Полимеры, применяемые в строительстве
Общие сведения о полимерах
Ответить на следующие вопросы.
Полимерные строительные материалы
При изучении темы рассмотрим следующие разделы:
1 Общие сведения о полимерах.
2 Полимеры, применяемые в строительстве.
После изучения темы необходимо:
Что относится к положительным и отрицательным свойствам полимерных строительных материалов?
Какова рациональная область применения полимерных строительных материалов?
Какие виды изделий из пластмасс вы знаете?
Полимеры – это высокомолекулярные вещества представляют собой цепь или пространственную решетку, последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся многократно.
Бывают природные (целлюлоза, крахмал) и искусственные, которые используются более широко.
Искусственные – сырье для получения мономер.
Чаще всего полимеры получают из нефти и газа двумя способами.
Часть полимеров получают в виде вязкой жидкости, которая способна в дальнейшем вступать в химическую реакцию, за счет активной группы атомов, катализаторов и температуры. Эти полимеры называются Олигомером.
Имеют относительно не высокую молекулярную массу до 1000.
Полимеры бывают: термопластичные и термореактивные.
Термопластичные, обычно хорошо растворимы растворителями, способны при нагревании легко размягчаться, при этом снижать прочность. При охлаждении восстанавливают свои свойства. Это происходит из- за малой связи между линейными молекулами.
Термореактивные отвердевают необратимо. Происходит склеивание линейных молекул в пространственную решетку. Практически не растворяются растворителями, хотя могут набухать. При определенной температуре происходит деструктуризация (необратимое разрушение).
Полиэтилен получают из газа этилена (продукт переработки нефти), прозрачное вещество, плотность 0,94-0,97г/см³. Размягчается при температуре 80-90°С. Плавится при температуре 100-120°С. Сохраняет эластичность при температуре 70°С. Хорошо противостоят воздействию многих кислот, щелочей, солей, растворов. Из него изготавливают пленку, трубы.
Полипропилен близок по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий, температуростойкий. Температура размягчения 160-170°С. Изготавливают трубы, пленки, детали химического оборудования.
Полиизобутилен обладает высокой эластичностью, по свойствам близок к каучуку, морозостоек, хорошо прилипает ко многим силикатным материалам. Из него изготавливают герметики и мастику, в частности для герметизации стыков между стеновыми панелями.
Поливинилхлорид самый распространенный полимер в строительстве. Прозрачный, жесткий, прочный. Температура размягчения 60-100°С. Плавится при температуре 160-200°С. Изготавливают линолеумы, трубы, отделочные и строительные материалы.
Полистирол – продукт полимеризации газа стирола, прочный, легко окрашивается, используется для изготовления пенопласта.
Поливинилацетат – остаток уксусной кислоты предопределен низкой водостойкостью. Используется для приготовления лаков, красок, мастик.
Получают совместной полимеризацией нескольких полимеров.
Фенол формальдегидный – получают поликонденсацией фенола и формальдегида. Выпускают в виде олигомера. Используют для получения слоистых пластиков, водостойких лаков, клеев.
Карбамидные получаются поликонденсацией мочевины или карбамида и формальдегида. Наиболее дешевые и прочные в отвердевшем состоянии. Недостаток: низкая водостойкость, склоны к быстрому старению. Используют для красок, лаков, слоистых пластиков.
Полиэфирные, получают поликонденсацией спиртов и органических кислот. Из них изготавливают краски, лаки.
Эпоксидные (смола и отвердитель), очень дорогие, используют для ремонта специальных конструкции.
Кремнийорганические полимеры. Имеют в своем составе кроме органической части кремний. Используют для термостойких красок.
Применение полимерных материалов в строительстве
На сегодняшний день полимерные материалы стали пользоваться довольно-таки высоким спросом. Их стали использовать в различных промышленных и строительных областях, которые как раньше так и сейчас были очень важны для производства тех или иных изделий.
Производство полимерных материалов
Так, такой полимерный материал как пластик, благодаря своим особым свойствам, таким как приемлемая стоимость, устойчивость к различным повреждениям и превосходные светоизоляционные качества стал применяться в самых разных сферах строительства.
Разного рода же пластмассы и пластмассовые изделия нашли своё применения в проектировании.
Современные полимерные материалы
На данный момент чаще всего полимерные материалы используются именно в строительстве. Как правило, они благодаря своей особой прочности к имеющемуся удельному весу помогают получить такую немаловажную характеристику для строй материалов как коэффициент качества самой конструкции. И если данный коэффициент качества такого строительного материала как кирпич равен 0,02, то коэффициент тех или иных пластиков составляет порядка 2-2,5. Аналогов такому показателю не существует.
