сшитой структуры обладают же¬сткостью и теплостойкостью более 400°С. На их основе изготовляют жароупорные лаки и эмали, используют в производстве пенопластов и клеев а в виде связующих и пропитанных составов - при изготов¬лении слоистых и волокнистых пластиков.

Эпоксидные полимеры получили свое название в виду наличия в их молекуле эпоксидной группы =С-С= .

\ /

О

Основным сырьем для эпоксидных полимеров является эпихлоргидрин, получаемый из глицерина и пропилена. В большинстве случаев эти полимеры пред¬ставляют собой жидкости различной вязкости, отверждение которых происходит при повышенной или нормальной температуре.

Эпоксидные смолы характеризуются высокой химической стой¬костью, за исключением сильных окислителей и влажного хлора. Материалы на их основе (клеи, краски, мастики, растворы и бетоны) отличаются высокой прочностью и универсальной клеящей способ¬ностью к бетону, металлу, керамике, дереву, стеклу и др. Эти заме¬чательные свойства у них сочетаются с относительно высокой теп¬лостойкостью (100-150°С).Плотность- 1100-1200 кг/м3 В строитель-стве эпоксидные полимеры применяют для склейки и ре¬монта железобетонных конструкций, получения полимербетонов и других специальных целей, например для устройства наливных полов по бетонному основанию.

Полиэфиры - это группа полимеров, получаемых в результате по-ликонденсации многоатомных кислот со спиртами.( плотность -1200-1250 кг/м3) Широкое при¬менение получил, например, глифталевый полимер. Распространен¬ность сырья и относительная дешевизна позволяет применять поли¬эфирные полимеры для изготовления стеклопластиков, светопрозрачных и цветных покрытий, санитарно-технических изделий, клеев, фа¬садных красок и лаков. Полиэфирные полимеры стойки к действию кислот. Однако при длитель-ном воздействии воды прочность полиэфирного полимера понижается (до 40%), уменьшается и его адгезионная способность.

Полиуретаны готовят из изоцианатов и многоатомных спиртов, содержащих две и более гидроксильные группы. применяют для изготовления волокон, пленок, листовых мате¬риалов, которые выдерживают высокую влажность и температуру до 110°С.

Полиуретановые каучуки синтезируют из диизоцианитов и полиэфиров, причем в зависимости от вида полиэфира получают мягкие эластичные и жесткие материалы, а из них прекрасные звуко- и теп¬лоизоляционные пластмассы.

Полимеры, получаемые путем модификации природных высо-комолекулярных веществ (целлюлозы и белков), имеют определенное значение для строительства. Из ацетилцеллюлозы вырабатывают прочные и водостойкие лаки для окрашивания древесины и металла.

2. Наполнители

Наполнители, уменьшая содержание полимера в пластмассах, значительно снижают их стоимость, усадку и деформативность. Кроме того, они улучшают ряд специфических свойств изделий: твердость, прочность, атмосферостойкость, теплостойкость и т. д.

Наполнители применяют в основном для термореактивных полимеров, так как их усадка составляет 10-18 %. Термопластичные полимеры имеют усадку от 0,8 до 2 %; кроме того, из них формуют небольшие изделия, а следовательно, возникающие внутренние напряжения невелики, поэтому их чаще всего не совмещают с наполнителями.

У большинства пластмасс существенная доля объема приходится на долю наполнителей, а некоторые пластмассы на 80-90% (по объему) состоят из наполнителей (ДС плиты, полимербетоны, пенопласты), а некоторые состоят из полимера целиком (органическое стекло)

Наполнители по происхождению классифицируются на органические ( хлопковый пух, древесная мука, опилки, отходы пластмассового производства, бумага, ткани) и неорганические ( асбест в виде волокон, листов и тканей, стекловолокнистые материалы, тальк, слюда, каолин, сажа , графит).

По структуре наполнители классифицируются:

1. Наполнители в твердой фазе

- дисперсные ( древесная мука, слюда, графит, сажа, тальк)- повышают твердость и предел прочности при сжатии. Материалы с применение дисперсных наполнителей: графитопласты, саженаполненные каучуки, порошковые амино- и фенопласты, смеси полимеров.

- волокнистые ( хлопковые очесы, асбестовые и стеклянные волокна, углеродные волокна)- повышают прочность на изгиб, особенно при ударной нагрузке. Материалы: карбоволокниты, асбопластики, стеклопластики

- листовые ( стеклоткань, асбестовая ткань, бумага, шпон, синтетическая ткань)- повышают прочность на растяжение и изгиб . Материалы: стеклотекстолит, асботекстолит, гетинакс, металлопласты

2. Наполнители в газовой фазе

- воздушные поры- повышают теплоизоляционные свойства. Материалы: сотопласты, пенопласты, поропласты, пластики с полыми наполнителями.

Наполнители могут применяться в клеевых и герметизирующих составах, при этом снижается усадка, достигается рабочая консистенция ( древесная мука, порошки металлов).

При выборе наполнителей необходимо учитывать следующие требования: наполнители не должны растворяться в пластификаторах, разлагаться при температуре переработки и выделять летучие продукты; не должны содержать вещества, катализирующие разложение полимера; не должны менять цвет в процессе переработки и ухудшать перерабатываемость смеси; поверхность наполнителя должна смачиваться полимером; дисперсность наполнителя должна обеспечивать тесный контакт с вяжущим и его умеренный расход.

3.Пластификаторы

Пластификаторы- вещества, добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости и облегчают переработку пластмасс, снижая температуру перехода полимера в вязкотекучее состояние. В качестве пластификаторов используют нелетучие органические жидкости, хорошо совмещающиеся с полимером (глицерин). Молекулы жидкости, проникая между звеньями цепей полимера, увеличивают расстояние и ослабляют связь между ними - это и приводит к уменьшению вязкости полимера. (Пример пластмассы с пластификатором: ПВХ линолеум - мягкий и эластичный, в то же время из ПВХ без пластификатора изготавливают прочные и жесткие трубы, выдерживающие давление воды). Содержание пластификаторов зависит от состава и свойств полимера и колеблется от 5 до 40%.

4. Стабилизаторы, отвердители, инициаторы.

Стабилизаторы - способствуют сохранению структуры и свойств во времени, предотвращая их старение от воздействия солнечного света, кислорода, нагрева и т. д. По своему действию делят на светостабилизаторы (производные фенолов, газовая сажа, оксид цинка) и термостабилизаторы (соли щелочных металлов ,стеарат кальция), соединения свинца (стеарат свинца)). Светостабилизаторы обладают способностью поглощать УФ свет преобразовывать тепловую энергию, что препятствует протеканию цепных реакций под воздействием УФ, приводящих к повышению хрупкости. Термостабилизаторы препятствуют термоокислительной деструкции, происходящей под воздействием температуры.

Отвердители - вещества, с помощью которых осуществляется сшивка линейных молекул олигомеров в сетчатые полимерные молекулы. (эфиры изоциановой кислоты)

Инициаторы - ускоряют процесс отверждения

Красители-органические (нигрозин, хризоидин) и минеральные (охра, сурик, белила)

Порообразователи-обеспечивают создание в материале пор (изопентан)

3.ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Особенности технологических процессов изготовления поли¬мерных материалов зависят от их состава и назначения.

В основном производство складывается из подготовки (включает сушку, помол, перемешивание), в некоторых случаях – подготовку полуфабрикатов (пресс-порошков, таблеток, дозировки и приготовления полимерных композиций, которые затем перерабатываются в изделия и обеспечивается ста-билизация их физико-механических свойств, размеров и формы.

Основными приемами переработки пластмасс являются: вальцевание, каландрирование, экструзия, прессование, литье, промазывание, про¬питка, полив, напыление, сварка, склеивание и др.

Смешение композиций - это процесс повышения однородности распределения всех ингредиентов по объему полимера иногда с до-полнительным диспергированием частиц. Смешение может быть пе-риодическим и непрерывным. Конструкция и характер работы смеси¬телей зависят от вида смешиваемых материалов (сыпучие или пасто¬образные).

Вальцевание - операция, при которой пластмасса формуется в за¬зоре между вращающимися валками. Перерабатываемая масса 2 несколько раз пропускается через зазор между валками 1 и 3 (рис.а), рав¬номерно перемешивается (рис б), затем переводится на один валок (рис в) и срезается ножом 4(рис г). На вальцах непре¬рывного действия масса не только пропускается через зазор, но движется вдоль него, а в конце про¬цесса срезается ножом в виде узкой непрерывной ленты.

Вальцы позволяют перетирать и дробить компоненты пла¬стмасс. Это обеспечивается тем, что при движении в зазоре материа¬лы сжимаются, раздавливаются и истираются, поскольку валки могут вращаться с различной окружной скоростью. Таким образом, вальцевание позволяет доброкачественно смешивать компоненты пластмасс с целью получения однородной массы. При этом полимер, как правило, переводится в вязкотекучее состояние благодаря повышению температуры при истирании. (темп. вальц.=130-150)

При многократном пропуска¬нии массы через вальцы происходит пластикация, т.е. совмещение полимера с пластификатором путем ускоренного взаимного проник¬новения.

По характеру работы вальцы бывают периодического и непрерывного действия, а по способу регулирования температуры -обогреваемые (паром или электричеством) и охлаждаемые (водой).

В зависимости от расположения в технологической цепи, валки используют для гомогенизации смеси (перед каландрированием), для охлаждения материала, для отделки поверхности материала (тиснение).

Каландрирование (для термопластич. полимеров) - процесс образования бесконечной ленты за¬данной толщины и ширины из размягченной полимерной смеси, од¬нократно пропускаемой через зазор между валками. По числу валков каландры подразделяются на двух-, трех-, четырех- и пятивалко¬вые. Валки могут распола¬гаться вертикально в линию, горизонтально в линию, Г-образно (рис.а), L-образно и Z-образно (рис. б).

Конструкции каландров различаются в основном в зависимости от вида перерабатываемой массы - резиновых смесей или термопластов. Валки каландров изготовляют из высококачественного кокильного чугуна. Рабочую поверхность валка шлифуют и полируют до зер¬кального блеска. Валки для улучшения формования обогреваются паром через внутреннюю цен¬тральную полость и периферийные каналы.

При каландрировании масса проходит через зазоры нагретых валков. При этом возникает так называемый каландровый эффект, оцениваемый разницей в прочности материала в направлении каландрирования и перпендикулярной к нему. Для устранения каландрового эффекта материалы подвергают термообработке (отжигу), пропуская их через обогреваемые печи, барабаны и т.д.

Этим способом изготавливают пленки ПВХ (безосновные, самоклеющиеся (с последующим промазыванием)), изделия для полов (линолеумы (однослойные (рис. 1 ), многослойные), синтетические ковровые материалы (на основе пленок из ПВХ - ворсолин (верх из синтетич. волокон), плитки ПВХ, полученные вырубанием из готового полотна.

Как правило, каландрирование выполняется в комплексе с вальце¬ванием в одной технологической линии.

В случае производства многослойных материалов, отдельные слои, полученные каландрированием, дублируют на специальных каландрах или многовалковых приспособлениях (кашировальных машинах). (рис. 2,3 )

Рис. 1 Схема производства однослойного линолеума методом каландрирования: бункера: 1 - ПВХ; 2 - пластификаторов; 3 - стабилизаторов;4 - пигментов; 5 - наполнителей с дозирующими весами; 6 - смесители жидких компонентов; 7 - то же, сухих компонентов; 8 - смеситель-активатор; 9 - смесительные вальцы; 10 - конвейер; 11 - стрейнер; 12 - каландр;13 - камера нагрева; 14 - охладительная камера; 15 - устройство продольной и поперечной резки; 16- намоточное устройство.

Рис. 2 Схема дублирования: а) на дублирующем каландре (1- размоточное устройство, 2- отклоняющие ролики, 3- обогреваемые барабаны,4- металлический валок,5- гуммированный валок,6- охлаждающее устройство,7- намоточное устройство); б - на дублирующе - текстильном каландре (1-размоточное устройство, 2 - обогреваемый барабан, 3 - нагревательное устройство, 4 - обрезиненный вал, 5 - тиснильный валок, 6- охлаждающее устройство, 7- намоточное устройство); в - в калибрующем зазоре каландра (1 - размоточное устройство, 2 - трехвалковый каландр, 3 - охлаждающее устройство, 4 - намоточное устройство); г - на валке каландра (1 - размоточное устройство, 2 - Г-образный каландр,3 - обрезиненный прижимной ролик, 4 - охлаждающее устройство, 5 - намоточное устройство)

Рис. 3 Схема работы кашировальной машины: 1- размоточное устройство, 2- накопитель,3- отсасывающее устройство, 4- узел нанесения клея, 5, 6- размотчики, 7 - кашировальный узел,8- гуммированные ролики, 9 - кашировальный узел, 10 - каландровый узел, 11- роликовый конвейер, 12- охлаждающее устройство, 13- устройство для обрезки кромок, 14- намоточное устройство.

Экструзией (для термопластичных полимеров) называется операция, при которой изделиям из пла¬стмасс придают определенный профиль путем продавливания нагре¬той массы через мундштук (формообразующее отверстие). Методом экструзии получают профильные (погонажные) строительные изде¬лия, трубы (рис.5 ), листы, пленки, линолеум, и многие другие Размеры поперечного сечения изделий, изготовляемых методом экс¬трузии, лежат в большом интервале: диаметр труб 5-250 мм, ширина листов и пленок 0,3-1,5 м, толщина 0,1-4 мм. Экструзионными машинами пользуются также для смешения композиций и гранули¬рования пластмасс. Применяются экструзионные машины двух ти¬пов: шнековые с одним или несколькими шнеками и шприц-машины. Наибольшее распространение нашли шнековые, или червячные, экструдеры (рис 4 ). Рабочим органом машины является винт (чер¬вяк), который осуществляет перемешивание массы и продвижение ее через профилирующую головку (дорн). В машину масса подается в виде гранул, бисера или порошка. Размягчение материала происходит за счет тепла, поступающего от обогревателей, которые устанавли¬ваются в нескольких зонах (рис. 4 ).

Рис. 4 Схема работы экструзионной машины: 1 - загрузочный бункер; 2 - шнек; 3 - головка; 4 - калибрующая насадка; 5 - тянущее устройство; 6 - дорн; 7 - фильтр.

Рис 5 . Производство труб методом экструзии: 1 - литьевая машина, 2 - калибровочная машина, 3 - охлаждающая ванна, 4 - вытяжное устройство,5 - пила, 6 - площадка для укладывания

Прессованием называют способ формования изделий в обогре¬ваемых гидравлических прессах. Различают формование в пресс-формах (рис.6) - при изготовлении изделий из пресс- порошков и плоское прессование в многоэтажных прессах - при изготовлении листовых материалов, плит и панелей. Прессование применяется преимущественно при переработке термореактивных полимерных композиций (фенопласты, аминопласты и др.).

Рис 6. Схема штампования (пресс-формования): а) загрузка пресс-материала; б) смыкание формы и прессование; в) выталкивание изделия; 1 - пресс-материал; 2 - обогреваемая матрица пресс- формы; 3- обогреваемый пуансон; 4 - ползун пресса; 5 - электрообогреватель; 6 - изделие; 7 - выталкиватель.

Для прессования строительных листовых материалов и панелей применяют многоэтажные гидравлические прессы усилием от 10 до 50 т, обогреваемые подогретой водой или паром. Прессование на многоэтажных прессах складывается из следующих операций: подготовка пакетов (пропитка (под давлением) сушка (т=80-90 для удаления воды и растворителей), обрезка, сборка), за¬грузка пресса, смыкание плит, тепловая обработка под давлением (т=135-140, р=15-16МПа), снятие давления, разгрузка. Методом плоского прессования формуют древесно-стружечные плиты, бумажные слоистые пластики, текстолиты, древесно-слоистые пластики (на основе древесного шпона), трехслойные клееные панели. В пресс-формах изготовляют детали санитарно-технического и элек¬тротехнического оборудования, детали для отделки встроенного обо¬рудования, оконные и дверные приборы, детали строительных машин и механизмов, плитки для полов алкидные или ПВХ (изготавливают из нескольких слоев пленок, полученных каландрированием, т=100-150, обладают высокой износостойкостью), отделочные панели из ПВХ (рельефные).

Промазыванием называется операция, при которой пластическая масса в виде раствора, дисперсии или расплава наносится на основа¬ние - бумагу, ткань, войлок, разравнивается, декоративно обрабаты¬вается и закрепляется. Сущность заключается в следующем: отдозированные компоненты подвергаются смешиванию в смесительных установках, а затем приготовленная полимерная масса поступает в бункер промазочной машины, и с помощью питателя наносится на тканевую основу, которая движется непрерывной лентой из рулона. Лента с полимерной массой сглаживается и калибруется по высоте с помощью калибрующих ножей и подается в тепловую камеру для размягчения полимерного слоя и лучшего сцепления его с основанием (т=260, время 7-13 мин.) (изоплен - верх ПВХ, низ-бумага, промазной ПВХ линолеум (рис 7 ).

Рис 7 . Схема производства промазного ПВХ линолеума на тканевой подоснове:

1 - смеситель для приготовления линолеумной пасты; 2 - дозатор; 3 - смеситель для предварительного перемешивания основных составляющих линолеумной пасты; 4 - краскотерка; 5 - подоснова; 6 - электроплита для подогрева подосновы; 7 - грунтовальный станок с паклями; 8 - терможелировочная камера; 9 - каландр; 10 - барабанный охладитель; 11 - станок для обрезки кромки и раскроя; 12 - рулон готового линолеума.

Пропитка состоит в окунания основы (ткани, бумаги, волокон) в пропиточный раствор с последующей сушкой. Эта операция осуще¬ствляется в пропиточных машинах вертикального и горизонтального типа. Методом пропитки получают, декоративные пленки (мочевиномеламиновые), а также полотнища на основе стеклянных, асбестовых и хлопчатобумажных тканей, из которых в дальнейшем получают текстолиты.

Литье. Различаются два вида литья: простое в формы и под дав¬лением. При простом литье жидкая композиция или расплав залива¬ются в формы (подогреваемые) и отвердевают в результате реакций полимеризации, поликонденсации. Примером служат получение органического стекла и декоративных изделий из полиметилметакрилата. Охлаждением расплава при простом литье получают некоторые простейшие изде¬лия из полиамидов

Литье под давлением применяется при изготовлении изделий из термопластов. Полимер нагревается до вязкотекучего состояния в нагревательном цилиндре литьевой машины (рис. 8 ) и плунжером впрыскивается в разъемную форму, охлаждаемую водой.

Давление, под которым впрыскивается расплав, может достигать 20 МПа. Таким способом изготовляют изделия из полистирола (плитки для стен), ПВХ, полиэтиленовые трубы (центробежное литье). Литье под давлением от¬личается быстротой цикла, при этом виде переработки операции ав¬томатизированы.

Рис 8 . Схема работы машины для литья под давлением:

а) плавление и пластификация массы; 1-поршень;2- загрузочный бункер;3- обогреватели цилиндра; 4- цилиндр; 5-разъемная форма; б) впрыскивание массы в форму и выдержка; в) размыкание формы

Формованием называют переработку листовых, пленочных, трубчатых пластмассовых заготовок с целью придания им более сложной формы и получения готовых изделии. Формование произ¬водят в основном при нагревании. К главным методам формования из листов относят штампование, пневмоформование и вакуум-формование.

При штамповании из листов вырезают заготовки, нагревают их, помещают в пресс-форму между матрицей и пуансоном и сжимают под давлением до 1 МПа. Таким путем изготовляют детали канализа¬ционных систем из винипласта, световые колпаки из оргстекла для покрытий промышленных зданий, профильные детали из текстолитов для строительных конструкций.

При пневмоформовании лист закрепляют по контуру матрицы и нагревают до слабого провисания. Затем нагретым воздухом, сжатым до 7-8 МПа, прижимают лист к поверхности матрицы. Разновидно¬стью этого способа является свободное выдувание. Таким способом получают световые колпаки, емкости, кольца из полиакрилатов, де¬тали вентиляционных систем и химически стойкой аппаратуры из поливинилхлорида.

При вакуум-формовании лист закрепляют по контуру полой фор¬мы, нагревают и создают разрежение в полости. Под влиянием атмо¬сферного давления лист прижимается к поверхности формы. Таким путем изготовляют детали санитарно-технического оборудования из ударопрочного полистирола, полиакрилатов, виниловых полимеров.

