СМ Черных. Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения

• Название: Тема 1 Материалы из стеклянных и других минеральных расплавов Определение, краткие исторические сведения
• Анкор: СМ Черных.doc
• Дата: 19.08.2018
• Размер: 3.77 Mb.
• Имя файла: СМ Черных.doc
• Тип: Документы; #23204
• страница: 14 из 19

Полихлоропреновыи каучук (наирит) — каучук, получаемый сопо-лимеризациейхлоропренасдобавкой5...30 % других мономеров. Вы­пускают твердые высокомолекулярные каучуки молекулярной массой 100 000...500 000, жидкие олигомерные каучуки, используе­мые для пластификации и антикоррозионных покрытий, и латексы. Плотность твердого каучука 1230 кг/м . Он хорошо растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, частично в кетонах и эфирах. Хлоропреновый каучук обладает хорошими клеящими свой­ствами, поэтому его используют в клеящих мастиках (например, кума-рононаиритовых — КН). Вулканизированные полихлоропреновые каучуки обладают высокой масло-, бензо-, свето- и теплостойкостью.

Бутилкаучук — продукт сополимеризации изобутилена с неболь­шим количеством (1...5 %) изопрена. Бутилкаучук — один из самых ценных видов каучуков — обладает высокой морозостойкостью, эла­стичностью, стойкостью к действию кислорода и озона и исключи­тельно высокой газонепроницаемостью. Бутилкаучук растворяется в бензине, ароматических углеводородах и сложных эфирах. К поло­жительным качествам бутилкаучука относится и его хорошая клей­кость.

Вулканизированный бутил каучук отличается высокой теплостой­костью, температура деструкции 160...165 °С; химически инертен (не растворяется, а лишь набухает в углеводородах; стоек к животным и растительным маслам).

Бутилкаучук применяют для автомобильных камер, для получе­ния прорезиненных тканей, гуммирования химической аппаратуры, в пищевой промышленности и для многих других целей. В строитель­стве бутилкаучук используют в клеящих мастиках и герметизирую­щих материалах, а также для модификации битумных и полимерных материалов.

Тиоколовые (полисульфидные) каучуки — синтетические каучуки, в молекулах которых в основной цепи содержатся атомы серы (40...80 % по массе). Особенность тиоколовых каучуков — высокая стойкость к ат­мосферному старению и действию растворителей. Выпускают твердые и жидкие каучуки и латексы каучуков. В строительстве их применяют для изоляционных покрытий, в том числе и кровельных, стойких к солнечному свету и растворителям, для герметизации стыков крупно­панельных зданий и в качестве пластифицирующего компонента в хи­мически стойких мастиках и компаундах.

Полиизобутилен — термопластичный каучукоподобный полимер, в зависимости от молекулярной массы представляющий собой вязкие клейкие жидкости (молекулярная масса ниже 50 000) или эластич­ный каучукоподобный материал (молекулярная масса 100 000... ...200 000). Полиизобутилен хорошо растворяется в различных угле­водородах и хорошо смешивается с различными наполнителями. Это один из самых легких полимеров; его плотность 910...930 кг/м . По­лиизобутилен щелоче- и кислотостоек. По химической стойкости и диэлектрическим свойствам он уступает только полиэтилену и фто­ропласту. Эластичность Полиизобутилен сохраняет до —50 °С. Его применяют для модификации полимерных и битумных материалов с целью улучшения их свойств при низких температурах.

Низкомолекулярный Полиизобутилен и растворы высокомолеку­лярного полиизобутилена обладают очень высокими адгезионными свойствами к большинству строительных материалов (дереву, бетону, штукатурке и т. п.). Из низкомолекулярного полиизобутилена изго­товляют невысыхающие клеи и мастики для приклеивания полимер­ных отделочных материалов из поливинилхлорида, полиэтилена и других полимеров с плохой адгезией. На основе полиизобутилена по­лучают также нетвердеющие мастики для герметизации стыков в сборном строительстве.

Из высокомолекулярного полиизобутилена формуют листы для защиты химической аппаратуры от коррозии, для гидроизоляцион­ных и электроизоляционных целей, а также его используют как пла­стификатор в пластмассах.

Хлорсульфированный полиэтилен — каучукоподобный продукт, получаемый при взаимодействии полиэтилена с хлором и сернистым ангидридом SO2 Обработанный таким образом полиэтилен проявля­ет способность к вулканизации.