Говоря же о преимуществах полимерных материалов следует сказать, что их существует немало. В первую очередь хочется отметить высокую стойкость полимеров к разного рода химическим воздействиям, благодаря чему различные пластмассовые изделия используют в строительстве всевозможных канализационных трубопроводов а также разных химических промышленных объектов.
Помимо этого полимерные материалы являются незаменимыми для изоляции швов в тех или иных сооружениях и объектах. Ещё одним достоинством полимерных материалов является простота окрашивания. Если, к примеру нужно окрасить металлопластиковые двери можно без труда подобрать более подходящий оттенок, от белого цвета и до цвета естественного камня.
Неплохая и эстетичная замена керамической черепицы и прочих материалов на различные полимерные части из фаолита, поливинилхлорида и всевозможных стеклокомпозитов — вот ещё один бонус от полимерных материалов, который можно по достоинству оценить.
Что же касается основных ценных свойств самих полимерных материалов то это: очень малая объёмная масса (которая позволяет в несколько раз снизить вес любой из строительных конструкций), высокая прочность строительных пластмасс, пределы которой при растяжении и сжатии в несколько раз превосходят даже бетон, превосходная стойкость к влаге, органическим растворителям и щелочным растворам, способность довольно легко окрашиваться в разные цвета как органическими, так и неорганическими пигментами а также низкая истираемость и очень высокая устойчивость к губительным коррозионным воздействиям.
Виды и применеие полимерных материалов и изделий в строительстве.
Полимерные строительные материалы.
1 
Полимеры.
По происхождению полимеры делятся наприродные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы.
Полимерные строительные материалы и изделия получают из пластических масс. Пластическими массами (пластмассами) называют материалы, основным связующим компонентом которых является полимер.
Исходным сырьем для получения полимеров служит природный газ, а также «попутный» газ, сопровождающий выходы нефти и каменноугольный деготь, получаемый при коксовании. Состоят они в основном из трех групп химических соединений: связующего (различные смолы, полистирол, фенолоформальдегидные соединения и др.); пластификатора; наполнителя. В качестве вспомогательных веществ в их состав входят также пигменты (красители), стабилизаторы и др.
Пластмассы относятся к наиболее прогрессивным в строительстве материалам, они превосходят по многим показателям традиционные материалы. При замене пластмассами в строительстве металла, бетона, железобетона, древесины достигается во многих случаях высокий технико-экономический эффект. Каждая тонна пластмасс позволяет экономить 5,6 т стали, 3,4 т цветных металлов. Капитальные вложения в производство полимерных строительных материалов в 2—3 раза меньше, чем в производство традиционных строительных материалов. Производство пластмасс позволяет обеспечить высокий уровень комплексной механизации и автоматизации технологических процессов, а применение их — высокий уровень индустриализации строительства и его качества, снижение материалоемкости зданий и сооружений.
1. Относительная легкость. Например, для большой группы поропластов средняя плотность находится в пределах 15. 400 кг/м3. Однако для пластмасс в целом она колеблется в широких пределах от 10 и для некоторых специальных видов пластмасс до 2200 кг/м3.
2. Высокие механические свойства (сопротивление сжимающим, растягивающим, изгибающим, истирающим и ударным воздействиям).
3. Малая теплопроводность и водопоглощение. Теплопроводность большинства обычных изделий из пластмасс составляет 0,25. 0,70 Вт/(м °С), а у пористых материалов всего лишь 0,03 Вт/(м °С), т. е. приближается к теплопроводности воздуха 0,023 Вт/(м °С). Пластмассы и изделия на их основе имеют.
4. Высокая химическая стойкость к воздействию растворов кислот, щелочей, органических растворителей.
5. Высокая коррозионная стойкость и механическая прочность.
6. Способность прокрашиваться на всю толщину изделия.
7. Способность поддаваться технологической обработке —сверлиться, обтачиваться и свариваться в струе горячего воздуха.
Отдельные виды пластмасс (органические стекла) обладают высокой прозрачностью, которая находится в пределах 85. 94 относительно прозрачности алмаза, принятую за 100. Особые декоративные свойства изделий из пластмасс: гладкая, не требующая полировки поверхность, четко выраженный колер — выгодно отличают эти изделия от других видов отделочных материалов.
Существенными недостатками пластмасс являются малая поверхностная твердость, низкая теплостойкость, горючесть, токсичность некоторых компонентов и повышенная ползучесть. В ряде случаев имеют место малая долговечность вследствие деструкции полимера, недостаточная стабильность структуры в эксплуатационный период, и как следствие, изменение физико-механических свойств во времени.
Виды и применеие полимерных материалов и изделий в строительстве.
В зависимости от назначения полимерные строительные материалы подразделяют на конструкционные (для несущих и ограждающих конструкций), отделочные (для отделки стен и покрытия полов), гидроизоляционные и герметизирующие, тепло- и звукоизоляционные, материалы для трубопроводов, санитарно-технических изделий и др.