Напыление - способ нанесения на поверхность порошкообразных полимеров, которые, расплавляясь, прилипают к ней, а при охлажде¬нии образуют прочную пленку покрытия. Различают газопламенное, вихревое и псевдосжиженное напыление. При газопламенном напы¬лении порошок полимера (полиэтилен, полиамид, поливинилбутироль), проходя через пламя, расплавляется и, падая на поверхность каплями, прилипает, образуя слой нужной толщины.

Сварка и склеивание служат для соединения заготовок из пласт¬масс для получения изделий заданной формы. Сварку применяют для соединения термопластических пластмасс - полиэтилена, поливинил¬хлорида, полиизобутилена и др. По способу нагревания соединяемых концов различают сварку воздушную (нагретым воздухом), высоко¬частотную, ультразвуковую, радиационную, контактную (рис. ).

Рис.9. Сваривание пластмасс:

а - контактное ; б - с радиационным прогревом; в - горячим воздухом; г - с высокочастотным нагревом; д - фрикционное; в - ультразвуком.

Склеивание применяют для соединения как термопластичных, так и термореактивных пластмасс. В простейшем случае клеем для тер¬мопластичных пластмасс может служить органический растворитель, вызывающий набухание стыкуемых концов деталей и их слипание при сжатии. Чаще же используют специальные клеи. В зависимости от условий производства и требуемой скорости соединения приме¬няют клеи холодного и горячего отверждения.

Вспенивание - метод изготовления пористых звукотеплоизоляционных и упругих герметизирующих пластмасс. Пористая структура пластмасс получается в результате вспенивания жидких или вязкотекучих композиций под влиянием газов, выделяющихся при реакции между компонентами или при разложении специальных добавок (порофоров) от нагревания. Вспенивание веществ - стабилизаторов пены путем нагнетания или растворения в полимере газообразных и легко испаряющихся веществ.

Вспенивание может происходить в замкнутом объеме под дав¬лением и без давления, а также в открытых формах или на по¬верхности конструкции.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными представителями пластмасс, применяе¬мых для возведения несущих, ограждающих и других строительных конструкций, являются древесно-слоистые пластики и стеклопластики, полимерные бетоны. К по-лимерным материалам для ограждающих конструкции можно отнести также древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, фанеру и фанерные изделия.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) — материалы, изготавливаемые в виде листов и плит горячим прессованием пакетов древесного шпона, пропитанного полимером. Технология производства ДСП включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимером, сушку и сборку шпона в пакеты, прессование и обрезку. Шпон получают с помощью лущильных станков из распаренных кряжей березы, ольхи и бука. Толщина листов шпона в зависимости от настройки лущильного станка может колебаться от 0,5 до 2,5 мм. Ленту шпона разрезают на листы квадратной или прямоугольной формы, которые сушат в роликовых сушилках до влажности 9—12 %.

Связующим для ДСП служат резольные фенолформальдегидные или фенолокарбамидно-формальдегидные полимеры. Для пропитки используют разбавленные 28— 36%-ные или концентрированные 50—55%-ные раство¬ры полимеров. Шпон, уложенный в специальные кассеты или контейнеры, пропитывают в ваннах полимерным ра¬створом. Глубокая пропитка достигается под давлением 0,4—0,5 МПа в автоклаве. Пропитанный полимерным раствором шпон сушат в камерных или конвейерных су¬шилках при 80—90°С для удаления воды и растворите¬лей и направляют на сборку в пакеты.

Применяют несколько схем укладки листов шпона в зависимости от требуемых свойств ДСП: одинаковое расположение волокон в смежных слоях, перпендикулярное, смешанное. Существенная анизотропия свойств материала достигается при одина¬ковом расположении волокон в смежных слоях, и нао-борот, одинаковые механические свойства в разных на¬правлениях обеспечиваются при взаимно перпендику¬лярном расположении волокон. Прессуют собранные пакеты на многоэтажных гидрав¬лических прессах, обогреваемых паром при давлении 15—16 МПа и температуре 140—150 °С.

Древесно-слоистые пластики по основным физико-механическим свойствам превосходят ис¬ходную древесину и используются для изготовления не¬сущих конструкций, перегородок, опалубки.

Таблица.1 Основные физико- механические свойства древесно-слоистых пластиков

Свойства Нормы для ДСП

При смешанном расположении волокон шпона При взаимно перпендикулярном расположении волокон шпона

Плотность, кг/м3 1300 1250-1280

Влажность, %, не более 7 8

Водопоглощение за 24 часа, не более

1-3 5-15

Набухание, % объема, не более 22 -

Предел прочности, МПа:

-при сжатии вдоль волокон

-при растяжении вдоль волокон

155-160

220-260

120-125

110-140

Ударная вязкость вдоль волокон, кДж/м2 70-80 25-30

Древесностружечными плитами называют листовые материа¬лы, которые получают горячим прессованием древесных стружек, пропитанных полимером. В процессе горячего прессования струж¬ки уплотняются, а полимер из вязкотекучего состояния превра¬щается в твердое, склеивая при этом наполнитель в монолит. Древесностружечные плиты изготовляют из древесины хвойных и лиственных пород. В качестве связующего для изготовления плит применяют высококачественную карбамидную смолу. Для при¬дания ей повышенной водостойкости в стружку вводят парафино¬вую эмульсию, для большей биостойкости — антисептики (напри¬мер, пентахлорфенол), а для огнестойкости—антипирены (суль¬фат или фосфат аммония и др.).

Изготовляют древесностружечные плиты прерывным или не¬прерывным способом. По прерывному способу (рис.10 ) измель¬ченная и высушенная стружка смешивается с полимером и направляется на формовочные рамы, где подвергается холодной подпрессовке на одноэтажных прессах при давлении 5—20 кГ/см2. Затем отформованные плиты поступают на полки многоэтапного гидравлического пресса, где их прессуют под давлением до 35 кГ/см2 при температуре 160—190°. Отпрессованные плиты снимают с полок пресса и на 4—7 сут направляют на склад, где они набирают необходимую прочность. Завершается процесс из¬готовления плит обрезкой и шлифовкой. По непрерывному спо¬собу формование и горячее прессование массы производят в лен¬точном гусеничном прессе или методом выдавливания (экстру¬зии). Эта схема производства позволяет создать непрерывность потока, полностью автоматизировать весь процесс и изготавли¬вать не только сплошные плиты, но и пустотные. Плиты в процессе производства могут быть облицованы декоративными пленками, пластиком или офанерованы.

Рис. 10. Технологическая схема производства однослойных древесностружечных плит:

1—рубильная машина; 2—вибрационное сито; 3 и 5—бункера; 4 — сушила; 6— смеситель; 7 — настилочная машина; 8 — холодный пресс; 9 — загружатель; 10 — пресс горячего прессования; 11 — разгружатель; 12 — камера для выдержки плит, 13 — станок для обрезки плит

Размер плит 350х175 см при толщине 1...2,5 см (реже изготов¬ляют более толстые пустотелые плиты толщиной до 5 см). Для конструкционно-отделочных целей используют пли¬ты плотностью 600...800 кг/м3. Прочность таких плит при изгибе 12...25 МПа., плотность теплоизоляционных плит составляет250-500 кг/м3. Древесностружечные плиты легко подаются механической обработке, хорошо гвоздятся. Их применяют для устройства каркасных и щитовых стен, пе-регородок, встроенной мебели, а также для облицовки стен, потолков с целью звуко-, теплоизоляции, и особенно широко в мебельной промыш¬ленности.

Древесноволокнистые плиты представляют собой листовые ма¬териалы, состоящие из органических волокнистых наполнителей, связанных полимером путем горячего прессования. В качестве сырьевых материалов применяют древесину, камыш, кенаф и другие волокнистые растения. В зависимости от объемного веса древесноволокнистые плиты выпускают трех видов: полутвердые с объемным весом не менее 400 кг/м3, твердые—не менее 850 кг/м3 и сверхтвердые — не менее 950 кг/м3. Полутвердые и твердые плиты применяют для облицовки стен и перегородок, а сверхтвердые — большей частью используют для полов.

Технологическая схема производства твердых древесноволокнистых плит (рис.11) состоит из следующих основных опера¬ций. Древесину предварительно режут длиной до 1—1,5 м и нап¬равляют в рубильную машину для измельчения в щепу, затем очищают щепу сепаратором от случайных металлических включе-ний и направляют в бункер запаса, а из него в питающий дефибратор для пропаривания и измельчения щепы в волокна. Полу¬ченную волокнистую массу разбавляют водой и перекачивают в бассейн для смешивания с раствором феноло-формальдегидного полимера, гидрофобными добавками, антисептиками и антипиренами. Полимера вводят 4—5% от веса сухой массы. Волокнистую массу из бассейна насосом подают на длинносетчатую отливоч¬ную машину для отжима излишней воды и формования массы в непрерывную ленту. Далее через рольганг лента идет на обрез¬ной станок, где она разрезается на плиты, которые направляют в камеру акклиматизации, где плиты выдерживаются 4—7 ч при температуре 110—120°, а затем увлажняются до 7—8%. Обрезкой кромок заканчивается процесс изготовления неофактуренных плит.

При изготовлении офактуренных плит их покрывают полимер¬ными плёнками, текстурной бумагой, древесным шпоном или окрашивают мочевино-формальдегидными или строительными эмалями.

Сверхтвердые плиты выпускают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,2 м и толщиной 3—4 мм, влажностью 6—10%, водопоглощением не более 15%, пределом прочности при изгибе 500 кГ/см2, разбуханием 12%. Твердые древесноволокнистые плиты выпус¬кают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,6 м, толщиной 3—6 мм, влажностью плит 6—10%, водопоглощением не более 30%, пределом прочности при изгибе 400 кГ/см2, разбуханием не более 20 %; полутвердые плиты выпускают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,8 м, толщиной 4—8 мм, влажностью до 10%, водопоглощением не более 40%, пределом прочности при изгибе до 150 кГ/см2 и раз¬буханием не более 20%.

Рис. 11 . Схема производства древесноволокнистых плит:

1- отходы деревообработки- 2 - дровяное долготье; 3 - отходы лесораз¬работок; 4-рубильная машина; 5 -дефибратор; б—краситель; 7- эмульсия; 8-бассейн для древесного волокна; 9-отливочная машина;10 - рольганг; 11 - отжимные вальцы; 12 - разрезка отлитой массы; 13 - пресс гидравлический 20-этажный; 14- раскройплит; 15- готовые плиты

.

Стеклопластики—пластмассы, содержащие в качест¬ве упрочняющего наполнителя стекловолокнистые мате¬риалы. Высокие значения механической прочности, легкость, низкая теплопроводность и другие ценные свой¬ства определили широкое использование стеклопласти¬ков в различных строительных конструкциях. Использо¬вание легких конструкций, изготовленных на основе стек¬лопластиков, позволяет снизить массу здании в 16 раз по сравнению с кирпичными и в 8 раз по сравнению с крупнопанельными железобетонными зданиями. Стекло¬пластики легче в 1,5 раза изделий из алюминиевых сплавов, существенно превышая последние по механической прочности. Они в несколько десятков раз более стойки к ударным воздействиям, чем стекло, их прочность на из¬гиб и растяжение в 5—10 раз выше стекла, а плотность в 1,5—2 раза меньше.

Светопропускание стеклопластиков может достигать 90 % на толщину 1,5 мм, в том числе до 30 % — в ультра¬фиолетовом спектре против 0,5 % для обычного и сили¬катного стекла. Стеклопластики обладают теплопровод¬ностью в 6—10 раз более низкой, чем такие материалы, как керамика, бетон и железобетон. Для стеклопласти¬ков характерна высокая демпфирующая способность, они могут применяться в конструкциях, подвергаемых действию вибраций, они могут выдерживать длительные эксплуатаци¬онные нагрузки. Однако некоторые стеклопластики имеют склонность к старению и понижен¬ную долговечность при эксплуатации в суровых клима¬тических условиях.

Полимерным связующим стеклопластиков обычно яв¬ляются полиэфиры, реже фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы; наполнителем - тканые и нетканые стекловолокнистые материалы.

Стекловолокно изготовляют из расплавленной стек¬ломассы фильерным или штабиковым способами. Диа¬метр волокна может колебаться от 0,1 до 300 мкм. По длине волокно делится на штапельное (от 0,05 до 2-Зм) и непрерывное.

В производстве стеклопластиков получили примене¬ние ткани и сетки из стекловолокна, а также нетканые материалы в виде жгутов и холстов, обеспечивающие эффективную пропитку связующим. С целью повышения вязкости полимерного связующего, уменьшения усадки, придания отвержденным композициям необходимой же¬сткости и твердости, а также соответствующего декора¬тивного вида, наряду с волокнистыми материалами, в стеклопластики вводят инертные наполнители: каолин, маршалит, тальк, слюду и др.

В зависимости от вида и расположения стеклянных волокон в материале различают три основные группы стеклопластиков: листовой стеклопластик (плоский и вол¬нистый) на основе рубленого стекловолокна; стеклотекстолит—на основе стеклоткани; листовой стеклопластик СВАМ (стекловолокнистый анизотропный материал), на¬полнителем в котором является ориентированное стекловолокно в виде стеклошпона - тонких полотнищ одно на¬правленных стеклянных нитей, склеенных полимером.

Стеклопластики, изготовляемые на основе стеклянной ткани - (стеклотекстолиты), получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком дав¬лении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелей (внутренний слой панели из тепло¬изоляционного материала). Этот же материал применяют для ус¬тройства оболочек и других строительных конструкций.

Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порош¬кообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном (длина волокна 40-50 мм) получают по конвейерной технологии и изготовляют в виде волнистых или плоских листов на полиэфирном связующем, обладающим светопрозрачностью. Эти изделия применяют для уст¬ройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок.

На основе ориентиро¬ванных волокон получают стекловолокнистый анизо-тропный материал СВАМ. Первоначально из волокон путем склеивания формируют стеклошпон, причем волокна в нем рас¬положены параллельно. Стеклошпон просушивают на воздухе и складываю в пакеты, которые прессу¬ют на гидравлических прессах при повышенной температуре. Предел прочности листов СВАМ при растя¬жении достигает 1000 МПа, плотность мала (1,8-2 г/см3), химически стойки. Их используют преиму¬щественно для обшивок трехслойных панелей, в производстве труб и емкостей.

Трубы из пластических масс получили широкое распространение. Ряд неоспоримых преимуществ перед металлическими обеспечивает дальнейшее увеличение производства пластмассовых труб, потребность в которых, растет очень быстро, так как они находят все более широкое применение во всех отраслях промышленности и строительства. По ме¬ре увеличения производства пластических масс, применяемых для выра¬ботки труб, снижения стоимости пластмасс, а также совершенствования и упрощения технологического процесса производства труб, неуклонно растёт их количество и ассортимент. Пока еще стоимость пластмассо¬вых труб весьма высока. Однако уже сейчас можно считать равными за¬траты на изготовление пластмассовых и металлических трубопроводов, если относить затраты не к единице массы, а к пропускной способности и протяженности трубопроводов. Экономическая эффективность внедре¬ния пластмассовых трубопроводов становится совершенно очевидной, если учесть экономию на транспортирование труб, увеличение срока службы трубопровода, отсутствие расходов на систематическую, слож¬ную и дорогую окраску труб для защиты их от коррозии и атмосферных воздействий, а также расходов на ремонт и замену вышедших из строя труб.

Какие же свойства пластмассовых труб дают им преимущество перед металлическими? В первую очередь это стойкость к действию кислот и щелочей, благодаря которой пластмассовые трубопроводы особенно широко применяют на химических предприятиях, вытесняя трубопро¬воды из дорогостоящих металлов—серебра, меди, свинца, нержавею¬щей стали и др. Пластмассовые подземные трубопроводы более долго¬вечны, чем металлические, так как не подвержены электрохимической коррозии. За счет очень гладкой внутренней поверхности пластмассовых труб потеря давления при прохождений по ним жидкости примерно на 10—30% меньше, чем в новых стальных трубах, а это дает большую экономию электроэнергии. Масса этих труб значительно меньше, чем металлических, При достаточной прочности. Благодаря большой эла-стичности пластмассовых труб они не повреждаются при замерзании транспортируемой жидкости, тем более, что теплопроводность пластмасс во много раз меньше теплопроводности металла, что до известной степени предохраняет жидкость от переохлаждения. Высокая влагостой¬кость позволяет применять пластмассовые трубы без каких-либо анти¬коррозионных покрытий в среде, любой влажности. Возможность про¬изводства длинномерных труб ведет к сокращению числа соединений, что значительно упрощает и удешевляет монтаж и снижает его трудо¬емкость.

Отрицательное свойство пластмассовых труб — малая теплостой¬кость. Так, например, поливинилхлоридные трубы, обладая очень невы¬сокой температурой размягчения, не пригодны для транспортирования жидкостей с температурой выше 60° С. Другие виды пластмассовых труб могут выдерживать и более высокую температуру, но все же нельзя монтировать пластмассовое трубопроводы рядом с отопительной систе¬мой, горячими трубопроводами и аппаратами, работающими при темпе¬ратурах, близких к температуре размягчения пластмассы, из которой изготовлены трубопроводы.

Помимо труб, изготовленных целиком из пластмассы, применяют внутреннюю футеровку металлических труб пластмассой. В этом слу¬чае благодаря наличию прочной и жесткой оболочки пластмассовая тру¬ба почти полностью освобождается от механических нагрузок, а металл защищен от воздействия транспортируемых по трубам агрессивных ве¬ществ. Такие трубы могут хорошо работать при больших давлениях в большом диапазоне температур. Кроме того, они надежно защищены от случайных повреждений.

Наибольшее распространение получили у нас полиэтиленовые, по-ливинилхлоридные и стеклопластиковые трубы. Они имеют свои досто¬инства и недостатки, и применяют их в соответствии с требованиями, предъявляемыми к данному трубопроводу.

Для изготовления полиэтиленовых труб применяют полиэтилен высокой и низкой плотности. Получают их методом непрерывного вы¬давливания размягчённого полиэтилена (экструзии). Трубы отличаются большой морозостойкостью—не утрачивают гибкости до температуры —800 С, а также высокой пластичностью. Вырабатывают их диаметром 13—150 мм. Они рассчитаны на рабочее давление до 1,2 МПа. Эти тру¬бы в 9 раз легче стальных.

Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами, стойкостью к воздействию кислот и щелочей больших концентраций, различных масел и растворителей, незначительным влагопоглощением (до 0,01% после 24 ч) и хорошим сопротивлением прониканию водяных паров. Трубы, соединительные фланцы и другие детали трубопроводов из полиэтилена легко поддаются механической обработке: их можно ре¬зать, строгать, точить, сверлить, фрезеровать и сваривать. Склеивать полиэтиленовые трубы между собой и с фасонными частями нельзя, так как к поверхности полиэтилена клей не пристает. Для монтажа полиэти¬леновых трубопроводов широко применяют фитинги из легких металлов, не подвергающихся коррозии (различные сплавы алюминия).

Полиэтиленовые трубы хранят в закрытых складских помещениях, которые, учитывая стойкость полиэтилена к отрицательным температу рам, могут не отапливаться в зимний период. Не следует, однако, под¬вергать трубы большой нагрузке, особенно при длительном хранении. Трубы из чистого полиэтилена без защитной окраски сажей необходимо предохранять от воздействия солнечного света.

Для изготовления поливинилхлоридных труб применяют терми¬чески пластифицированный эмульсионный поливинилхлорид. Стойкость поливинилхлорида против химических воздействий, высокие антикорро¬зионные и электроизоляционные свойства делают его особенно ценным в качестве материала для трубопроводов различного назначения.

Степень химической стойкости поливинилхлоридных труб зависит от концентрации агрессивного вещества: как правило, она наибольшая при средней концентрации этих ^веществ. Поливинилхлорид можно счи¬тать условно стойким, если максимальное его набухание под воздей¬ствием реагента не превышает 1 %.

Трубы из поливинилхлорида, рассчитанные на рабочее давление 0,6 МПа, изготовляют внутренним диаметром (условный проход) 6— 150 мм, толщиной стенок 2-8 мм и длиной 1,5—3 м. Масса 1 м длины таких труб 0,07—5,6 кг.

Поливинилхлоридные трубы могут транспортировать под напором жидкости, нагретые до 40° С, и самотеком—до 50°С. При 600 С поливинилхлорид размягчается. Жидкости, проходящие через эти трубы, испы-тывают меньшее гидравлическое сопротивление, чем в стальных или чу¬гунных трубах (за счет гладкости внутренней поверхности трубы), по¬этому пропускная способность их примерно на 10% больше, чем новых металлических труб.