Хлорсульфированный полиэтилен хорошо растворим в аромати­ческих растворителях (толуоле, ксилоле) и хлорированных углеводо­родах, хуже в ацетоне и не растворим в алифатических углеводородах. Отличительная черта хлорсульфированного полиэтилена — высокая атмосферостой кость и химическая стойкость; он хорошо противо­стоит действию кислот, щелочей и сильных окислителей, разрушаю­ще действуют на него лишь уксусная кислота и ароматические и хлорированные углеводороды.

Вулканизированный Хлорсульфированный полиэтилен характе­ризуется высокой теплостойкостью. Изделия из него способны дли­тельно работать при температуре от —60 до + 180 °С. Хлорсульфиро­ванный полиэтилен хорошо совмещается с каучуками, повышая их износо-, тепло- и маслостойкость. Применяют Хлорсульфированный полиэтилен и резины на его основе для получения износо- и коррози-онно-стойких покрытий полов. На его основе получают атмосфере- и коррозионно-стойкие лаки и краски для защиты металла, бетона и других материалов от атмосферных и химически агрессивных воздей­ствий. Хлорсульфированный полиэтилен применяют также для по­лучения клеев и герметиков и для модификации других полимеров.

9.5. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ПРОДУКТЫ

К природным олигомерным и полимерным продуктам, применя­емым в строительстве и других отраслях хозяйства, относятся при^" родные смолы, ненасыщенные (высыхающие) масла, целлюлоза и некоторые белковые вещества. Для получения вяжущих веществ при­родные продукты, как правило, модифицируют с целью улучшения их свойств.

Природные смолы — продукты растительного происхождения, выделяющиеся на поверхности коры деревьев самопроизвольно или в результате ее ранения. Смолы состоят из смеси органических высо­ко- и низкомолекулярных веществ. Различают молодые (свежие) смолы, собираемые непосредственно с деревьев (например, живи­ца — сосновая или еловая смола), и ископаемые смолы — продукты жизнедеятельности давно погибших деревьев (янтарь, копалы). Мо­лодые смолы содержат много низкомолекулярных летучих веществ,

ископаемые смолы — твердые, хрупкие материалы. В строительстве чаще применяют продукты, получаемые при переработке смолы хвойных деревьев,— канифоль и скипидар (см. п. 18.3).

Сосновая канифоль — хрупкая стекловидная масса желтого цвета, состоящая в основном из смоляных кислот (до 90 %). При температу­ре 55...70 °С она размягчается, а при 120 °С — превращается в жид­кость. Канифоль хорошо растворяется во многих органических растворителях: ацетоне, эфире, скипидаре, уайт-спирите и спирте. Растворы канифоли обладают клеящими свойствами. Применяют канифоль в мастиках, для улучшения их адгезионных свойств. В каче­стве водоудерживающей и пластифицирующей добавки рекоменду­ется камедь — смола тропической акации — гуммиарабик.

Олифы — пленкообразующие вещества на основе уплотненных растительных масел или жирных алкидных смол (подробнее об оли­фах см. п. 18.2).

Олифы применяются в качестве пленкообразующего компонента в масляных красках и как вяжущее — пластификатор в мастиках и за­мазках при облицовочных работах.

Целлюлоза (от лат. cellula — клетка) — полисахарид — самый рас­пространенный природный полимер, образующий стенки раститель­ных клеток. В чистом виде в качестве органического вяжущего целлюлозу не применяют. Она практически не растворяется ни в во­де, ни в органических растворителях. Обычно используют простые и сложные эфиры целлюлозы: нитроцеллюлозу, метилцеллюлозу, кар-боксиметилцеллюлозу и др.

Нитроцеллюлозу получают, обрабатывая целлюлозу азотной кис­лотой (до содержания азота 10...12 %), образующийся продукт назы­вают коллоксилином. Нитроцеллюлоза легко растворяется в ацетоне, этилацетате; хорошо пластифицируется дибутилфталатом, камфа­рой. Применяют нитроцеллюлозу для получения лаков, нитроэмалей, шпатлевок и клеев. В смеси с камфарой из нитроцеллюлозы получают целлулоид. Существенным недостатком нитроцеллюлозы является то, что она легкогорючий материал.