Основным сырьем для производства труб является один из распро-страненных синтетических термопластичных полимеров — поливинилхло¬рид.

В качестве стабилизаторов, препятствующих деструкции поливинил-хлоридной композиции в процессе ее обработки и повышающих стой¬кость труб в эксплуатации, применяют различные соединения свинца. Наиболее широкое применение в качестве стабилизаторов получили стеараты свинца, кадмия, кальция и бария. Стабилизаторы вводят в сырь¬евую композицию в количестве до 30%. Для облегчения переработки по¬ливинилхлоридной композиции в нее вводят не более 4% мягчителей- стеарина, парафина, стеарата кальция и других. Поливинилхлоридные трубы могут быть окрашены в различные цвета; наибольшее применение в качестве красителей имеют окиси железа (сурик, мумия, охра), дву¬окись титана, желтый крон и пигменты- алый, оранжевый молибдено¬вый и др.

Производство поливинилхлоридных труб можно разбить на пять этапов: приготовление поливинилхлоридной композиции; грануляция поливинилхлоридной композиции; процесс экструзии труб с предварительной подсушкой гранулированной композиции; калибровка и охлаж¬дение труб; резка труб.

Применяют поливинилхлоридные трубы для устройства водопроводных и канализационных сетей, для вентиляционных систем, а также в химическом производстве для транспортирования агрессивных жидко¬стей и газов.

Теплопроводность поливинилхлоридных труб примерно в 400 раз меньше, чем стальных. Благодаря этому на наружных стенках труб не образуется конденсата, что создает при эксплуатации лучшие гигиени¬ческие условия.

В отличие от полиэтиленовых поливинилхлоридные трубы обладают способностью прочно склеиваться. Это ценное свойство широко исполь¬зуют при соединении частей трубопровода между собой и с фасонными изделиями. Прочность склеенных соединений оказывается примерно в 5 раз больше, чем сварных. Склеивают трубы различными клеями, из которых чаще всего применяют 15—20%-ный раствор перхлорвинилового полимера в ацетоне .

Поливинилхлоридные трубопроводы делают также разъемными при помощи фланцев и накидных гаек. Резьбовые соединения этих труб не рекомендуются, так как резьба сильно ослабляет прочность на удар на¬резного участка.

Обрабатывать поливинилхлоридные трубы и детали можно на обыч¬ных металлообрабатывающих станках, причем следует помнить, что температура обрабатываемого участка не должна превышать 60° С, по¬этому соблюдение скорости резания, подачи и режима охлаждения обя¬зательно при обработке.

Не допускается применять поливинилхлоридные трубы в средах, содержащих ароматические углеводороды, галопроизводные углеводо¬роды жирного и ароматического рядов, кетоны и азотную кислоту кон¬центрацией выше 50%.

При монтаже трубопроводов необходимо учитывать весьма значи¬тельный температурный коэффициент линейного расширения поливи¬нилхлоридных труб (в 7 раз больший, чем стальных труб) и создавать конструкцию трубопровода, компенсирующую изменения линейных раз¬меров при колебаниях температуры (изгибы). Радиусы изгиба труб должны превышать диаметр трубы в 4—5 раз. Трубопроводы не следу¬ет нагружать дополнительными усилиями, возникающими при исполь¬зовании водоразборной и запорной арматурой, которая поэтому должна иметь самостоятельное крепление к стенам или щиткам Качество мон¬тажных работ играет очень большую роли в надежности и продолжи¬тельности эксплуатации трубопровода. Учитывая текучесть поливинилхлорида (как и некоторых других полимеров), во избежание провисания труб опоры трубопроводов необходимо располагать достаточно часто (на расстоянии 80—215 см) в зависимости от диаметра труб. В ка¬честве опор применяют хомутовое крепление с изоляцией поверхности трубы эластичной резиновой прокладкой.

Стеклопластиковые трубы изготовляют из СВАМ.

При¬меняемое стеклянное во¬локно по сравнению с ор¬ганическими волокнами имеет ряд технических преимуществ: большую прочность на разрыв, вы¬сокий модуль упругости химическую устойчивость, малую гигроскопичность, незагниваемость и огне¬стойкость. Трубы из СВАМ предпочтительнее металлических ) и других видов пластмассовых труб. Главными преимуществами их по сравнению с металлическими являют¬ся высокая коррозионная стойкость и малая масса, что особенно важно при проведении монтажных работ с трубами больших диаметров.

По сравнению со всеми другими пластмассовыми трубами, трубы из СВАМ обладают наибольшей прочностью и способностью выдерживать температуры до 150° С.

Особенно широкое применение стеклопластиковые трубы получили в нефтяной промышленности, так как они не реагируют на действие нефтепродук-тов. Однако высокая стоимость этих труб ограничивает их применение.

Изготовляют также стеклопластиковые трубы с армированием их стекловолокном вдоль оси трубы. Эти трубы имеют наружный диа¬метр 43 мм и толщину стенки 4 мм. В массе для формования труб содержится 65% стекловолокна. Предел прочности при сжатии этих труб вдоль оси до 300, при изгибе—до 600 МПа. Необходимо отметить, что прочность стеклопластиковых труб уменьшается со временем под влиянием воздей¬ствия внешней среды, переменных нагрузок и других факторов.

Фитинги- различные соединительные детали для монтажа трубо¬проводов. Обычно это короткое звено трубопровода, помещаемое в местах поворотов, переходов и разветвлений, а также служащее для сое¬динения прямолинейных звеньев труб. К фитингам относят и различные вспомогательные детали, применяемые при монтаже трубопроводов,— заглушки, колпачки, седелки, сгоны и др. Фитинги, применяе¬мые для соединений трубы одного размера, называют прямыми, а для соединения труб разного диаметра — переходными.

При монтаже пластмассовых трубопроводов метод соединения труб выбирается с уче¬том свойств полимерного материала трубы. Так, например, метод склеивания, дающий прекрасные результаты при монтаже поливинилхлоридных трубопроводов, неприменим к трубопроводам из полиэтиле¬на. Нарезка (механическая) труб в местах соединений (например, поливинилхлоридных) резко ослабляет прочность на удар нарезанного участка и потому не может быть рекомендована. Резьба, полученная при изготовлении трубы путем выдавливания, значительно прочнее нарез¬ной, так как при выдавливании сохраняется ориентация материала вдоль оси трубы, в то время как при нарезании волокна материала пере¬резают. Удобнее всего применять разъемное соединение труб, так как применение неразъемных соединений затрудняет ремонт трубопроводов.

ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для отделочных работ в строительстве широко при¬меняют плиточные, рулонные и погонажные полимерные материалы. Из плиточных и листовых материалов для отделки получили распространение декоративный бу¬мажно-слоистый пластик (ДБСП), листы и плитки из полистирола и поливинилхлорида.

Декоративные бумажно-слоистые пластики получают прессованием специальной бумаги, пропитанной термореактивными полимерами. Их поверхность может ими¬тировать ценные породы дерева или камня, быть глян-цевой или матовой, одно- и многоцветной. ДБСП выпус¬кают трех марок: А—повышенной износостойкости для отделки горизонтальных поверхностей; Б—для отделки вертикальных поверхностей и менее жестких условий эк¬сплуатации; В - для поделочных работ. Производство ДБСП включает приготовление пропитывающих рас¬творов, пропитку бумаги, сушку бумажного полотна, резку на листы и сборку пакетов, прессование при 135— 145°С и давлении 10—12 МПа, обрезку кромок. При из¬готовлении пластика для внутренних слоев применяют крафт-бумагу, для верхних - декоративную бумагу. Пе¬чатный рисунок защищает специальная покрывающая бумага «оверлей». ДБСП выпускают в виде листов дли¬ной 1000—3000 мм, шириной 600—1600 мм, толщиной 1—5 мм. Предел прочности при растяжении ДБСП со¬ставляет не менее 90 МПа вдоль листа и не менее 70 МПа поперек. После 24 ч выдержки в воде эти пока¬затели должны быть соответственно не менее 72 и 56 МПа.

Пластики хорошо обрабатываются: их можно пилить, сверлить. Толщиной до 1,6 мм крепят различными мастиками, эпоксидными клеями, более толстые листы - механическим путем.

Бумажно-слоистый пластик обладает сравнительно большой для пластмасс поверхностной твердостью и тер¬мостойкостью (выдерживает нагрев до 120°С). Основ¬ная область применения бумажно-слоистого пластика — мебель для кухонь, встроенная мебель и облицовка сто¬лярных изделий. Благодаря высокой твердости и износостойкости его применяют для облицовки стен помещений с большой интенсивностью эксплуатации (вестибюли, ко¬ридоры, аудитории), а благодаря водостойкости и гигие¬ничности - для отделки ванн, туалетов, лабораторий и т. п.

Полистирольные плитки изготовляют квадратными с размерами 100Х100Х1,25 и 150Х150Х1,35, а также прямоугольными и фризовыми. Сырьем для их производ¬ства служат эмульсионный полистирол и тонкомолотые минеральные наполнители. Плитки получают методом литья под давлением на автоматических литьевых маши¬нах. Полистирольные плитки обладают высокой паро- и водостойкостью, хорошими диэлектрическими показате¬лями и стойкостью против многих агрессивных сред. Ли¬цевая поверхность плиток бывает гладкой, глянцевой, полуматовой или равномерно окрашенной. На нелицевой стороне плиток по периметру имеются бортики и рель¬ефная сетка. Термостойкость плиток 70 °С. Применяют полистирольные плитки для облицовки внутренних стен и перегородок помещений жилых, общественных и про¬изводственных зданий. Их нельзя применять для обли¬цовки стен и перегородок из сгораемых материалов, а также в помещениях с нагревательными приборами открытого огня, в детских учреждениях и на лестничных клетках.

Наряду с плитками для индустриальной отделки стен применяют полистирольные листы размером 1400Х600 мм, толщиной 1,5—4 мм. Их изготовляют методом экструзии из ударопрочного полистирола с пределом прочности при растяжении 30—45 МПа, при изгибе 85 МПа.

Отделочные полистирольные плитки ("полиформ") изготовля¬ют из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента толщиной 8-10 мм. Панели крепят при помощи шурупов и гвоздей, используют для внутренней облицовки потолков, стен, а также для устройства передвижных перегородок и элементов интерь¬ера.

Фенолитовые плитки получают горячим прессовани¬ем из прессматериала (фенолита), состоящего из фенолоформальдегидного полимера, отвердителя и порошкооб¬разного наполнителя (каолина, слюды, талька, древес¬ной муки и др.) Применяют фенолитовые плитки для об¬лицовки стен помещений с агрессивной химической сре¬дой.

Рулонные полимерные материалы для внутренней отделки стен, потолков и встроенной мебели подразде¬ляют на пленочные, линкруст, обои

Декоративные пленочные материалы—один из на¬иболее перспективных типов полимерных материалов для внутренней отделки. Различают отделочные пленки без¬основные и на основе (бумажной, тканевой).

Пленки без основы - тонкие полимерные (главным образом поливинилхлоридные) пленки, окрашенные по всей толщине и имеющие рисунок или тиснение с лицевой стороны. Рисунок, наносимый типографским способом, может имитировать древесину различных пород, ткани, керамическую плитку и т. п. Пленка выпускается в виде рулонов длиной 10...12 м при ширине 0,5...0,75 м. С тыль¬ной стороны пленка может иметь клеевой слой из так на¬зываемого «неумирающего» клея, прикрытый специаль¬ной легкоснимающейся бумагой. Такие пленки сразу же после снятия защитной бумаги прикатываются к отделы¬ваемой поверхности.

Пленки на основе представляют собой рулонные от¬делочные материалы, в которых цветная полимерная (обычно поливинилхлоридная) пленка сдублирована с бумажной или тканевой основой. В нашей стране наи¬большее распространение получил материал «Изоплен», получаемый нанесением цветной поливинилхлоридной пасты на бумажную основу, с последующим тиснением полимерного слоя. Толщина образующейся полимерной пленки 0,1...0,5 мм. Такие пленки применяют для отделки стен, как и обычные обои, но с учетом их повышенной влагостойкости и прочности к механическим воздейст-виям.

Линкруст - рулонный отделочный материал, состо¬ящий из бумажной подосновы, покрытой слоем пасты из глифталевого полимера или поливинилхлорида. Поверх¬ность линкруста рифленая. После наклейки на стены лин¬круст можно окрашивать масляной или синтетической краской.

Влагостойкие (моющиеся) обои являются разно¬видностью рулонных отделочных материалов. Это обыч¬ные обои, лицевая сторона которых покрыта тонким сло¬ем поливинилацетатной эмульсии. Такие обои можно про¬тирать влажной тряпкой и периодически мыть теплой водой.

Виниловые обои представляют собой бумажную основу с виниловым покрытием различной плотности, придающим обоям прочность и влагостойкость.

Плотные и эластичные виниловые обои хорошо моются и чистятся, на солнце долго не выцветают.

Применяются виниловые обои, как правило, в помещениях с повышенными гигиеническими требованиями - столовых, кухнях, туалетных и ванных комнатах, прихожих

Cреди виниловых обоев можно выделить 3 основные категории, различающиеся между собой способом изготовления, плотностью, внешним видом и стоимостью:

• вспененный винил;

• плоский винил.

В категории "плоский винил" выделяют две группы обоев, различающиеся по технологии изготовления:

• виниловые обои без тиснения;

• виниловые обои с горячим тиснением ("шелкография");

• "кухонный" винил.

Вспененный винил - обои достаточно толстые. Внешняя поверхность имеет ярко выраженный рельеф. Изготавливаются путем нанесения виниловой массы на бумажную основу методом трафаретной печати, затем полотно проходит тепловую обработку в печи, где наполнитель виниловой массы - газ - испаряется, обеспечивая процесс порообразования (винил "вспенивается").

Плоский винил - в качестве основы для производства обоев используется винилизированная бумага, т.е. бумага с равномерно нанесенным виниловым слоем. Рисунок печатается на верхнем виниловом слое. Для производства "шелкографии" используется дополнительная технологическая процедура - горячее тиснение.

"Кухонный винил" - в качестве основы используется винилизированная бумага. На виниловом слое печатается рисунок, и наносятся специальные вещества - ингибиторы (вещества, препятствующие вспениванию). Полотно подается в печь, где виниловый слой равномерно увеличивается в объеме за исключением тех участков, на которые нанесены ингибиторы.

Акриловые обои являются аналогом виниловых вспененных обоев, но на бумагу наносится не виниловая, а акриловая эмульсия капельным способом. Эти обои обычно имеют текстуру в виде широких мазков или множества капель. Такие обои несколько дешевле виниловых.

Стеновые панели из МДФ (мелко дисперсные фракции) представляют собой плиту, полученную сухим прессованием деревянной пыли под действием высокой температуры и давления (без использования эпоксидной смолы и фенола, которые вредны для здоровья человека). Древесное волокно (пыль) является продуктом размола технологической щепы по ГОСТ 15815-83.9. Связующим звеном при этом является лигнин (природный полимер, содержится в клетках растений, вызывает их одревеснение), который выделяется при нагревании древесины. МДФ - аббревиатура словосочетания "мелкодисперсные фракции".

Особенностью стеновых панелей является форма боковых кромок: одна из них выполняется в виде гребня, другая - паза, (наподобие обычной выгонки), что позволяет плотно стыковать панели. Крепятся стеновые панели на обрешетку при помощи специальных скоб, которые обеспечивают скрытое крепление панелей между собой. При работе с панелями не требуются специальные инструменты и оборудование - для монтажа стеновых панелей необходимы лишь деревянные бруски, степлер, гвозди, сами панели с аксессуарами (погонажем); не требуется подготовка или специальная квалификация монтажника - работа с ними под силу даже непрофессионалу, тому, кто никогда не был связан со строительными работами

При сборке панелей отпадает необходимость подготовки черновой стены (обдирка обоев, краски), возможно расположение за обшивкой коммуникаций. (электрические сети вентиляция).

Панели МДФ легко подвергаются различным столярным операциям: пиление, сверление. Стеновые панели обеспечивают высокое звукопоглощение и теплоизоляцию, хорошие гигиенические характеристики, с помощью стеновых панелей можно создать абсолютно любой интерьер. Огромное число декоров открывает широкие возможности для создания престижных интерьеров - комбинируя различные оттенки, можно добиться стильных результатов. Красота и эстетичность, надежность и практичность, а также наличие гигиенического и пожарного сертификатов делают стеновые панели наиболее привлекательным отделочным материалом. Кроме того, необходимо отметить легкость транспортировки и доставки к месту проведения работ (один человек легко может пронести упаковку стеновых панелей по узким лестничным пролетам на любой этаж); быстроту замены поврежденных панелей. Стеновые панели на основе МДФ можно использовать при отделке стен, потолков, ниш, лестничных проемов, мансард любых помещений: кухонь и коридоров; офисов; баров, кафе и ресторанов; молодежных клубов и танцевальных залов; медицинских учреждений и т.д.

Иногда, определение МДФ применяется к материалам, полученным пропиткой и дальнейшим прессованием древесных волокон, т. е. по сути речь идет о ДВП.

Пластиковые стеновые панели и пластиковая вагонка представляют собой изделия из поливинилхлоридов с применением различных химических добавок, обеспечивающих пластичность и относительную термостойкость изделий.

Основными преимуществами пластиковых панелей для потребителей являются:

- 100 % влагостойкость,

- устойчивость к гниению,

- негорючесть,

- относительная легкость монтажа (не требуются специальные навыки и приспособления)

- удобство в уходе (легко моются),

- относительная дешевизна

Отрицательным свойством пластиковых панелей является то, что на стены нельзя вешать груз более 1,5 кг, а для грузов весом до 5 кг крепление предусматривается заранее и производится не на поверхность пластиковой панели / вагонки, а сквозное, к стене. Пластиковые панели и вагонка рассчитаны на применение при температурах от +300 до -300С.

Чаще всего пластиковые панели и вагонка используются для внутренней отделки торговых залов магазинов, павильонов; санузлов и ванных комнат; нежилых помещений (склады, хранилища) и т. д.

Различают матовые и глянцевые пластиковые панели. Глянец достигается нанесением на поверхность специального лака. Панели могут быть шовные и бесшовные. Шовные пластиковые панели образуют зазоры, что предусмотрено их декором, а боковые поверхности имеют скругленную форму.

Наиболее распространены белые и цветные пластиковые панели длиной 2700 мм, шириной 250 мм, толщиной 10 мм (классический вариант). «Классическая» вагонка имеет длину 3000 мм или 6000 мм, ширину 100 мм, толщину 10 мм и белый цвет. В отличие от пластиковых панелей вагонка только матовая. (экзопан –толщина 8 мм)

Панели и вагонка монтируются одинаковым способом: как непосредственно или на обрешетку с помощью шурупов, скоб, гвоздиков, «жидких гвоздей» или клея.

Обязательное условие для монтажа – это наличие планок, иначе их называют молдинги, погонаж, профили или аксессуары.

Пространство между панелями и стеной возможно заполнять тепло и звукоизоляционными материалами, но даже без дополнительной изоляции обшивка панелями способствует снижению уровня шума в помещении.

Монтаж начинается с закрепления на стене или обрешетке начальной планки.

Если пластиковые панели будут укладываться перпендикулярно полу по всей высоте стены, то начальная планка крепится горизонтально на уровне пола. В начальную планку перпендикулярно полу вставляют панель. Шурупы, скобы и пр. крепят на участок панели под лицевой поверхностью рядом с ребром, каждая последующая панели стыкуется с предыдущей и закрывает место крепления панели к стене или обрешетке. По необходимости используются Н-планки и углы, по верхнему краю панелей ставится потолочный плинтус.

Сайдинг (виниловая вагонка) -твердое покрытие, изготовленное из поливинилхлорида, в виде панелей с замком защелкой и кромкой для гвоздей, которые легко скрепляются в секции любых размеров. Панели сайдинга долговечны, морозостойки, атмосферостойки, не отходят друг от друга, не требуют подкрашивания. Материал не стареет, не выгорает, сохраняет свои характеристики в широком диапазоне температур. При действии огня плавятся, ослабляя действие огня на конструктивные элементы. Строительство с применением сайдинга требует меньше времени и обеспечивает получение долговечных конструкций. Применяется для отделки и утепления старых и новых зданий.

Гипсовинил - это гипсокартон с виниловым покрытием. Гипсовиниловую панель не нужно оклеивать обоями или окрашивать. Она является стеновой панелью, готовой для монтажа. В отличие от стандартной технологии работы с гипсокартоном, гипсовинил не требует дополнительных "грязных" работ: проклейки швов, шпатлевки, выравнивания и т.д.

Панель прижимается к стальному каркасу соединительным профилем, который одновременно выполняет декоративную функцию, закрывая стыки между панелями. После установки стеновую панель, при необходимости, можно легко снять, а затем установить на прежнее место. (в случае повреждения плиты, либо переноса места розеток).

Гипсовинил очень практичен. Поверхность винилового покрытия устойчива к истиранию, обладает высокими показателями цветостойкости, легко моется не только бытовыми моющими средствами, но также и низкоконцентрированными растворителями. За съемными панелями облицовки легко провести дополнительную проводку или внести изменения в конфигурацию внутренних сетей (возможность прокладки скрытых сетей).

Гипсовинил отвечает всем необходимым экологическим требованиям, предъявляемым к современным материалам. Гипсовинил не огнеопасен, представлен в широкой цветовой гамме, имеет разнообразные фактуры его можно использовать для отделки стен в общих коридорах, холлах и фойе.

Погонажные архитектурно-строительные изделия — длинномерные материалы разнообразных профилей: плинтусы, рейки, поручни для лестниц, раскладки для крепления листовых материалов, нащельники и т. п. Использование полимерных погонажных из¬делий имеет большое значение в современном индуст¬риальном строительстве. Это так называемая малая ин-дустриализация. Например, поручни из пластифициро¬ванной поливинилхлоридной композиции поступают на стройку в виде бухт. Для укрепления на металлических перилах поручень достаточно нагреть в воде при 50...70 °С до размягчения и посадить на металлические пери¬ла. После остывания поручень плотно охватывает металлическую основу; никаких дополнительных операций (окраски, крепления) не требуется. Без раскладок и нащельников невозможно эффективное использование лис¬товых отделочных материалов.

Применение полимерных погонажных изделий эконо¬мит большое количество древесины, так как большинство этих изделий раньше изготовляли из древесины, более 50 % которой из-за сложной конфигурации изделий пре-вращалось в стружку.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛОВ

Среди различных видов материалов для покрытий по¬лов полимерные материалы в наибольшей степени удов¬летворяют всему комплексу требований к подобным ма¬териалам. Они износостойки, красивы, гигиеничны и тех¬нологичны — затраты времени и труда на устройство по¬крытия пола из полимерных материалов значительно (в 5...10 раз) ниже, чем из традиционных материалов (до¬сок, паркета).

Полимерные материалы для полов могут быть как заводского изготовления — рулонные и плиточные, так и непосредственного изготовления на строительстве — мастичные бесшовные полы. В жилищном строительстве широкое распространение получили рулонные и плиточ¬ные материалы. Мастичные покрытия полов применяют обычно в условиях сильных агрессивных воздействий.

Рулонные материалы для полов - это разнообраз¬ные виды линолеума (поливинилхлоридный, алкидный, коллоксилиновый). Впервые линолеум появился в конце XIX в. и представлял собой тогда джутовую ткань, по¬крытую слоем пластической массы на основе высыхаю¬щих растительных масел и пробковой муки (отсюда по¬шло название линолеум - linum - лен, полотно и oleum - масло).

В современном строительстве наибольшее применение находит поливинилхлоридный линолеум. Выпускают раз¬личные виды такого линолеума: безосновный (одно- и многослойный) и на тканевой и теплозвукоизоляционной подоснове (войлочной или пористой полимерной). Последний вид линолеума наиболее эффективен, так как позволяет производить настилку полов непосредственно на поверхность бетонного перекрытия без устройства спе-циальных тепло- и звукоизоляционных прослоек. Много¬слойный линолеум отличается от однослойного тем, что нижний подстилающий слой линолеума содержит боль¬шое количество наполнителя, а в верхнем преобладает поливинилхлорид, что придает ему большую износостойкость; при этом общий расход полимера снижается.

Линолеум выпускают в виде рулонов шириной 120... 160 см и длиной не менее 12 м. Толщина различных ви¬дов линолеума находится в пределах 1,2...6 мм.

К основанию пола линолеум крепится с помощью спе¬циальных приклеивающих мастик. От правильности на¬стилки линолеума во многом зависит его долговечность. Это положение относится и ко всем остальным полимер¬ным материалам - только при строгом соблюдении пра¬вил монтажа и эксплуатации пластмассы в полной мере проявляют свои положительные свойства. Наиболее эффективный метод применения линолеума - изготовление на заводе с помощью сварки полотнищ линолеума размером «на комнату». Этот метод применим при массо¬вом строительстве типовых зданий.

Линолеумы изготовляют тремя способами каландровым, промазным и экструзионным.

Линолеумы без подосновы формуют каландровым и экструзионным способами. При каландровом способе по¬сле смешивания компонентов (т=60-80 0 С) производится пластификация массы переработкой на вальцах (т=130-150) и последующее фор¬мование полотна на каландрах. При производстве многослойного линолеума получают пленки различного наполнения и окраски, которые затем дублируют (склеивают) на специальных барабанных прессах, где развивают усилие 0,3—1,5 МПа и температуру до 170°С. При экструзионном способе линолеумная масса нагревается, пластифицируется и непрерывно выдавливается сквозь формующую головку экструдера.

Промазной метод используют в производстве линолеумов на подоснове. При этом методе линолеумную пасту наносят на движущуюся подоснову с последующей тер¬мообработкой (желированием) в камерах и уплотнени¬ем на каландре. Если при каландровом и экструзионном способах используют в основном суспензионный поливинилхлорид, то при промазном - эмульси¬онный, способный к пастообразованию. В качестве под¬основы наиболее часто применяют льняные, джутовые и кенафные ткани, стеклоткань. Теплоизоляционной и звукопоглощаю¬щей подосновой являются войлок и другие волокнистые материалы.

Классификация ПВХ линолеума на основе стекловолокна

Бытовой линолеум из ПВХ

Это многослойное покрытие. Его основой является стекловолокно. С лицевой стороны стекловолокно пропитывается пастой ПВХ, поверх наносят, так называемый "холстовый" слой ПВХ (ПВХ другого состава), на котором печатается рисунок, который закрепляется на поверхности прозрачным ПВХ - слоем износа.

С тыльной стороны линолеума наносят подложку. (Она может быть джутовой, тканевой, полиэстровой или вспененного ПВХ.) Разница подложек заключается в их различном расширении при нагреве. Поэтому самой оптимальной подложкой является вспененный ПВХ, позволяющая избежать деформации поверхности при нагреве (его температурное расширение такое же, как у верхнего слоя.)

Наносят такую подложку двумя способами - химическим и механическим. Эти разные способы определяют цену и некоторые свойства напольного покрытия. При химическом способе структура ячеек подложки получается замкнутой. И если на такой линолеум поставить очень тяжелый предмет, она нарушается и на поверхности всегда остается вмятина. При механическом способе ячейки - сообщающиеся. Тяжесть только выдавит воздух из одних в другие, что позволит покрытию в дальнейшем восстановить прежний объем

Бытовой линолеум - это мягкий материал, обладающий стойкостью к бытовым химикатам, не содержащим растворителей. Он антистатичен и не притягивает пыль, устойчив к прямому солнечному свету.

Применим в любых жилых помещениях независимо от интенсивности хождения - в спальнях, прихожих, детских комнатах, гостиных, кухнях.

Полукоммерческий линолеум

Производится аналогично. Отличия: при печати на поверхность дополнительно наносятся мелкие разноцветные частички ПВХ для придания рельефа и оригинального вида.

Защитный слой полукоммерческого линолеума состоит из трех слоев поливинилхлорида и слоя полиуретана. С тыльной стороны линолеум имеет подложку из вспененного ПВХ, нанесенного обязательно механическим способом (структура ячеек обязательно сообщающаяся). Таким образом получается материал, мягкий и гибкий как бытовой линолеум, и износостойкий как коммерческий.

Линолеум антистатичен, хорошо сопротивляется воздействию временных сосредоточенных нагрузок (от роликовых колес, жесткой подошвы обуви). Благодаря структуре подложки, после воздействия сильных нагрузок материал восстанавливает прежний объем. Кроме того, мягкая подложка уменьшает нагрузку на позвоночник и суставы ног человека и амортизирует при ходьбе.

Линолеум устойчив к бытовым химикатам (кроме растворителей) и прямому солнечному свету. Обладает хорошей теплопроводностью и теплостойкостью, что позволяет стелить его на обогреваемые полы.

Применяется в помещениях со средней интенсивностью хождения - офисы, конструкторские бюро, кабинеты врачей, парикмахерские, дома быта, небольшие магазины, гостиницы и гостиничные номера, студии.

Коммерческий гетерогенный линолеум

Основой полотна является тонкое стекловолокно, на которое с лицевой стороны нанесен тонкий износостойкий слой пигментированного чистого ПВХ. Иногда защитный слой делают рифленым или добавляют в него гранулы карборундома, чтобы повысить сопротивление трению. Большую износоустойчивость линолеуму придает полиуретановое покрытие, которое даже в аэропортах истирается только года через три.

С обратной стороны на стекловолокно механическим способом нанесена вспененная ПВХ - подложка, придающая линолеуму эластичность. Материал имеет однородную окраску, проходящую через всю толщину верхнего слоя. Поэтому он не меняет цвета при истирании или воздействии прямого солнечного света. Благодаря крапчатому и рельефному рисунку линолеум декорирует небольшие неровности пола. Линолеум обладает электрическим сопротивлением, устойчивостью к огню, влаге, бензину, белому спирту, разбавленным кислотам и щелочам. Под воздействием ацетона и других растворителей поверхность покрытия может разрушаться.

Применение: помещения с повышенными требованиями против скольжения, с высокой интенсивностью хождения (в крупных офисах, магазинах, аэровокзалах, ресторанах, а также в промышленных помещениях с интенсивной нагрузкой).

Коммерческий гомогенный линолеум

Линолеум производится из однородного (гомогенного) по структуре поливинилхлорида разной степени чистоты. Чистота материала зависит от количества добавленных красителей и пластификаторов: чем их больше, тем ниже прочность покрытия. А коммерческий линолеум должен быть очень прочный. Поэтому в производстве такого материала большую роль играет обжиг. При термической обработке в печах материал становится жестким, излишки пластификаторов и других добавок "выпариваются".

Красители и гранулы карборундома, добавляемые в материал, равномерно распределяются по всей его поверхности и толщине. Специального защитного слоя и подложки у такого линолеума нет. Для большей износоустойчивости иногда его покрывают полиуретаном.

При слабой эластичности материал устойчив к огню и влаге, обладает хорошим электрическим сопротивлением. Это позволяет применять его во влажных помещениях. Покрытие не выцветает от прямого солнечного света и не боится высокой точечной нагрузки (женских каблучков, например).

Покрытие устойчиво к воздействию щелочи, но разрушается от веществ, содержащих растворители. Применение: общественные помещения с высокой интенсивностью хождения: универмаги, школы, больницы, детские сады, спортивные комплексы.

Искусственный ковролин состоит из синтетических волокон: нейлона (полиамида), акрила, полиэстера, полипропилена (олефина). Основа - синтетический джут.

По способу изготовления различают три типа ковролина: тканый, иглопрошивной (тафтинговый) и иглопробивной (под "валенок").

Самый надежный – тканый ковролин. Его нити переплетены с джутовой основой. При изготовлении иглопрошивных (тафтинговых) ковровых покрытий пучки нитей закрепляют в ячейках основы специальным клеем, поэтому они не боятся воды и грязи. При производстве иглопробивного ковролина синтетическую массу раскатывают на поверхности основы и "взбивают" иголками. Иглопробивной ковролин напоминает фетр или самую практичную национальную зимнюю обувь России - валенки (по этой причине, его называют "валенком"). По мнению специалистов, иглопробивной ковролин, как правило, более прочный, чем тафтинговый.

Одна из основных характеристик тканых и тафтинговых покрытий - плотность. Ковролин может иметь плотность от 360 до 3700 г/кв.м. Чем этот показатель выше, тем лучше. Если для укладки полов в спальных комнатах вполне подойдет ковролин с небольшой плотностью (мягкий и пушистый), то для прихожей нужно выбирать ковролин с высокой плотностью и минимальным по высоте ворсом. Срок службы ковролина от 5 до 15 лет.

Резиновый линолеум — релин, изготовляют много¬слойным. Для верхнего слоя используют цветную рези¬ну, для нижнего — обычно смесь старой дробленой ре¬зины и битума. Релин выпускают также на теплозвуко - изолирующей подоснове и поставляют в виде ковров размером на комнату.

Технологический процесс производства релина вклю¬чает дробление изношенной резины, изготовление ниж¬него и верхнего слоев, их дублирование и вулканизацию. При получении нижнего слоя дробленая резина смеши¬вается с битумом и перемешивается при 150 °С. В пластичную битумнорезиновую смесь вво¬дят серу, и она приобретает неплавкое и нерастворимое эластичное состояние. Полученные пластины битумно-резиновой массы подвергают каландрированию. Для высо¬кокачественного релина нижний слой вырабатывают из смеси каучука, дробленой резины и наполнителей без битума. Верхний слой релина получают из смеси измель¬ченного синтетического каучука с наполнителями, кра¬сителями и другими добавками, которая подвергается термопластификации, т.е. нагреву при 130—140°С с од¬новременным воздействием давления 0,3— 0,4 МПа. Полученную смесь вальцуют и подают на фор¬мование. Последний этап производства релина — дуб¬лирование слоев с одновременной вулканизацией кау¬чука.

Для резинового линолеума характерны высокая водо- и химическая стойкость, звукопоглощаемость. Релин с пористой основой можно укладывать непосредственно на железобетонное основание без утепляющего и звуко-изолирующего слоев.

Плиточные материалы для полов являются менее полимероемкими, чем рулонные, и позволяют устраивать покрытия, различные по цвету и рисунку, легко ремон¬тируются. Вместе с тем, покрытия полов из плиток име¬ют большое количество швов, снижающих их долговеч¬ность. Плиточные покрытия менее гигиеничны и более трудоемки по сравнению с покрытиями из рулонных ма-териалов

Из пластмассовых плиток для полов основные—поливинилхлоридные и кумароновые. Связующим кумароновых плиток служит инден-кумароновый полимер. Тех¬нология получения плиток близка к технологии изготов¬ления линолеумов. После каландрирования полотно раз¬резают на полосы и подают на пресс для вырубки плиток. Плитки можно вырубать также из выбракованных кусков линолеума. Форма плиток квадратная или прямоуголь-ная, размеры 300Х300, 200Х200, 300Х150, 200Х100 мм, толщина 1,5; 2 и 3 мм. Истираемость их 0,04—0,08 i/см2, водопоглощение за 24 ч не более 1 %. Основной недоста¬ток кумароновых плиток - повышенная хрупкость. Поливинилхлоридную и кумароновую плитку не реко¬мендуется применять в помещениях с повышенными теп¬ловым и влажностным режимами эксплуатации и при возможном воздействии масел, жиров и абразивных ма¬териалов.

Методом высечки из кусков релина или горячим прес¬сованием получают резиновые плитки. Применяют их так же, как и релин, в помещениях с повышенной влаж¬ностью и химически агрессивными средами.

Наливные полы - полимерные самовыравнивающиеся финишные покрытия преимущественно на основе полиуретановых или эпоксидных композиций.

Устройство полов включает:

- подготовку поверхности основания: ликвидацию неровностей и загрязнений, заделывание трещин. Целью данного процесса является удаление наиболее слабого слоя бетона и обнажение заполнителя. В результате увеличивается площадь сцепления полимерного покрытия с основанием. Подготовка поверхности осуществляется путем дробеструйной обработки, фрезерования поверхности ударно-фрезерными машинами, а также шлифования мозаично-шлифовальными машинами. Для того, чтобы обеспечить получение качественного покрытия необходимо, чтобы бетон основания удовлетворял следующим характеристикам: возраст бетона должен быть не менее 28 суток и обеспечена его проектная несущая способность; влажность бетона основания не должна превышать 4% для предотвращения конденсации влаги при повышении температуры под покрытием, что приведет к его отслоению; необходимо наличие гидроизоляции под бетонным основанием, так как при ее отсутствии существует опасность отслоения покрытия из-за осмотического давления воды.

- обеспыливание поверхности с целью обеспечения адгезии покрытия к основанию;

- пропитка основания полимерным грунтовочным составом для связывания слабого слоя бетона и лучшей адгезии;

- устройство чернового слоя с целью ликвидации неровностей основания;

- шлифовка чернового слоя и очистка его от пыли;

- устройство финишного слоя полимерного покрытия.

При нанесении покрытия необходимо поддерживать температурный режим в помещении (температура в момент устройства от +10 до +300 С) с целью обеспечения оптимальных условий для протекания процесса полимеризации и равномерного распределения материала по поверхности, причем необходимо избегать резких перепадов температуры, что может привести к ухудшению растекаемости и, как следствие, увеличению расхода материала.

Существуют следующие варианты устройства наливных полов:

-тонкослойные покрытия, наносимые валиком. Устраивают с целью обеспыливания поверхности. Отверждаются влагой воздуха.

- двухкомпонентные (собственно наливные полы). Применяют в случае повышенных требований к износу основания. Смола смешивается с отвердителем, выливается на загрунтованную поверхность и распределяется шпателем, затем прокатывается игольчатым валиком для удаления воздуха.

-высоконаполненные: смола наносится на загрунтованную поверхность, затем присыпается песком, не прилипшие частицы удаляются пылесосом, затем наносят запечатывающий слой смолы. Такие покрытия обеспечивают перекрытие неровностей основания, а также выдерживают значительные механические нагрузки.

Преимущества полимерных наливных полов:

- бесшовность (нет условий для проникновения микроорганизмов и воды к бетону, разрушающих его);

- химическая стойкость;

- чистота;

- декоративность (возможно получать покрытия широкой цветовой гаммы);

- возможность получать покрытия с различными свойствами: гладкие, шероховатые, диэлектрические, антистатические и т. д.;

- легкость ремонта;

- долговечность;

-высокая прочность, стойкость к ударным нагрузкам, износостойкость;

- безвредность в эксплуатации.

Области применения наливных полов:

- мясокомбинаты;

-пищевые комбинаты;

-медицинские учреждения;

-компьютерные предприятия;

-спорткомплексы;

-склады.

Несмотря на очевидные преимущества наливных полов их применение ограничено в связи с высокими первоначальными затратами на их устройство.

ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ.

Из полимерных материалов для гидроизоляции осо¬бенно широкое применение получили пленки, мастики, лаки и краски.

К пленочным относят рулонные материалы толщиной до 1 мм, получаемые из полимеров путем экструзии, ме¬ханического, пневмомеханического вытягивания и други¬ми методами.

Для гидроизоляции используются в ос¬новном полиэтиленовые, полипропиленовые и поливинилхлоридные пленки. Полимерные пленочные материалы отличаются малой массой(0,9г/см3), химической стой¬костью, прочностью (25-30Мпа), водонепроницаемостью, рабочий интервал температур—60-+80, водопоглощение за 24 ч 0,01-0,2%.

Полимерные пленки применяют в качестве противофильтрационных экранов плотин, для устройства водонепроницаемых покрытий резервуаров, водохра-нилищ и оросительных каналов, для подземной гидроизоляции зданий и сооружений, про¬тивокоррозионной защиты трубопроводов, предотвраще¬ния высыхания твердеющего бетона, облицовки опалубки и др. Пленки можно приклеивать мастиками и клеями к бетону, камню, металлу и дереву. Являясь химически стойкими, они защищают эти материалы от агрессивных воздействий.

Гидроизоляционные мастики - высоковязкие композиции на основе полимерного компонента со значительным содержанием наполнителя, способные образовывать покрытия с гладкой поверхностью, заполнять поры, щели с целью обеспечения герметичности. Изготовляют на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Широ¬кое применение получили битумно-полимерные мастики, для которых в качестве полимерного компонента исполь¬зуют различные растворы или водные дисперсии каучуков. Как гидроизоляционные используют также полиэтиленобитумную, битумно-фурановые, эпоксиднокаменноугольные и эпоксидно-битумные мастики.

Окрасочные гидроизоляционные составы на основе синтетических полимеров включают хлоркаучуковые, полиизобутиленовые, алкидные, полиуретановые, эпоксидные.

Хлоркаучуковые - стойки к воздействию кислот и щелочей, но нестойки к воздействию растительных и животным жирам, обладают повышенной эластичностью, стойкостью к атмосферным воздействиям. Применяется: для окраски поверхностей, на которые воздействуют минеральные масла и бензин, в помещениях для хранения продуктов.

Кремнийорганические - инертность по отношению к различным материалам, диапазон температур - 100-350, атмосферостойкость, хорошие диэлектрические свойства.

Для улучшения сцепления гидроизоляционных покрытий с защищаемыми материалами последние обрабатывают грунтовочными составами (праймерами), состоящими из разжиженного полимерного связующего без наполнителей и пигментов.

Герметики- материалы, обеспечивающие влаго- и воздухонепроницаемость стыковых сопряжений строительных конструкций. В зависимости от состояния, в котором герметизирующие материалы вводятся в шов, они подразделяются на мастичные, погонажные и оклеечные.

Мастичные делятся на 3 группы:

1-нетвердеющие мастики на основе полиизобутилена: работают в конструкции в том состоянии, в каком уложены

2-эластомеры холодного отверждения: силиконовые, бутилкаучуковые - после введения их в пастообразном состоянии в стык под влиянием отверждающих (вулканизирующих) добавок при температуре окружающей среды они переходят в эластичное резиноподобное состояние.

3-битумно-полимерные применяются в горячем виде. Эластичность достигается комбинацией битумов с эластомерами (каучуки). Дешевые, имеют высокие адгезионные свойства.

Погонажные герметики - это, как правило, пористые или пустотелые элементы, выполненные в виде жгутов различного поперечного сечения (пороизол, гернит и др.). Использование этих герметиков, изготовляемых из раз¬личных резиновых смесей, оказывается эффективным при определенном (не менее 30—50 % диаметра) об¬жатии их в стыках. Необходим постоянный контроль за операциями подготовки швов к герметизации и за качеством самой герметизации: кромки панелей в местах укладки герметика должны быть очищены от раствора или загрязнения, степень обжатия упругих прокладок по всей длине шва, а так же плотность приклеивания прокладок к бетонным кромкам панелей должны быть постоянными.

Пороизол - эластичные пористые жгуты, изготовленные из крош¬ки отработанной резины, мягчителя, порообразователя и антисепти¬ка. Применяют для герметизации вертикальных и горизонтальных швов панелей наружных стен, а также для герметизации зазоров ме¬жду оконными коробками и примыкающих к ним панелей наружных стен. Пороизол выпускают в виде прямоугольного сечения размером 30х40 мм и 40х40 мм и жгутов диаметром 10-60 мм.

Гернит - пористая эластичная прокладка в виде жгута с водоне¬проницаемой пленкой на поверхности. Его изготовляют на основе негорючего полихлоропренового каучука, хорошо сопротивляюще¬гося атмосферным воздействиям. Прокладки из гернита выпускают длиной 3 м и диаметром 20, 40 и 60 мм. Плотная наружная оболочка обеспечивает водонепроницаемость гернита: его водопоглощение за 48 ч не превышает 0,4%. Гернит более долговечен, чем пороизол, к тому же он обладает и большим относительным удлинением.

В настоящее время получил распространение новый вид герметиков - монтажные пены. Это олигомеры, насыщенные газом и отверждаемые на воздухе. Они упакованы в баллончики, при нажатии на клапаны которых выходит газонасыщенный, олигомер, вспени¬вающийся и отверждаемый на воздухе. Это позволяет обеспечить не только гидроизоляцию, но и теплоизоляцию шва. Широкое распро¬странение получил пенополиуретановый герметик Рипор - 6Т НД.

Оклеечные (рулонные) герметики представляют со¬бой полосы из стеклоткани с нанесенным на них герме¬тизирующим слоем мастики.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПЛАСТМАССЫ-

Материалы, большую часть которых занимает воздух

Ячеистые пластмассы в зависимости от характера пор подразделяются на пено- и поропласты. Пенопласты имеют преимущественно закрытые, не сообщающиеся между собой поры. В поропластах перегородки между отдельными ячейками нарушены и полости сообщаются между собой; встречаются материалы со смешанной структурой. Для теплоизоляции лучше применять пенопласты, а поропласты с сообщающимися между собой ячейками целесообразно применять как звукопоглощаю¬щий материал. Наиболее широкое применение в индуст¬риальном строительстве получили пенополистирол, пенополинивилхлорид, пенополиуретан, пенопласты на осно¬ве фенолформальдегидных смол и мипора.

Номенклатура теплоизоляционных изделий на основе газона¬полненных пластмасс представлена в основном плитами, сегмента¬ми, скорлупами, полусферами, блоками, пластинами и трехслойны¬ми панелями.

Выбор технологии пенопластов в значительной мере определяется исходным сырьем. Так, термопластичные пластмассы, получаемые в основном на основе полимеризационных полимеров, можно перерабатывать в пенопласт по прессовому методу- пенополистирол, пенополивинилхлорид, и по беспрессовому - пенополистирол из предварительно вспененных гранул, омоноличенных при нагревании.

Термореактивные пластмассы на основе поликонденсационных полимеров перерабатывают в пенопласты беспрессовыми методами. Это заливочные и напыляемые пенопласты - пенополиуретановые, фенолоформальдегидные, получаемые вспениванием и отверждением жидких композиций выделяющимися газами, мочевиноформальдегидные - получаемые механическим вспениванием жидких композиций.

Производство пенопластов на основе полистирола.

Пенополистирол выпускают в виде плит размером до 100х100х10см, плотностью 30...100 кг/м3 и теплопро¬водностью 0,03...0,05 Вт/(м-°С). Свойства пенополистирола: способность к формованию в сложные формы; высокая прочность при низкой плотности; низкая динамическая жесткость, обеспечивающая качественную изоляцию от ударного шума; предельная температу¬ра его применения —100°...+60°С; низкая диффузия водяных паров и низкое водопоглощение; сопротивление широкому ряду химических сред; стойкость к биологическому воздействию. В строительстве пе¬нополистирол используют для звуко- и термоизоляции стен, покрытий и перекрытий, в слоистых стеновых панелях в сочетании с алюминием, асбестоцементом и стеклопластиком, в качестве несъемной опалубки.

Для произ¬водства пенополистирольных изделий используют эмульсионный полистирол, а также бисерный суспензионный полис¬тирол, получаемый в присутствии инициатора и изопентана как порообразователя. В настоящее время применяют прессовую и беспрессовую (из вспененных гранул) технологии пенополистироль¬ных изделий.

Технологическая схема производства пенопластов прессо¬вым способом изображена на рис. 12 . Сырьем служит эмульсионный полистирол. В качестве газообразователя исполь¬зуют порофор азоизобутилонитрил (ЧХЗ-57), разлагающийся при температуре 75—90°С, или набор газообразователей - азоизобу¬тилонитрил, углекислый аммоний, бикарбонат натрия.

Технология изделий включает следующие операции: смешива¬ние и помол эмульсионного полистирола с газообразователем; про¬сев порошкообразной композиции через сито; прессование загото¬вок на гидравлических прессах в пресс-формах при давлении 15— 20 МПа и температуре 140—170°С; вспенивание заготовок в гид¬равлических камерах; сортировка изделий.

При горячем прессовании заготовок в пресс-формах порофор разлагается. Выделяющиеся газы отчасти образуют мелкопористую структуру, отчасти растворяются в полимере

.

Рис. 12 . Схема производства пенопластов прессовым способом:

/ — бункер для полимера; 2 — сито-бурат; 3 — шлюзовый затвор; 4 — бункер для просеян¬ного полимера; 5 — бункер для газообразователей; 6 — дозатор полимера; 7 — дозатор газообразователя; 3 — шнек; 9 — шаровая мельница; 10, 11 — бункера для композиции; 12 — вибросито; 13 — бункер; 14 — дозатор; 15 — автопогрузчик с бункером; 16 — пресс; 17— автопогрузчик для перевозки заготовок; 18 — камера вспенивания; 19 — готовая продук-ция

Отпрессованные заготовки вспениваются в атмосфере на¬сыщенного пара при темпера¬туре 100—105°С за счет рас¬ширения газов в существую¬щих порах и образования но¬вых вследствие снижения раст¬воримости газов в полимере. Средняя плотность изделий 35—220 кг/м3.

Беспрессовый спо¬соб получения теплоизоля¬ционных изделий из пенополи-стирола состоит из следующих технологических переделов: предварительного вспенивания гранул бисерного полистирола; сушки гранул, их выдержки, ваккуумирования изделий с окончательным вспучиванием гранул и их спе-канием; сушки блоков; резки блоков и сортировки изделий. Сырьем служит бисерный полистирол, получаемый в результате суспензионной полимеризации стирола в присутствии изопентана и инициа¬тора. Вспучивание гранул происходит в результате перехода изо¬пентана при нагревании из жидкого состояния в газообразное при температуре выше 28 °С.

Предварительное вспенивание гранул осуществляют в аппара¬тах периодического (ванны, емкости) или непрерывного (шнековые, барабанные и пр.) действия, например в шнеке с паровой ру¬башкой при температуре до 100°С в течение 6—7 мин.

Сушка и выдерживание (около 24 ч) предварительно вспенен¬ных гранул необходимы для избежания конденсации влаги в порах при остывании, а также для ликвидации образовавшегося в порах вакуума при конденсации изопентана.

Формовать полистирольные пенопласты можно как на обору¬довании периодического действия — формы, автоклавы, так и на оборудовании непрерывного действия — карусельные установки, пакетировщики, конвейерные линии (рис. 13 ).

Рис. 13 . Схема установки непрерывного производства пенополистирола:

/ — сырье; 2 — питатель; 3 — шнек предва¬рительного вспенивания; 4 — усреднитель;

5 — бункер-питатель; 6 — смазка; 7 — кон-вейер-спекатель; 8 — охладитель; 9 — нож;

Производство изделий из пенополивинилхлорида.

Пенополивинилхлорид выпускают в виде плит раз¬мером 50х50 см, толщиной 4,5...7,0 см, плотностью 60... 200 кг/м3, теплопроводностью 0,035...0,055 Вт/(м.°С). Максимальные температуры применения пенопласта —60°...+60°С. Предел прочности при изгибе—не менее 1 МПа. Пенополивинилхлоридные плиты применяют для изоляции ограждающих конструкций зданий, в частно¬сти при изготовлении трехслойных панелей.

Жесткие пенополивинилхлоридные изделия получают на основе поливинил-хлоридного полимера по прессовой технологии, применяемой при производстве пенополистирола (см. рис 12 ). В качестве газооб¬разователей используют азоизобутилонитрил, бикарбонат натрия и углекислый аммоний. Для повышения текучести полимера вводят метилметакрилат. Смешивают компоненты в шаровой мельнице с водяной рубашкой в течение 18—20 ч, прессуют заготовки при дав¬лении 15—18 МПа и температуре 160—170 °С. Для получения пе¬нопласта со средней плотностью до 70 кг/м3 применяют подвспенивание заготовок в паровых камерах в специальных ограничительных формах, соответствующих конфигурации и габаритам изделий. Жесткие поливинилхлоридные пенопласты изготавливают в виде плит и другой продукции со средней плотностью 60—200 кг/м3.

Технология эластичных поливинилхлоридных пенопластов ана¬логична получению жестких. Отличительной особенностью является введение в состав сырьевой композиции пластификаторов, а также несколько пониженная температура при прессовании и вспенивании заготовок. Выпускают в виде пластин со средней плотностью 100—150 кг/м3.

Пенополиуретан представляет собой пористый жест¬кий (плиты) или мягкий эластичный (рулоны или листы) материал плотностью 30...100 кг/м3 и теплопроводностью 0,03...0,05 Вт/(м-°С). Предел прочности поропласта при сжатии до 3,5 МПа, при изгибе до 5,0 МПа. Предельная температура применения —160°...150°С. Пенополиуретановые плиты применяют в качестве внутреннего слоя стеновых навесных панелей, изоляции перекрытий, стен в виде сегментов и скорлуп его используют для теплоизо¬ляции сетей горячего и холодного водоснабжения. Элас¬тичный пенополиуретан в виде прокладок применяют для герметизации горизонтальных и вертикальных стыков панелей.

Производство изделий из пенополиуретана.

Эти изделия, зани¬мающие в настоящее время одно из ведущих мест среди полимерных теплоизоляционных материалов, могут быть получены способами заливки или напыления. Поризация в обоих случаях осуществляет¬ся в результате химического взаимодействия компонентов сырье¬вой смеси с выделением С02. Изделия из пенополиуретана произ¬водят непрерывным (конвейерным) способом, процесс поддается автоматизации. При изготовлении пенополиуретана в заводских ус¬ловиях по конвейерной технологии залитая и вспененная смесь отверждается в результате термообработки. При заливке массы в конструктивные полости или при напылении отверждение происхо¬дит благодаря введению в нее отвердителя.

Пенополиуретаны могут быть получены методом напыления и заливки (заливочные пенопласты) непос¬редственно на стройке. В результате вспенивания полиуретана в конструкциях получают монолитную тепло¬изоляцию, что дает возможность уменьшить толщину слоя изоляции на 25 ..30 % по сравнению с теплоизоля¬цией, выполненной из штучных изделий.

Фенолформальдегидные пенопласты получают за¬ливкой жидких композиций, их плотность 50...150 кг/м3; цвет красно-коричневый. Большое количество фенолфор¬мальдегидных пенопластов используют при изготовле¬нии трехслойных панелей с внешними слоями из гофри¬рованного алюминия или стальных листов.

Производство фенолформальдегидных пенопластов.

Их получа¬ют по беспрессовой или заливочной технологии. В первом случае вспенивание и отверждение композиции (полуфабриката) осуще¬ствляют при нагревании форм в камере термообработки за счет разложения газообразователя, отверждения полимера и вулканиза¬ции каучука. Во втором случае вспенивание заливочных компози¬ций происходит благодаря выделению водорода при воздействии алюминиевой пудры с кислотным катализатором или за счет испа¬рения легкокипящих жидкостей — фреона 113, четыреххлористого углерода, которые при испарении вспенивают композицию. Реак¬ции взаимодействия компонентов композиции экзотермичны, что ус¬коряет процесс вспенивания и отверждения и позволяет обходиться без подвода теплоты извне.

Мипора - поропласт, получаемый вспениванием и отверждением композиций на основе карбамидного по¬лимера, является самой легкой газонаполненной пласт¬массой. Плотность мипоры 10...20 кг/м3, теплопроводность 0,03...0,035 Вт/(м-°С). Вследствие гигроскопичности мипора требует тщательной гидроизоляции. Ее используют для теплоизоляции холодильников, а крошку мипоры также для заполнения полостей в трехслойных конструк¬циях.

На рис.14 показана технологическая схема производства пенопластов на ос-нове мочевиноформальдегидных полимеров (мипоры).

Подготовка сырья заключается в получении мочевиноформальдегидной смолы 1 и пенообразователя 5. Формовочная масса полу¬чается в пеносмесителе, где сначала взбивают пену, а затем пода¬ют полимер. Готовую смесь заливают в формы и отверждают в специальных камерах при температуре 18—20°С в течение 3—4 ч, после чего извлеченные из форм изделия направляют на сушку. Изделия из мипоры выпускают в виде блоков средней плотности 10—20 кг/м3.

Рис. 14 . Схема технологии мипоры:1- варочный котел;2-упарочное устройство;3-смесительдля получения пенообразователя;4- емкость для полимера; 5 — емкость для пенообразователя- 6 — емкость для фосфорнокислого аммония; 7 - дозаторы; 8 - смеситель-пенообразователь; 9 – вагонетка с формами;10- камера отверждения;11 - автокар с блоками мипоры; 12 - сушилка; 13-готовая продукция.

Изделия из заливоч¬ных композиций можно получать по периодичес¬кой или непрерывной тех¬нологии. Наиболее перс¬пективной является кон¬вейерная (непрерывная) технология (рис. 15 ). В этом случае приготов¬ленную массу из смеси¬тельной головки подают на конвейер, на котором разостлана бумага, образующая непрерывный желоб. Приклеива¬ние верхнего слоя бумаги и калибровку ленты по толщине осущест¬вляют верхним формовочным конвейером. За время прохождения между верхним и нижним конвейерами масса вспенивается, зат¬вердевает и на выходе пенопластовую ленту разрезают на плиты.

Рис. 15 . Схема конвейерной установки получения заливочных пенопластов:

/ — смесительная головка; 2 — бумага; 3 — калиб¬рующие конвейеры; 4 — резательное устройство

Сотопласты — теплоизоляционные материалы с ячейками, напоминающими форму пчелиных сот. Стен¬ки ячеек могут быть выполнены из различных листовых материалов (бумаги, стеклоткани, хлопчатобумажной ткани, металлической фольги, древесноволокнистых плит и др.), пропитанных синтетическими полимерами. В строительстве обычно используют сотопласты, стенки которых состоят из крафт-бумаги, пропитанной и склеенной мочевиноформальдегидным или фенолформальдегидным полимером. Их применяют в трехслойных ограждающих конструкциях. Такие строи¬тельные элементы характеризуются значительной проч¬ностью при сжатии, высокой упругостью на сдвиг и низкой теплопроводностью. Для увеличения теплозащитных свойств ячейки заполняют мипорой или др.

Производство сотопластов.

Технология сотопластов склады¬вается из следующих основных операций: нанесение на листы бумаги полосок клея шириной 3—5 мм с определенным сдвигом, ук¬ладка листов бумаги в пакет и их склеивание между собой при нор-мальной или повышенной температуре под давлением 0,025— 0,5 МПа; разрезка пакета на заготовки; растяжка заготовок в рам¬ках, в результате чего образуется сотовая структура; пропитка рас¬тянутой в рамке заготовки полимером и его отверждение в каме¬ре полимеризации, после чего блок приобретает необходимую жест¬кость и прочность; разрезка блоков на заданные размеры.

На рис. 16 показана установка для изготовления сотопластовых блоков. Средняя плотность сотопластов составляет 60— 140 кг/м3, прочность при сжатии — 1,7—7,2 МПа, оптимальный раз¬мер ячейки между гранями соты — 12 мм.

Рис. 16 .Установка для изготовления сотопластовых блоков: 1 — рулон бумаги; 2, 3, 4, 5 — клеенаносящие роли¬ки; 6 — металлическая пластина; 7 — бумага; 8 — место склеивания.

Для всех ячеистых пластмасс характерны повышенные деформации ползучести, особенно при воздействии атмосферных факторов, при действии нагрузки. Большинство пластмасс имеют повышенное водопоглощение, поэтому их необходимо защищать пленками или гидрофобизировать поверхность.

5.ПОЛИМЕРНЫЕ КРАСОЧНЫЕ СОСТАВЫ

1. Полимерные краски

Полимерная краска представляет собой суспензию пигмента в растворе полимера или перхлорвиниловой смолы. К числу хорошо зарекомендовавших себя фасад¬ных красок принадлежат кремнийорганические эмали, перхлорвиниловая краска, эпоксидно-полиамидная компо¬зиция. Вследствие высокой атмосферостойкости краски отделка фасада здания сохраняется 10—12 лет и более, ее можно очищать от пыли, промывая водой. Кремнийорганическпе покрытия непроницаемы для капельно-жидкой воды, но пропускают водяной пар из помещения на¬ружу. Такие покрытия не препятствуют естественной вен-тиляции помещений, но в то же время защищают наружные стены зданий от увлажнения. Полимерные краски широко применяют для отделки стеновых пане¬лей и блоков полной заводской готовности, а также для окраски и восстановления фасадов построенных зданий. Затраты на отделку единицы поверхности полимерными красками, отнесенные к одному году эксплуатации, ни¬же по сравнению с другими красочными составами.

Каучуковые краски получают путем диспергирования хлоркаучука в летучем растворителе. Поскольку каучуко¬вые краски химически стойки и обладают высокой водо¬стойкостью, то их применяют для защиты от коррозии металлических и железобетонных конструкций. Положи¬тельным свойством хлоркаучуковых и кумаронокаучуковых красок является высокая эластичность пленки, бла¬годаря чему защитное покрытие следует за деформация¬ми конструкции и сохраняется без трещин.

Эфироцеллюлозные краски представляют собой пиг¬ментированные дисперсии нитро- или этилцеллюлозы в летучих растворителях. Нитролаки часто применяют взамен масляных красок, причем эти лаки высыхают значительно быстрее масляных красочных составов.

Как видно, полимерная краска содержит органичес¬кий растворитель в таком количестве (30—50 % по мас¬се), которое необходимо для придания составу малярной консистенции. После нанесения покрытия растворитель испаряется (улетучивается) и на окрашиваемой поверх¬ности образуется атмосферостойкая пленка. Дисперсия полимера в летучем растворителе должна смачивать ма¬териал, тогда она проникает в поры материала (бетона, кирпича и т.д.), обеспечивая прочное сцепление образу¬ющейся пленки с основанием.

Полимерные краски быстро высыхают, однако при этом безвозвратно теряются ценные продукты — летучие органические растворители. Большинство растворителей горит, их пары огнеопасны и взрывоопасны. Накаплива¬ясь в закрытых помещениях, пары растворителей вредно влияют на здоровье людей; кроме того, они могут быть причиной пожара, поэтому при их использовании долж¬ны соблюдаться установленные меры охраны труда и противопожарной безопасности.

Более безопасными и экономичными являются эмуль¬сионные красочные составы на основе полимеров, не со¬держащие летучих растворителей или содержащие их в небольших количествах.

2. Полимерные эмульсионные (латексные) краски

Полимерной эмульсионной краской называют красоч¬ный состав из двух несмешивающихся жидкостей, в ко¬тором частицы (глобулы) одной жидкости (дисперсная фаза) распределены в. другой жидкости (дисперсионная среда или внешняя фаза). Для получения устойчивой, практически не расслаивающейся эмульсин необходимо при ее изготовлении ввести соответствующий эмульга¬тор. Эмульгатор представляет собой поверхностно-актив¬ное вещество, которое адсорбируется одной из жид¬костей на поверхности раздела фаз, понижая ее по-верхностное натяжение. Вместе с тем вокруг частиц (глобул) дисперсной фазы образуется механическая прочная оболочка, препятствующая укрупнению и слия¬нию глобул,

К числу эмульгаторов относятся преимущественно ве¬щества, обладающие значительной полярностью, они со¬держат активную полярную и неактивную группы. По¬лярная группа нередко представлена гидроксилом ОН, карбоксилом СООН, а также группами СООNа. При из¬готовлении эмульсий, применяемых в строительстве, эмульгаторами часто служат лигносульфонаты (обычно в виде сульфитно-дрожжевой бражки), натриевые соли нафтеновых кислот (мылонафт), абиетат натрия (омыленная канифоль) и др.

Эмульсионные красочные составы типа «полимер в во¬де» содержат полимер, диспергированный в воде, в виде мельчайших глобул. Кроме пленкообразующего вещества (синтетической смолы или каучука) и воды, красочный состав содержит эмульгатор, пигмент и добавки, улуч¬шающие свойства краски. Эмульсионные краски обычно поставляют в виде пасты, которую на месте применения разбавляют водой до малярной консистенции. Воду из нанесенной на поверхность эмульсионной краски частич¬но впитывает пористое основание (бетон, штукатурка и т.п.), а оставшаяся в покрытии вода испаряется. В результате эмульсия распадается и через 1—2 ч обра¬зуется прочное гладкое матовое покрытие, свето- и во¬достойкое. Благодаря своей пористости покрытие газо¬проницаемо. Поэтому эмульсионными красками нередко окрашивают непросохшие поверхности штукатурки или бетона, так как влага из материала подложки может ис¬паряться через поры покрытия. Эмульсионные краски не¬токсичны, пожаро- и взрывобезопасны. Их применяют для наружных и внутренних малярных работ.

Поливинилацетатная краска представляет собой пиг¬ментированную водную дисперсию поливинилацетата, пластифицированную дибутилфталатом; применяют для окраски по бетону, штукатурке, дереву, для отделки древесно-волокнистых плит и деталей из гипсобетона.

Бутадиен-стирольную краску используют преимущест¬венно для высококачественной окраски внутри зданий. Для этой же цели применяют эмульсионную краску марки СЭМ, состоящую из глифталевого лака, воды, эмульгатора и специальных добавок.

Акрилатные краски, отличающиеся высокой атмосферостойкостью, применяют для долговечной окраски фасадов зданий, а также для отделки влажных помеще¬ний. Их выпускают белого, оранжевого и других цветов.

Водостойкие эмульсионные красочные покрытия мож¬но промывать водой с мылом.

3. Полимерцементные краски

Полимерцементные краски изготовляют на основе водной дисперсии полимера и белого портландцемента, в них обычно вводят пигмент и наполнитель (известко¬вую муку, тальк и т.п.). Для получения полимерцементных красок нередко используют поливинилацетатную дисперсию. Полимерцементные составы применяют для заводской отделки крупных панелей и блоков, а также для окраски фасадов зданий (по бетону, штукатурке, кирпичу).

4.Порошковые краски

Порошковые краски представляют мелкодисперсную сухую смесь состоящую их твердых полимеров, наполнителей, пигментов и спе¬циальных добавок. Основные свойства: оптимальная дисперсность (10-100 мг), сыпучесть и насыпная плотность. Порошковые краски доводят до рабочей вязкости сжижением, т.е. переводом в капельно-жидкое состояние (расплав), монолитизацией - слиянием частиц и их отверждением с образованием химически стойкого покрытия. В качестве основного сырья применяют термопластичные полимеры (полиэтилен, поливинилхлорид, полиамиды) и реактопласты (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые). Формирование покрытий может происходить в широком интервале температур, при этом изме-няется и продолжительность процесса отверждения. Покрытия нано¬сятся на защищаемую поверхность различными методами с разогре¬вом состава (пистолетом и др.). Например, покрытия из поливинил-бутирольной краски ПВЛ-212 получают при температуре 170°С и 250°С, время формирования и покрытия соответственно составляют 30 и 3 мин.

ЛАКИ И ЭМАЛЕВЫЕ КРАСКИ

1. Лаки

Лаками называют красочные составы в виде диспер¬сии пленкообразующего вещества (природной или син¬тетической смолы, битума, олифы) в летучем раствори¬теле. Кроме двух главных компонентов лак обычно со¬держит пластификатор, отвердитель и другие специаль¬ные добавки, улучшающие качество лакового покрытия.

Спиртовые лаки и политуры — растворы синтетичес¬ких или природных смол в спирте, имеющие коричневый, желтый или другой цвет. Их используют для полировки деревянных деталей, мебели, для покрытия изделий из стекла и металла.

Нитролаки - растворы производных целлюлозы в ор¬ганических растворителях, обычно содержащие пластификатор. Нитролак быстро высыхает, дает блестящую пленку коричневого или желтого цвета, его широко при¬меняют для окраски мебели и деревянных детален. Этилцеллюлозный лак бесцветен, им лакируют неокрашен¬ные и окрашенные изделия и детали из дерева. Нитро¬лаки огнеопасны; высыхая, выделяют вредные для здоровья пары растворителя, поэтому при их использова¬нии необходима осторожность и соблюдение установлен¬ных правил охраны труда.

Смоляные лаки находят широкое применение сооб¬разно свойствам синтетической смолы, диспергированной в органическом растворителе. Лаки на основе мочевиноформальдегидной и полиэфирной смол используют для окраски паркетных полов, для отделки фанеры, столяр¬ных изделий, древесно-стружечных плит. Окраска перхлорвиниловым лаком защищает материал строитель¬ных конструкций от коррозии. Для лакировки деталей из цветных металлов и дерева применяют алкидный лак.

Масляно-смоляные лаки выпускают разного назначе¬ния. Одни из них используют для лакировки мебели и деревянных полов, другие — для наружных малярных работ. Лакировка масляной окраски усиливает антикор-розионные свойства покрытия.

2. Эмалевые краски

Эмалевой краской (или сокращенно эмалью) называ¬ют композицию из лака и пигмента. Пленкообразующими веществами в эмалевых красках являются полиме¬ры — глифталевые, перхлорвиниловые, алкидно-стирольные, синтетические смолы, эфиры, целлюлозы. Строи¬тельные эмали из глифталевых смол чаще всего исполь¬зуют для внутренних отделочных работ по штукатурке и дереву, а также для заводской отделки асбестоцементных листов, древесноволокнистых плит. Нитроглифталевые и пентафталевые эмали применяют для внутрен¬них и наружных малярных работ.

Перхлорвиниловые эмалевые краски водостойки: их применяют преимущественно для наружной отделки.

Лакокрасочные защитные покрытия

Лакокрасочные материалы применяют для защиты строительных конструкций и сооружений от воздействия воды и влажной атмосферы, содержащей агрессивные газы. Химически стойкие красочные составы приготов-ляют на основе перхлорвиниловых, эпоксидных и фурановых смол. Используют также резольную фенолоформальдегидную смолу (бакелитовый лак), нефтяной би¬тум и каменноугольный пек. Покрытие обычно состоит из грунтовки, шпаклевки и покровных слоев красочного состава (лака, эмалевой или эмульсионной краски).

Перхлорвиниловые лаки и эмали выпускаются в ши¬роком ассортименте в виде дисперсии ПХВ смолы в рас¬творителе Р-4. Химически стойкие эмали (ХСЭ) отлича¬ются кислотостойкостью: для получения плотного по¬крытия наносят несколько слоев эмали (до 6—10 слоев).

Эпоксидные лакокрасочные материалы (эмали, лаки, шпаклевки) получают на основе эпоксидных смол и их смесей с другими смолами (компаунды). Используют известные органические растворители — ацетон, толуол, а также специальные растворители. Эпоксидные лаки и эмали отличаются высокой стойкостью к щелочам, со¬лям, маслам и к большинству растворителей. Они наш¬ли широкое применение для защиты различных соору-жений (резервуаров, отстойников, вытяжных труб), а также металлических конструкций и оборудования.

Бакелитовый лак — дисперсия резольной фенолформальдегидной смолы в растворителе. Для ускорения отверждения бакелитовые лаки подвергают тепловой обра¬ботке. Они стойки к кислотам, солям и к ряду органичес¬ких растворителей (ацетону, анилину и др.) при темпе¬ратуре до 120 °С, но разрушаются в растворах щелочей и при воздействии влажного хлора и окислителей (азот¬ной и крепкой серной кислот). Бакелитовые лаки при¬меняют для защиты от коррозии промышленной аппара¬туры и сооружений.

Фуриловые лаки — это спиртоацетоновые растворы фуриловых и фенолформ альдегидных смол. Используют их для защиты бетонных и стальных поверхностей про¬тив кислых и щелочных сред.

Кремнийорганические (силиконовые) лаки и эмали получают на основе кремнийорганических смол, модифи¬цированных другими смолами. Они отличаются повышенной теплостойкостью (до 200—300 "С), могут выдер¬живать кратковременное действие высоких температур (до 500 °С), поэтому силиконовые полимеры применяют в термостойких покрытиях для окраски дымовых труб, печей, вентиляторов и т.п.

Силиконовые краски наносятся кистью, распылителем и др. Некоторые из них высыха¬ют при комнатной температуре, другие—при нагревании до 260°С.

На основе кремнийорганических смол получают так¬же эмали общего назначения. Они представляют собой суспензию пигментов и наполнителей в кремнийорганическом лаке (с добавлением растворителя). Эмали вы¬пускают разных цветов, их используют в качестве за¬щитных декоративных покрытий.

Лакокрасочная защита строительных конструкций привлекает сравнительной простотой выполнения по¬крытия, возможностью легко возобновить защиту, отно¬сительной экономичностью по сравнению с другими ви¬дами защиты (оклеечная изоляция, футеровка).

Все шире начали применять сложные компаунды, ко¬торые получают сочетанием различных полимеров или со¬вмещением их с другими продуктами (например, с биту¬мом). В компаундах используют положительные свойства компонентов, что позволяет достигнуть почти универ¬сальной стойкости (исключая действие сильных окис¬лителей). Получают распространение покрытия, арми¬рованные волокнами или тканями (хлопчатобумажной, синтетической или стеклотканью в зависимости от сре¬ды). Для создания более надежной защиты прибегают к утолщенным покрытиям—обмазкам.

6. МОДИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИЛОВ ПОЛИМЕРАМИ

Бетонополимеры.

Известно, что дефекты и поры, содержащиеся в обычном бетоне, понижают его прочность и стойкость к различным агрессивным воздействиям. Эти свойства можно значительно улучшить, если заполнить поры и капилляры, которые открывают доступ агрессивным средам в тело бетона, другими веществами. Данная технология модификации свойств пористых материалов известна давно. В качестве пропиточных материалов применялись битумы, смолы и другие специальные составы. Однако прочность бетона не удавалось значительно изменить в связи с малой глубиной пропитки, а так же незначительной прочностью пропиточной композиции. В настоящее время получены составы, применение которых позволяет заметно изменять свойства бетона. При этом готовые бетонные и железобетонные изделия подвергают специальной обработке.

Технология пропитанных бетонов имеет свои особенности, поэтому материалы, пропитанные различными составами, в том числе и не полимерными, объединяют единым названием - бетоноплимеры.

Классификация бетонополимеров.

- тяжелые бетонополимеры - получают на основе тяжелого бетона, имеют среднюю плотность свыше 1800 кг/м3 ;

- легкие бетонополимеры - получают на основе различных разновидностей легких бетонов, имеют среднюю плотность не более 1800 кг/м3 .

В зависимости от вида используемого при пропитке материала различают:

1) бетонополимеры на основе искусственных стеклообразных веществ (стирола, метилметакрилата и др.);

2) бетонополимеры, полученные путем пропитки вязкими органическими материала типа битума, парафина и т. д.;

3) бетонополимеры с пропиткой серой;

4) бетонополимеры с пропиткой жидким стеклом и другими специальными составами (серу и жидкое стекло нельзя отнести к полимерным материалами).

По степени заполнения пор бетона полимером различают:

- бетонополимеры с почти полной пропиткой всего объема (глубина пропитки до 20 см);

- бетонополимеры с зонной обработкой (обрабатывают поверхность и отдельные зоны, глубина пропитки до 2 см). В этом случае при небольшом расходе мономера (1,5-3 кг/м3 поверхности) обеспечивается значительное (в 1,5- 2 раза) повышение морозостойкости, коррозионной стойкости и других свойств изделий и конструкций, в т. ч. из монолитного бетона и железобетона.

Известно, что большими недостатками полимерных материалов являются высокая стоимость, склонность к старению, ползучесть. Это затрудняет получение несущих элементов на их основе. Поэтому, бетонополимеры являются эффективным способом использования полимерных материалов:

1) при пропитке бетона очень небольшим количеством полимера резко повышается прочность и другие свойства бетона;

2) бетонополимеры не проявляют заметной ползучести, так как трехмерная полимерная сетка сочетается с жестким бетонным каркасом, а последний обладает малой деформативностью под нагрузкой;

3) полимер находится внутри материала, который защищает его воздействия солнечной радиации, кислорода воздуха и других полимерных факторов, что значительно повышает его долговечность.

Крупным недостатком бетонополимеров является ограниченная теплостойкость.

Основная масса бетонополимера - бетон (90-92%). Для ячеистых бетонов эта величина составляет 50-80%.

При выборе бетона надо учитывать следующие обстоятельства:

- технологичность бетона с точки зрения производства бетонополимерных изделий;

- особенности структуры, определяющие конечные свойства нового строительного материала - бетонополимера.

В некоторых случаях можно упростить технологию бетонных и железобетонных изделий. Например, можно использовать литьевую технологию без вибрирования. Можно широко применять материалы и бетоны, которые в обычных условиях применять нельзя: бетоны с повышенным содержанием хлорида кальция, с дисперсным армированием нещелочестойкими волокнами. Это обусловлено тем, что при пропитке мономером с последующей полимеризацией залечиваются многие дефекты бетона, его структура омоноличивается и стабилизируется, становится недоступной для различных вредных воздействий. Направленная пористость часто отрицательно влияет на многие свойства бетона, в том числе и долговечность. Но она может оказаться полезной при пропитке полимером.

В обычных бетонах наиболее слабым звеном чаще всего является цементный камень с его порами и дефектами. При пропитке в первую очередь происходит уплотнение структуры цементного камня и контактной зоны с заполнителем. В результате повышается прочность материала, его непроницаемость, улучшаются другие свойства. Если в обычном тяжелом бетоне роль заполнителя является второстепенной, то в бетонополимерах она возрастает: именно с заполнителя в прочных бетонополимерах начинается разрушение материала.

Материалы для пропитки.

Основное требование к пропиточным составам - они должны быть газообразными или жидкими с невысокой вязкостью. Чем меньше вязкость пропиточного состава, тем быстрее и на большую глубину пропитается бетон.

Материалы для пропитки делятся на неорганические (сера, жидкое стекло) и органические (мономеры и полимеры на их основе, смолы). Наибольшее распространение получили метилметакрилат и стирол, а также производные на их основе. Метилметакрилат и стирол сравнительно просто полимеризуются в теле бетона и обеспечивают получение высокой прочности готового продукта. Сами они тоже обладают после полимеризации большой прочностью: метилметакрилат - Rcж=100-160 МПа, Rраст =60-80 МПа, стирол - Rcж =80-110 МПа, Rраст =35-60 МПа. Количество мономера, потребное для пропитки бетона, зависит от его пористости. Для полной пропитки плотного бетона требуется 2-5% мономера по массе (4-10% по объему), легкие пористые бетоны могут впитать до 30-60% мономера.

Если необходимо только закрыть доступ в тело бетона воде и агрессивным средам, то используют такие материалы, как петролатум, битум, сера. Многие из этих материалов не требуют последующей обработки и изделие оказывается готовым к употреблению непосредственно или вскоре после обработки.

Технология бетонополимеров

Обработка готовых бетонных и железобетонных изделий включает в себя сушку изделий, вакуумирование, пропитку и полимеризацию, если для пропитки используются мономеры.

1 этап- сушка.

Производится с целью освободить от воды поры и капилляры бетона и тем самым подготовить их для заполнения пропиточным составом. Вытеснить воду с помощью мономера затруднительно, так как вода обладает большим химическим сродством с компонентами цементного камня. При неполном высыхании в бетоне сохраняется адсорбционная влага, что может привести к нарушению адгезии полимера и силикатной матрицы, что отрицательно скажется на работе бетонополимера. Наиболее широко применяют сушку при температуре 105-1500 С. Повышение температуры сушки значительно уменьшает ее длительность: при прочих равных условиях результат высушивания плотных бетонов при 1500 С в течение 8 часов равен высушиванию при 1050 С в течение 100 часов.

Применяют следующие технологии сушки изделий: конвективная сушка, радиационная, контактная, токами высокой частоты.

Конвективная сушка осуществляется в струе нагретого пара. При данной технологии возникает значительный перепад влажности и температуры по толщине изделия, что приводит к неравномерной усадке и, следовательно, лимитирует скорость сушки. Однако данный способ прост и наиболее широко распространен. Оптимальный режим сушки в данном случае определяется с учетом размеров изделия, плотности и начальной влажности.

Радиационная сушка- влага испаряется за счет излучения тепла от нагретой поверхности или источника инфракрасного излучения. При такой технологии сложно обеспечить равномерный прогрев изделия, поэтому данный вид сушки может быть рекомендован лишь для тонкостенных конструкций, таких как трубы малых диаметров, лотки и скорлупы, тротуарные плиты. Целесообразно использовать металлические и керамические панельные излучатели.

В ходе сушки, осуществляемой по выше перечисленным технологиям, температура на поверхности изделия оказывается выше, чем внутри и при неоправданно жестких режимах сушки возможно возникновение усадочных трещин.

Контактная сушка осуществляется в результате прохождения электрического тока через тело бетона. Электрическое сопротивление бетона значительно и при прохождении тока происходит прогрев бетона. Температура в центре изделия оказывается выше, чем на поверхности, за счет испарения и охлаждения влаги. Изменяя параметры тока можно регулировать скорость сушки без изменения параметров окружающей среды, то есть контактную сушку можно осуществлять вообще без сушильных камер. Регулирование и контроль режима сушки легко автоматизировать, так кА электрическое сопротивление бетона обратно пропорционально влажности изделия. Однако последнее обстоятельство имеет и отрицательное последствие- удаление адсорбционной влаги требует больших расходов электроэнергии. При установке электродов возникают трудности, связанные с дефицитом токопроводящих паст (графитовые на различных связующих).

Перспективна сушка токами высокой частоты. Переменное электрическое поле высокой частоты возбуждает колебательное движение ионов, электронов, полярных и неполярных молекул в поровой жидкости бетона. За счет инерционного запаздывания этих колебаний возникает молекулярное трение, вызывающее нагревание изделий. Чтобы повысить интенсивность сушки, необходимо увеличить частоту поля в процессе прогрева бетона за счет теплообмена с окружающей средой и испарения влаги с поверхности. Внутри бетон прогревается до более высокой температуры, чем на поверхности. Такой вид сушки наиболее целесообразен при прогреве тонкостенных изделий, так как прогрев происходит равномерно по всей массе изделия. Основной недостаток метода - большой удельный расход электроэнергии, значительные аппаратурные и эксплуатационные сложности.

Вакуумирование обеспечивает более глубокую очистку пор и капилляров, а так же удаляет из бетона воздух, который отрицательно влияет на полимеризацию некоторых мономеров. Вакуумирование длится около 1 часа и осуществляется в герметичных контейнерах. Данная операция является желательной, но не всегда обязательной.

Нельзя сушить свежеотформованный бетон, так как потеря влаги препятствует протеканию взаимодействия цемента с водой и отрицательно влияет на рост прочности бетона.

Наиболее экономичным способом удаления влаги является естественная сушка. Но такая сушка очень длительная, ее целесообразно применять на дорогах, в гидротехнических сооружениях.

Второй этап-пропитка бетона.

Пропитку осуществляют путем погружения изделия в среду мономера. При полной пропитке эффективны стирол (СН2 = СН ) и метилметакрилат

(СН2=С-СН3

| |

С6Н5 COOCH3

Предполагаемая температура эксплуатации изделия должна быть ниже температуры, допускающей использование данного полимера.

При атмосферном давлении пропитка длится несколько часов. Избыточное давление (0,1-1 МПа) позволяет сократить время пропитки в несколько раз, доведя его до 1-2 часов.

При поверхностной пропитке применяют разлив мономера по поверхности, многократную покраску кистью или пневматическими разбрызгивателями, кратковременное погружение в ванну (без сушки и вакуумирования). Предпочтение отдают полиэфирным и эпоксидным композициям, которые сравнительно мало испаряются в процессе полимеризации и образуют гладкую, плотную пленку, имеющую хорошую адгезию к бетону.

Для того чтобы предотвратить испарение мономера из бетона сразу же после пропитки изделия оборачивают металлической фольгой или полимерной пленкой до окончания процесса полимеризации.

Третий этап-полимеризация мономера в бетоне.

Для изготовления бетонополимеров применяют только полимеры утверждаемые по принципу полимеризации, так как в результате реакции поликонденсации образуются вещества не совместимые с цементом бетона.

Полимеризация мономера - завершающаяся стадия получение бетонополимеров. При применении жидких мономеров полимеризация протекает в теле бетона.

Полимеризация осуществляется следующими методами: термокаталитическим и радиационным (в качестве источника излучения используется кобальт, температура нормальная).

Наиболее употребимым является термокаталитический метод.

В мономер перед его использованием вводят специальные вещества- инициаторы полимеризации (перекись водорода (Н2О2), перекись бензола ((С6 Н5СО) 2 О2). При нагревании эти вещества распадаются, образуя свободные радикалы. Они обладают большой реакционной способностью и атакуют молекулы мономера по двойной связи. В результате образуется свободный радикал большего размера, который снова атакует молекулу мономера. Теоретически процесс продолжается до стопроцентного исчерпания мономера и инициатора. Однако процесс прекращается в результате взаимодействия с примесями. По мере повышения вязкости системы подвижность радикалов падает и скорость реакции уменьшается. В процессе полимеризации происходит саморазогрев системы.

Полимеризацию ведут нагревом с помощью электрических нагревателей или подачей в реактор горячих жидкостей (технический глицерин, вода), инфракрасными лучами. Температура полимеризации- 71-120 0 С, длительность термообработки -1-5 часов.

Возможна полимеризация без нагрева с использованием специальных добавок, обеспечивающих распад инициаторов (диметиланилин). Данный метод актуально применять при поверхностной пропитке в условиях стройплощадки, но не заводе, так как при введении этих добавок в мономер перед пропиткой немедленно начинается полимеризация.

Для придания бетонополимерам большей термостойкости в систему вводят мономеры (триметилпропан - триметилакрилат), образующие при отверждении трехмерный полимер с поперечными связями, «сшивающими» линейную структуру пропиточного полимера. В результате удается получить трехмерную термостойкую структуру, свойственную термореактивным полимерам.

Свойства бетонополимеров приведены в таблице 2,3.

Таблица 2.Показатели свойств тяжелого бетонополимера (пропитка метилметакрилатом)

Показатели Исходный бетон Бетонополимер

Предел прочности, МПА:

при сжатии

при изгибе

при растяжении

30-50

5-6

2-3

100-200

14-28

6-19

Прочность сцепления с арматурой, МПа 1-2 10-18

Водопоглощение, % 3-5 1

Морозостойкость, циклов 200 5000

Стойкость к сульфатам и кислотам недостаточная высокая

Таблица 3. Свойства различных материалов, пропитанных метилметакрилатом

Вид бетона Привес полимера,% Rсж , МПа Водопоглощение, %

До обработки После обработки До обработки После обработки

Высокопрочный бетон 4 76 210 3,8 0,2

Керамзитобетон 19 15 90 13 0,19

Газобетон 75 7,7 75,5 30 1,5

Силикатный кирпич 12,8 19 120 11 1,1

Глиняный кирпич 15,5 12,5 78 18 1,8

Технологические схемы производства бетонополимерных изделий

Бетонополимерные изделия изготовляют в специальных цехах или помещениях, отделенных от основных площадей цехов желе¬зобетонных изделий перегородками. Эти помещения должны быть оборудованы вентиляцией, обеспечивающей безопасную концентрацию мономеров в воздухе. В частности, предельная безопасная концентрация стирола в воздухе 0,005 мг/л, метилметакрилата — 0,05 мг/л

Камеры радиационной обработки должны быть оборудованы биологической защитой. При сравнительно маломощных источ¬никах излучения, применяемых для инициирования процесса полимеризации, биологическая защита не представляет особой трудности, она может быть выполнена как из обычного бетона, так и в виде земляной засыпки.

На рис. 17 представлена технологическая схема пропитки бе¬тонных труб при термокаталитическом способе полимеризации. Прошедшие термовлажностную обработку бетонные трубы при помощи тележки 1 подаются в сушильную камеру 2. Температу¬ра сушки 150—200°С, продолжительность — 5—24 ч в зависимости от массы и модуля поверхности изделия.

Рис. 17. Технологическая схема импрегнирования бетонных труб (термокаталитический способ полимеризации): 1-тележка; 2- сушильная камера; 3—емкость для теплоносителя; 4-балоны с техническим азотом; 5- фильтр; 6—емкость для мономера; 7- вакуум-насос; 8- герметичные камеры; 9- мостовой кран.

Высушенные трубы при помощи тележки 1 и мостового крана 9 доставляют в герметичные камеры 8 (каждая камера рассчитана на 1 трубу). Затем камеры вакуумируют при остаточном давлении 10-100 мм рт. ст. вакуум-насосами 7. Продолжительность вакуумирования 15-30 минут. Далее в камеры из емкости 6 закачивается мономер с инициатором полимеризации и с помощью баллонов 4 со сжатым газом (чаще всего техническим азотом) создается давление 1—10 атм., которое поддерживается в течение 30 мин—1 ч. Затем избыточный мономер поступает в ем¬кость 6 для очистки фильтром 5 и последующего использования. Из емкости 3 в камеры немедленно подается теплоноситель (го¬рячая вода) температурой 80—90°С. Длительность процесса по¬лимеризации 2—20 ч. После охлаждения готовые изделия краном 9 доставляют из камер 8 на контрольные посты и склад готовой продукции.

Рис. 18 . Технологическая схема пропитки бетонных труб (радиационный спо¬соб полимеризации)

1—тележка; 2- камера сушки; 3—баллоны с инертным газом; 4—фильтр для очистки мономера; 5—емкость для мономера; в—вакуум-насосы; 7 — защитная дверь в открытом положении; 8—монтажная площадка; 9— мостовой кран.

Технологическая схема пропитки бетонных труб при радиаци¬онном способе полимеризации во многом схожа с предыдущей (рис. 18 ); трубы подают в сушильную камеру, после сушки вакуумируют и пропитывают мономером. Затем на монтажной площадке их укладывают в несколько ярусов в герметичные контейнеры 13, которые помещают в камеру радиационной обработки-11. Камеру закрывают передвижной защитной дверью 10 и в контейнеры вводят облучатели 12. Длительность радиационной обработки 8—24 ч. На период открытия защитной двери облучатели выводят из контейнеров и помещают в бассейн с во¬дой. Стоимость источников излучения и продуктов химической промышленности снижается. Промышленное производство бетонополимерных изделий будет развиваться по обеим схемам исхо¬дя из конкретных технологических и экономических соображений.

Применение бетонополимеров в строительстве.

1. Бетонополимерные трубы

2. В гидротехническом строительстве

3. В ядерной энергетике (для строительства хранилищ радиоактивных веществ)

4. Строительство ЛЭП

5. Аэродромные покрытия

6. Туннели метрополитена

7. Элементы гражданских и промышленных зданий

8. В судостроении

9. Бордюрные камни

2.Цементно-полимерные бетоны.

Цементно-полимерные бетоны получают на основе двух вяжущих веществ: минерального (гипсовые, магнезиальные вяжущие, разновидности портландцемента) и полимерного (поливинилацетат, акриловые полимеры, эпоксидные, карбамидные смолы). Полимерный компонент вводится непосредственно в бетонную смесь, их твердение происходит совместно.

Основной характеристикой состава цементно-полимерных материалов служит соотношение по массе полимерного компонента и минерального связующего - полимерцементное отношение. Обычно, доля полимера составляет 1-20% от массы минерального связующего. Стоимость таких бетонов значительно выше, чем обычных.

Основу цементно-полимерных материалов составляет матрица затвердевшего минерального вяжущего с распределенным в ней полимером, твердение которого происходит под действием отвердителей, инициаторов или в результате воздействия температуры, Рh среды.

В зависимости от типа заполнителя и наполнителя и степени наполнения различают цементно-полимерные мастики с тонкодисперсным наполнителем и цементно-полимерные растворы и бетоны с мелким и крупным заполнителем.

Существенное влияние небольших количеств полимерного связующего на свойства материала объясняется характером расположения полимера в матрице минерального вяжущего. Полимерное связующее образует упругие прослойки между кристаллическими новообразованиями минерального вяжущего, адсорбируется на поверхности частиц заполнителя. Благодаря высоким адгезионным свойствам повышается прочность и деформативность материала при растяжении и изгибе. Часть полимера закрывает поры, снижая водопоглощение материла, повышая морозостойкость. Однако прочность при сжатии может быть несколько ниже, чем у аналогичных бетонов на минеральном вяжущем.

В зависимости от физического состояния вводимого полимерного вяжущего цементно-полимерные материалы могут быть трех типов: 1) на основе водных растворов мономеров, олигомеров или полимеров; 2) на основе водных дисперсий полимеров или олигомеров; 3) на основе водонерастворимых олигомеров (вязкожидких или порошкообразных).

Применяют цементно-полимерные составы как омоноличивающие, герметизирующие, гидроизоляционные материалы.

Особенности получения цементно-полимерных бетонов на различных вяжущих.

1. Использование водорастворимых полимеров

Полимеры растворяют в воде затворения и на этом растворе готовят смесь с минеральным вяжущим. Полимеры несколько замедляют процесс гидратации цемента и изменяют структуру новообразований. Часть пор становится замкнутыми благодаря образованию пленок при использовании термореактивных полимеров. Отсюда повышение морозостойкости и стойкости к агрессивным воздействиям. Прочностные показатели повышаются на 20-40%.

При использовании термопластичных полимеров (поливиниловый спирт, производные целлюлозы) ставится другая цель - например, повышение адгезии смеси к другим материалам.

Полимерцементное отношение п/ц=0,01-0,025. Первые 7-14 суток цементно-полимерные бетоны необходимо выдерживать во влажных условиях, а затем в воздушной среде (с относительной влажностью 50-70 %)

Для ускорения процесса твердения можно добавлять СаСl2 в количестве 1-1,5% от массы цемента.

2. Применение водных дисперсий полимера.

Это наиболее распространенный тип цементно-полимерных материалов. Полимерцементное отношение здесь повышенное: от 0,05 до 0,2. Для того чтобы не произошло коагуляции полимера добавляют стабилизаторы (ПАВ ОП-7 или ОП-10) в количестве 5-10% от массы полимера.

В качестве полимера используют латекс СКС-65 и поливинилацетатную дисперсию (в этом случае стабилизатор применять на надо, так как там уже есть стабилизатор поливиниловый спирт).

Влажные условия замедляют процесс пленкообразования из полимерной дисперсии, поэтому для цементно-полимерных изделий применяют следующий режим твердения: первые 7-10 дней - во влажных условиях, далее - в воздушно-сухих. Такой режим обеспечивает формирование достаточно прочной минеральной структуры, а затем полимерной.

Бетоны на латексе СКС-65 рекомендуется применять в условиях воздействия воды, а на основе ПВА - в условиях воздействия масел и нефтепродуктов: для устройства полов, для покрытий дорог, аэродромов, каналов.

3. Применение водонерастворимых олигомеров и полимеров

Жидковязкие олигомеры - на основе эпоксидных и полиэфирных смол. Необходимо добавлять эмульгатор (оксиэтилцеллюлоза), чтобы не было слипания частиц полимера и отделения его от минерального вяжущего. П/Ц=0,1-0,3.

Бетоны с добавкой жидковязких олигомеров обладают высокой прочностью, хорошей адгезией и износостойкостью. Применяются в подземном строительстве, для устройства покрытий полов и даже для соединения арматуры, взамен электросварки.

Порошкообразные продукты - это измельченные твердые термореактивные смолы, порошкообразные термопластичные полимеры и природные термопластичные смолы.

После затвердевания минерального вяжущего материал необходимо нагреть для расплавления полимерного продукта. Полимер перераспределяется в поровом пространстве минеральной матрицы, изменяя характер пор: образуются замкнутые поры и происходит гидрофобизация поверхности пор. Снижается водопоглащение, водопроницаемость. Бетон хорошо служит во влажных условиях.

В качестве порошкообразного полимерного компонента можно применить суспензионный полистирол, который содержит в своем составе легко кипящую жидкость –изопентан. При нагревании до 80-100 0 С частицы полистирола размягчаются и увеличиваются в объеме в 10-30 раз за счет вскипания изопентана.

Смесь цемента, молотого песка или шлака, полистирола и воды загружают в замкнутую форму. Она заполняет 15-20% объема. Нагревают до 80-900 С (до начала схватывания цемента). Частицы полистирола вспучиваются. Их диаметр увеличивается с 0,2-2 мм до 3-15 мм, за счет чего уплотняется цементное тесто. После затвердевания получается легкобетонное изделие с заполнителем из пенополистирольных гранул.

3.Полимербетоны

Бетоны, в которых в качестве связующих веществ используются полимерные связующие.

Полимербетоны - высоконаполненные композиции высокомолекулярных веществ или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей. Воды в этих бетонах нет. Заполнители и наполнители должны быть сухими. В противном случае прочность бетона резко уменьшается.

Для получения полимербетонов используют следующие полимеры: а) термореактивные - фурановые, полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевиноформальдегидные, ацетоноформальдегидные, б) термопластичные - полиэтилен, полипропилен, метилметакрилат.

Полимербетоны для несущих строительных конструкций производят на основе термореактивных смол, а термопластичные полимеры в большинстве случаев используют для получения полимербетонов, которые применяют в защитных облицовках в виде декоративно- отделочных материалов.

Степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями в полимербетонах составляет 90-95% массы, связующего-5-10% общей массы полимербетона. Высокая степень наполнения позволяет резко снизить усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов и повысить модуль упругости.

Разработаны составы тяжелых полимербетонов плотностью 2200-2400 кг/м3, имеющих предел прочности при сжатии от 40 до 160 МПа: 40-60МПа – для фенолоформальдегидных смол, 50-80- для карбомидных, 80-120 МПа – для полиэфирных, до 160 МПа - для фураново - эпоксидных.

Минеральные наполнители и заполнители

Так как количество наполнителей и заполнителей в полимербетоне составляет 90-95% от общей массы, то они оказывают значительное влияние на свойства полимербетона.

Наполнители - дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15 мм и удельной поверхностью 2500-5000 см2 /г (порошки андезита, диабаза, цемента, графита и др.). При небольшом количестве наполнителей (5-10%) нарушается плотность упаковки, при количестве наполнителя 20-30% также ухудшаются свойства наполненной композиции из-за неполного смачивания связующим поверхности наполнителя. По химическому составу наполнители делятся на четыре основные группы:1) кремнеземистые (кварцевый песок, аэросил и др.), 2)карбонатные и основные (доломит и диабаз и др.), 3) углеграфитовые (кокс, графит), 4) водные силикаты алюминия и магния (каолин, тальк).

К заполнителям относят песок с крупностью зерен до 5 мм и щебень (гравий) с крупностью зерен до 40-50 мм (излившиеся горные породы в виде песка и щебня). В составе легких бетонов применяют: керамзит, перлит, туфы, пемзы. Средняя плотность и гранулометрический состав крупного заполнителя должен подбираться исходя из условий плотной упаковки в процессе формирования размеров, геометрической формы и средней плотности изделий и конструкций.

При подборе наполнителей и заполнителей должны соблюдаться следующие условия:

-высокая адгезия полимерного связующего к поверхности наполнителя;

- совместимость наполнителей и заполнителей с отвердителями и катализаторами. Так, наполнители и заполнители, имеющие щелочную реакцию, не пригодны для полимербетонов на основе фурановых, фенолоформальдегидных и других смол, утверждаемых кислотными катализаторами.

Технология полимербетонов

Первый этап- подготовка сырьевых материалов. Влажность наполнителей и заполнителей должна быть не более 0,5-1%. Тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего, снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в сушильных установках при температуре 80-1100 С, затем обязательно охлаждают до нормальной температуры.

Второй этап- перемешивание в стандартных бетоносмесителях. Сначала готовится связующее с пластификаторами, отвердителями, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим -1,5-2 минуты. Смеси отличаются большой вязкостью, липкостью, требуют более интенсивного уплотнения (вибрирования с пригрузом)

Полимербетоны могут твердеть при нормальной температуре, но долго -до 100-300 суток, поэтому целесообразно их прогревать при температуре 80-1000 С,

4.Модификация битумов полимерами

В нашей стране наиболее широко распространенным кровельным материалом является рубероид, как наиболее дешевый материал, пригодный для устройства плоских кровель, в основе которого лежит кровельный картон, пропитанный битумом. Однако через 1-2 года 30% таких кровель начинает протекать. Причиной этого, наряду с технологическими нарушениями процесса устройства кровель, является изменение состава и свойств битума под действием солнечного света и кислорода: повышается хрупкость и жесткость битумов за счет увеличения твердых и хрупких составляющих и снижения маслянистых фракций в их составе. Кроме того, битум имеет низкую теплостойкость - ниже +500 С. Для того, чтобы улучшить свойства битумов в его состав вводят полимерный компонент. В полимербитумных материалах роль матрицы играет битум, а дисперсной фазой является полимер: при содержании полимера 2-4% частицы полимера препятствуют распространению трещин в материале, в случае большего содержания - матрица передает нагрузку на полимерные волокна, следовательно, повышается эластичность материала и прочность.

В настоящее время для модификации битумов широко используют термоэлапласты:

-АПП - атактический полипропилен (побочный продукт при производстве полипропилена). Модифицируемые битумы характеризуются высокой теплостойкостью, хорошей гибкостью на холоде (-200 С), высокой стойкостью к атмосферным воздействиям.

-СБС (стиролбутадиенстирольный каучук). Модифицированные битумы отличаются высокой гибкостью на холоде (до-300 С), но менее устойчивы к ультрафиолетовому излучению, поэтому при устройстве кровель необходимо предусматривать наличие декоративной посыпки, защищающей битум (керамическая посыпка, полимерная и др.).

При получении битумно-полимерного вяжущего необходимо строго контролировать гомогенность смеси: при недостаточном количестве полимера не происходит гомогенизации, т.е. равномерного смешения, в результате которого обеспечивается повышенная прочность материала и переход в новое структурно-устойчивое состояние. При введении слишком большого количества полимера не удается обеспечить долговременные положительные характеристики материала по прочности и теплостойкости. В связи с этим максимальное количество вводимого полимера - не более 12%.

Кроме того, для модификации свойств битумных кровельных материалов целесообразно в качестве основы применять не картон, а стеклоткань, алюминиевую или медную фольгу или полиэстеровую основу (стойка к воздействию кислот, оксидов, сульфатов, хлоридов; имеет большое удлинение на разрыв при отрицательных температурах).

5.Модификация древесины полимерами

Технология модифицирования древесины состоит из двух процессов: пропитки древесины мономерами и отверждения.

В последнее время ставится вопрос о повышении устойчивости древесины к деформациям и сопротивляемости грибкам. Кроме того, необходимо уменьшить водопоглощение и светоустойчивость данного строительного материала.

В модификации древесины существуют следующие подходы:

- термическая обработка- нагрев до температуры +1500С, сопровождающийся химическим превращение составных элементов клеток. В результате данного процесса выделяется лигнин, который является природным полимерным связующим, древесина уплотняется, повышается ее долговечность и устойчивость к деформациям;

- модификация древесины химикатами. В этом случае для модификации древесины применяют полимеры (фенолоальдегидные, мочевиноформальдегидные, кремнийорганические, фурановые) и мономеры (стирол, метилметакрилат)

В этом случае механизм действия химических веществ следующий:

1. Вещества вступают в реакцию с полимерами стенок клеток.

Вещество проникает в стенки клеток, там поликонденсируется и обеспечивает образование полимерной сетки. В результате этого стенки клеток приходят в набухшее состояние и фиксируются в нем на длительный срок. В результате такой модификации обеспечивается снижение усадки и набухания древесины. Для изменения свойств древесины применяют диметил-дигидро-этилен - мочевину.

2. Вещества накапливаются в капиллярах древесины.

Применяют термически или инициировано полимеризуемые стирол, винилхлорид, тетрафторэтилен. В результате такой модификации снижается деформативность древесины, повышается огнеупорность и твердость.

3. Вещества заполняют полости клеток.

Возрастает биохимическая стойкость древесины, снижается возгораемость.

Модифицирование древесины полимерами в сочетании с применением антипиренов, антисептиков и красителей позволяет создавать материалы, сочетающие положительные свойства древесины и полимера-модификатора.

Свойства модифицированной древесины:

1. Устойчивость к деформациям

Расширение и усадка зависят от влажности и породы древесины, направления волокон и обработки. Бук способен к сильному расширению и усадке, поэтому редко используется для производства окон. Однако после модификации, например диметил-дигидро-этилен-мочевиной, устойчивость его к деформациям возрастает на 60%.

2. Прочностные показатели.

При пропитке метилметакрилатом прочность на сжатие вдоль волокон возрастает в 3 раза, поперек –в 4-6 раз. Истираемость снижается в 2 раза. При обработке древесины фенолоспиртами прочность при сжатии увеличивается в 3 раза; в случае применения фурановых соединений -в 1,5-3 раза, твердость возрастает в 2 раза.

3. Долговечность повышается в 2-4 раза. За счет повышения долговечности снижается вероятность возникновения повреждений, способствующих повышению влажности и, как следствие, возникновению грибка.

4. Возможность использования малоценных пород (береза, ольха, липа), которые после модификации не уступают по своим свойствам твердым лиственным породам (дуб, ясень).

5. При модификации древесины достигается гидрофобизация поверхности. Гидрофобизация достигается двумя путями: либо снижается скорость поглощения воды, либо уменьшается количество поглощенной воды. И в том, и в другом случае средняя влажность уменьшается настолько, что не наступает поражение грибками.

6. Светоустойчивость.

Природная древесина не обладает светоустойчивостью: под воздействием ультрафиолетового излучения лигнин разрушается, а затем вымывается водой. Использование технологий образования полимерной сетки, а так же применение меламиновых смол, воска, обеспечивают уменьшение размывания лигнина, следовательно, повышение светоустойчивости.

7.ПОЛИМЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Эффективное сочетание полимеров с различными строительными материалами (древесина, бетон, металл) позволяет создавать новые строительные конструкции. Особую роль играют полимерные строительные конструкции на предприятиях, использующих агрессивные среды в производственном процессе: здесь такие конструкции играют роль первичной химической защиты, так как превосходят по химической стойкости традиционные материалы.

Полимерные конструкции можно разделить на следующие группы: пневматические конструкции, оболочки, полимербетонные конструкции, трехслойные панели.

Пневматические конструкции.

Пневматические конструкции - мягкие оболочки, форма и несущая способность которых обеспечиваются избыточным давлением нагнетаемого в них воздуха. Для возведения таких конструкций применяют армированные и неармированные пленки из ПВХ, полиэтилена, полиамида, полипропилена. Армируют пленки капроновыми, лавсановыми, металлическими и стеклянными сетками и волокнами. Так же для таких конструкций применяют покрытые или пропитанные полимерами ткани (хлопковые, синтетические, стеклоткань). Для пропитки применяют следующие полимеры: ПВХ, полихлорпрен, полиуретановый каучук, хлорсульфополиэтилен. Покрытия наносят каландровым методом.

Пленочные и тканевые полимерные материалы для возведения пневматических конструкций должны отвечать следующим требованиям: технологичность при изготовлении конструкций, легкость, прочность, морозостойкость, теплостойкость, долговечность, биостойкость, эластичность. Преимуществом пленочных материалов перед тканевыми является возможность получать светопрозрачные конструкции. Однако общим недостатком пленочных и тканевых материалов является ползучесть и потеря эластичности при старении.

Различают пневмоконструкции воздухоопорные, пневмокаркасные и линзовые.

Воздухоопорные - мягкие оболочки, выполняющие ограждающие функции и сохраняющие заданную форму благодаря нагнетаемому в них воздуху под большим давлением (0,1-1Кпа). Выполняют такие конструкции в виде цилиндрических сводов с различной стрелой подъема. (рис.19 ) Торцовые части могут быть плоскими, сферическими, цилиндрическими. В качестве фундамента для таких конструкций используют ленточные фундаменты с закладными для крепления купола. Соединение фундамента и купола должно быть выполнено максимально герметично, что обеспечивается наличием технологических юбок. В качестве нагнетательных установок используют компрессоры, вентиляторы. Целесообразно осуществлять оснастку аварийным комплектом оборудования с целью бесперебойного поддержания давления в оболочке. Соединение между нагнетательной установкой и внутренним объемом осуществляют посредством патрубков. В зависимости от назначения конструкции необходимо подбирать схему освещения: наиболее оптимальной является размещение осветительных приборов непосредственно на площадке или на специально устроенных для этого подставках; крепление на оболочке опасно и трудоемко.

Рис. 19 . Принципиальная схема воздухоопорной конструкции: 1-установка для подачи воздуха;2- оболочка;3- опорный контур; 4- тамбур-шлюз.

Для большей теплоизоляции возможно создание двухслойных конструкций. В этом случае поток воздуха от нагнетательной установки разделяется на 2 части: один идет непосредственно под купол, другой - между слоями оболочки (расстояние между слоями может достигать до 60 см). Для больших пролетов применяют усиление воздухоопорных конструкций канатами и сетками, воспринимающими растягивающие усилия.

Применяются воздухоопорные конструкции для возведения постоянных и временных сооружений, таких как производственные и складские помещения, спортзалы, торговые павильоны, мобильные здания (медпункты, СТО).

Пневмокаркасные конструкции имеют замкнутые полости, внутри которых поддерживается высокое избыточное давление (1-1,5 МПа). Сопротивление сжатию и изгибу таких конструкций обеспечивается именно сжатым воздухом. Для изготовления таких конструкций необходим более прочный материал, нежели для пневматических, в связи с необходимостью выдерживать повышенное давление. При использовании таких конструкций отпадает необходимость в постоянной работе компрессора: он включается в случае, когда давление падает ниже допустимого. Наиболее типичной конструкцией такого типа является свод с несущим каркасом из пневмоарок и пневмопрогонов, покрытых тканевой ограждающей оболочкой.

Существуют так называемые смешанные конструкции, сочетающие свойства воздухоопорных и пневмокаркасных конструкций: с открытыми торцами они работают как тент, с закрытыми как воздухоопорная конструкция.

Преимущества воздухоопорных конструкций:

- быстрота монтажа;

- малая масса (2-3,5 кг/м перекрытой площади)

- малый транспортный объем;

- светопропускание исключает использование электроэнергии днем;

- низкая удельная стоимость монтажа;

- возможность установки на плоских кровлях;

- радиопрозрачность.

Недостатки:

- малый срок службы ( до 10 лет);

-неблагоприятные акустические характеристики;

- потребность в вентиляторных установках;

-низкая огнестойкость;

- трудность поддержания микроклимата внутри конструкции.

Разновидностью пневматических конструкций являются линзовые конструкции - двухслойные, скрепленные по контуру оболочки, между которыми нагнетается воздух. Такие конструкции используют в зданиях, имеющих по контуру обычные стены. Давление в линзе создается, исходя из возможной снеговой нагрузки.

Оболочки.

Пластмассовые оболочки удачно сочетают такие свойства, как: радиопроницаемость, легкость, устойчивость, индустриальность возведения. Перекрываемые оболочками пролеты могут достигать 90-110 м, но чаще составляют 3-30м.

Благодаря высокой технологичности пластмасс, получают оболочки рациональной геометрической формы, чем компенсируется повышенная деформативность пластмасс.

Типы оболочек

Структурные оболочки состоят из расположенных в одной плоскости тонкостенных пространственных элементов. Такие оболочки работают как плита, опираясь по контуру или в отдельных точках.

Оболочки ординарной кривизны - цилиндрические, призматические и своды.

Оболочки двоякой кривизны - положительной кривизны и отрицательной кривизны.

Материалом для оболочек всех типов служат стеклопластики на полиэфирной основе, эпоксидный и полистирольный пенопласт, алюминиевые и стальные профили, клееные деревянные брусья.

Рис.20. Типы оболочек из пластмасс: а) структурные; б) одинарной кривизны и призматические оболочки; в) двоякой положительной гауссовой кривизны и выпуклые многогранные оболочки; г) двоякой отрицательной гауссовой кривизны;1,2- с одно- и двухосным расположением элементов;3,5- цилиндрические;4,6- призматические;7- замкнутая; 8- висячая; 9,10- эллиптическая и пирамидальная; 11,12—сферическая и многогранная; 13- замкнутая эллиптическая; 15,16- гиперболическая;17,18- шатровые гиперболические; 19,20—воронкообразная и зонтичная гиперболические; 21,22- висячие гиперболические (седловидная и с центральной опорой).

Полимербетонные конструкции

Полимербетон по сравнению с цементным бетоном имеет преимущества: химическая стойкость, высокие прочностные характеристики, высокую газо- и водонепроницаемость.

Наиболее рациональными областями применения полимербетонов являются несущие химически стойкие конструкции промышленных зданий (рис.( 21 )):

а) колонны сечением 40х60 см, высотой14,4 м;

б) колонны сечением 40х40 см, высотой 3,3м для эстакад под электролизные ванны и этажерок;

в) фундаменты под колонны и технологическое оборудование размером в плане 100х100см;

г) балки покрытий, подкрановые фундаментные опорные длиной 4-6 м и сечением от 20х20 до 40х80 см для конструкций, несущих технологические коммуникации;

д) плиты для полов и футеровок размером 50х50 см и для стен 1,2х4,8 м;

е) трубы диаметром 20-80 см.

Рис. 21. Схемы сталеполимербетонных конструкций промышленных зданий

Для подземных сооружений из полимербетона изготавливают коллекторные кольца, колодцы, блоки стен подвалов, способные к длительной эксплуатации в агрессивных средах. Полимербетон на фурановом связующем используется для изготовления травильных и электролизных ванн.

Трехслойные панели

Трехслойные панели - это плоские или пространственные конст¬рукции, состоящие из легкого тепло-, звуко-, виброизоляционного материала, обклеенного с обеих сторон прочными и жесткими об¬шивками, стойкими к различным воздействиям.

Монолитность соединения обшивок со средним слоем и частич¬ная передача на этот слой действующих нагрузок с одновременным выполнением им изоляционных функций ставят трехслойные пане¬ли в число наиболее эффективных несущих и ограждающих конст¬рукций. Масса трехслойных панелей лежит в пределах 40-70 кг/м3, что позволяет значительно снизить массу зданий и повысить индустриальность строительства.

Панели классифицируют по назначению (для стен, покрытий), по светопропускающей способности (светопроницаемые и глухие), по технологическим свойствам (неутепленные и утепленные). Основ¬ное назначение трехслойных панелей - покрытия по несущим конст¬рукциям, подвесные перекрытия и вертикальные ограждения зда¬ний.

В качестве обшивок применяют тонколистовой алюминий, за¬щищенную от коррозии сталь, стеклопластики, фанеру, древесные плиты, асбестоцемент.

Распространение в качестве материала среднего слоя получил полистирольный пенопласт, вследствие сравнительно низкой стоимо¬сти и высоких физико-механических свойств. Однако ему присущи определенные недостатки: низкая теплостойкость (70-80°С) и низкая огнестойкость, которую повышают введением специальных добавок. Более высокую прочность и теплостойкость имеет пенополивинил-хлорид. Но он может вызывать коррозию металлов. Кроме того, вследствие высокой стоимости его применение ограничено. Для трехслойных панелей широко используется пенополиуретан. Его за¬ливают в полости в жидком виде, после чего он самопроизвольно вспенивается и склеивается с листами обшивки. Структура пенопла¬ста и степень вспенивания регулируются путем изменения состава исходной композиции. Отвержденный пенопласт обладает достаточ¬но высокой прочностью и теплостойкостью (до 130°С).

Наибольшую жесткость и устойчивость при минимальной массе имеют панели со средним слоем из сотового заполнителя, который изготавливают из металлической фольги, бумаги, пластмасс.

Для предохранения стенок ячеек от смятия при механической об¬работке соты на время обработки заполняют водой и замораживают. Для повышения теплоизоляционных и огнезащитных свойств пане¬лей ячейки сот заполняют пенопластом, перлитом, вермикулитом.

Огнестойкость сотовых конструкций повышают пропиткой их антипиренами. Благодаря малой собственной массе панели с сотовым заполнителем могут иметь большие размеры, например, на 2 этажа.

При склеивании сот с обшивками применяют различные клеи. Бо¬лее жесткие наносят на соты, а эластичные на листы обшивки (рис. 22 ). Жесткий клей обеспечивает устойчивость стенки в месте крепления, а эластичный - деформативность при температурных воз¬действиях. Для запрессовки при склеивании плоских панелей исполь¬зуют винтовые, гидравлические и пневматические прессы. Панели криволинейного очертания запрессовывают на соответствующей по форме матрице с помощью резинового мешка вакуумным или автоклавным способом.

Рис. 22. Схема конструкции панели с сотовым заполнителем: 1- обшивка;2- стенка ячейки сот; 3- клеевой слой, наносимый на обшивку.

Плиты покрытий и подвесных перекрытий устраивают с обрамле¬нием, прочно соединенным с обшивками. Обрамление может быть из стальных, асбестоцементных, фанерных профилей (рис. 23 ). Кромки панелей также закрывают полосами из водостойкой бакелизированной фанеры и обрамляют алюминиевыми уголками, скреп¬ленными с обшивкой и фанерой клеезаклепочными соединениями.

|

Рис.23 Трехслойная панель: а) без обрамления; б) с обрамлением

Стыки панелей уплотняют прокладками из пороизола, гернита, |пенополиуретана, воспринимающими температурные деформации панелей без нарушения герметичности стыка. Дополнительную гер¬метичность обеспечивают мастики и механические устройства, ком¬пенсаторы, прокладки, держатели.

Асбестоцементные трехслойные панели, как правило, обстраи¬ваются обрамлением из деревянных, фанерных или стальных про¬филей, соединенных с обшивками клеевинтовыми соединениями. Панели с алюминиевыми обшивками и средним слоем из поливинилхлоридного пенопласта обрамляют алюминиевым швелле¬ром, скрепленным с обшивками клеезаклепочным или клеесварным соединением, которое в сравнении с клеезаклепочным менее трудо¬емко. В клеесварных соединениях применяется эпоксидный клей К-138, шаг сварных точек составляет 50 мм.

Современным требованиям, предъявляемым к теплозащите зда¬ний, отвечают трехслойные панели с наружными слоями из армиро¬ванного тяжелого бетона и средним теплоизоляционным слоем из полистиролъного пенопласта ПСБ-С в виде плит. Для обеспечения совместной работы слоев наружные железобетонные слои выполня¬ют коробчатого сечения, т.е. с ребрами жесткости. Эти ребра жестко¬сти, являясь "мостиками холода", снижают теплозащитные свойства панелей. Коэффициент термического сопротивления таких панелей при толщине пенопластового среднего слоя, равной 100 мм, со¬ставляет 1,35 м2 °С/ Вт. Этого недостатка лишены панели на «гибких связях, выполненных из металлических стержней. Коэффициент термического сопротивления этих панелей составляет 1,42 м2 0 С/Вт.

Литература

1 Глуховский В.Д., Рунова Р.Ф., Шейнич Л.А., Гелевера А.Г. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. – 303с.

2 Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы) – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 536с.

3 Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы – М.: Стройиздат, 1986. – 688с.

4 Баженов Ю.М., Угинчус Д.А., Улитина Г.А. Бетонополимерные материалы и изделия – К.: Будiвельник, 1978. – 88с.

5 Домокеев А.Г. Строительные материалы – М.: Высш. Шк., 1989. – 495с.

6 Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них. СН 525-80/ Госстрой СССР – М.: Стройиздат, 1981. – 23с.

7 Баженов Ю.М. Технология бетона – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2002. – 500с.

8 Батраков В.Г. Модифицированные бетоны – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1998.

9 Черных В.Ф., Пшеничный Г.Н. Специальные бетоны – Краснодар: КубГТУ, 1994. – 109с.

Вопросы к зачету по курсу « Полимерные материалы в строительстве»

1. Полимеры: определение, степень полимеризации. Классификация полимеров по происхождению. Сырье для получения полимеров.

2. Классификация полимеров по составу и строению основной цепи. Зависимость свойств от состава и строения.

3. Классификация полимеров в зависимости от поведения при действии температуры.

4. Классификация полимеров в зависимости от способа получения.

5. Основные полимеризационные полимеры

6. Основные поликонденсационные полимеры

7. Пластмассы: определение, основные компоненты, понятие полимероемкости. Классификация полимерных материалов в соответствии с общими свойствами.

8. Классификация наполнителей. Роль наполнителей в пластмассах.

9. Роль пластификаторов, стабилизаторов.

10. Физические и механические свойства пластмасс.

11. Химические и физико-химические свойства пластмасс.

12. Вальцевание и каландрирование. Изделия, получаемые каландрированием.

13. Экструзия. Принцип работы экструзионной машины шнекового типа. Изделия, получаемые методом экструзии.

14. Прессование. Изделия, полученные методом прессования.

15. Промазывание, пропитка, литье. Изделия, получаемые данными методами.

16. Формование: методы формования. Изделия, получаемые формованием.

17. Сварка: виды сварки, особенности технологии, виды изделий. Склеивание и резание пластмасс.

18. Конструкционные материалы: древесно-слоистые пластики (основы производства, свойства, применение)

19. Конструкционные материалы: древесно-стружечные плиты (основы производства, свойства, применение)

20. Конструкционные материалы: древесно-волокнистые плиты (основы производства, свойства, применение)

21. Конструкционные материалы: стеклопластики ( основы производства, свойства, применение. ).

22. Конструкционные материалы: полимерные трубы( виды, свойства,основы производства, применение. ).

23. Отделочные материалы: ДБСП, полистирольные плитки. ( основы производства, свойства, применение. ).

24. Декоративные пленочные материалы: виды, способы производства, свойства, область применения.

25. Обои: влагостойкие, виниловые, акриловые.

26. Отделочные материалы: стеновые панели из МДФ, пластиковые панели из ПВХ, виниловый сайдинг

27. Линолеум: виды, область применения. ПВХ линолеум: виды, свойства, основы производства.

28. Резиновый линолеум, плиточные материалы для полов.

29. Наливные полы: основные полимеры, устройство и применение.

30. Гидроизоляционные материалы: пленочные и мастичные.

31. Герметизирующие материалы. Классификация и применение.

32. Теплоизоляционные пластмассы: пенополистирол, пенополиуретан.

33. Теплоизоляционные пластмассы: пенополивинилхлорид, мипора, сотопласты.

34. Полимербетоны:состав, технология получения, свойства, применение.

35. Бетонополимеры: материалы, технология, свойства, применеие.

36. Цементно- полимерные бетоны

37. Модификация битума полимерами.

38. Модификация древесины полимерами.

39. Полимерные пневматические конструкции.

40. Полимерные конструкции: оболочки, полимербетонные конструкции.

41. Полимерные конструкции: трехслойные панели.