Метилцеллюлоза (МЦ) — метиловый эфир целлюлозы (торговое название в Европе — тилоза); твердое белое вещество, хорошо рас­творимое в холодной воде. Растворы МЦ даже при концентрации 0,5...1 % характеризуются высокой вязкостью и отсутствием тиксо-тропных свойств. При нагреваниидо40...50 °С растворы МЦжелиру-ются. В строительстве МЦ широко используется как загуститель вододисперсионных красок и как регулятор водоудержи-

вающей способности строительных растворов . Растворам МЦ свойственно сильное пенообразование, поэтому их целесообраз­но применять с пеногасителями.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — порошкообразный или во­локнистый продукт белого цвета, хорошо растворяющийся в воде. Образующийся с водой вязкий раствор используют в качестве клея для обоев, а также в цементных смесях для приклеивания плиток. Карбоксиметилцеллюлоза, как и метилцеллюлоза, биостойка, не токсична, стойка к действию жиров, масел и органических раствори­телей. Кроме строительства, карбоксиметилцеллюлозу в больших ко­личествах используют в нефтедобывающей и горнообогатительной промышленности для повышения вязкости воды, в текстильной про­мышленности (как аппретирующее вещество) и в полиграфии.

Белковые вещества применяют в строительстве все в меньших объе­мах из-за их пищевой ценности и недостаточной водо- и биостойкости. В ограниченных количествах используют казеин и глютин.

Казеин — порошкообразный продукт, получаемый обработкой кислотой обрата (обезжиренного молока). Казеин плохо растворяет­ся в воде, но хорошо в щелочных водных растворах. Его применяют в смеси с известью для приготовления клеевых и шпатлевочных соста­вов, а также после растворения в аммиачной воде (т. е. в виде казеина-та аммония) для стабилизации латексов каучуков в полимерцементных материалах.

Глютин (столярный клей) получают вывариванием из костей, со­единительных тканей и кожи животных с последующим упариванием раствора. Поставляют глютин в виде твердых, хрупких плиток или гранул. Для приготовления клея плитки или гранулы заливают холод­ной водой; при этом они размягчаются и сильно набухают. В набух­ший глютин добавляют воду и нагревают до образования вязкого раствора — клея. При охлаждении и испарении воды клей переходит в студнеобразное состояние (желируется), а затем затвердевает. При­меняют глютиновый клей в столярных (отсюда название — столяр­ный клей) и малярных работах, для приклеивания облицовочных материалов, а также в качестве замедлителя схватывания гипсовых вяжущих.

9.6. ДОБАВКИ К ОРГАНИЧЕСКИМ ВЯЖУЩИМ

Органические вяжущие вещества в чистом виде применяют очень редко. В большинстве случаев в них добавляют различные ве­щества, либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающиеих эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся рас­творители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициато­ры отверждения и др.

Растворители применяют для разжижения, т. е. для придания ра­бочей консистенции краскам, клеям, мастикам и строительным рас­творам на органических вяжущих. Иногда, напротив, смесям с органическими вяжущими необ­ходимо придать большую вязкость или структурную прочность. На­пример, клеям и мастикам, наносимым на вертикальную поверхность. В таком случае используют тонкодисперсные наполнители, загущаю-щие смесь и придающие ей тиксотропные свойства. Наполнители, кроме того, вводят в полимерные материалы для снижения их стои­мости и придания необходимых свойств: твердости, прочности, из-носостойкости и др. Пластификаторы и стабилизаторы добавляют к полимерам для при­дания им требуемых механических свойств и долговечности. Отвер­дители — необходимый компонент смесей, в которых в качестве вяжущего использованы термореактивные олигомеры.

Пластификаторы — вещества, вводимые в полимерные материа­лы с целью повышения эластичности и пластичности. Действие пла­стификатора в упрощенном виде можно представить так. Относитель­но небольшие молекулы пластификатора, проникая между молекула­ми полимера, ослабляют межмолекулярные связи и тем самым повышают подвижность полимерных молекул. Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимером, образуя с ним устойчи­вую композицию, должны обладать малой летучестью и способно­стью проявлять пластифицирующее действие не только при нормальной, но и при пониженной температуре.

В строительстве применяют низкомолекулярные и высокомоле­кулярные пластификаторы. Из низкомолекулярных пластификато­ров применяют эфиры фталевой кислоты (фталаты) и эфиры фос­форной кислоты (фосфаты). Среди фталатов наибольшее распрост­ранение получил диоктилфталат ДОФ, из фосфатов — трикрезилфосфат. ДОФ — прозрачная маслянистая жидкость плотностью 980 кг/м³, хорошо совмещающаяся со многими полимерами (поливи-нилхлоридом, поливинилацетатом, эпоксидными смолами и др.).

Высокомолекулярные пластификаторы отличаются высокоэласти-ческими свойствами. В пластмассах в качестве пластификаторов ис­пользуют эпоксидированные масла и олигомерные полиэфиры;

битумные материалы пластифицируют добавками эластомеров, например каучука. Преимущество полимерных пластификаторов над низкомолекулярными состоит в том, что они не летучи и не экстраги­руются из материала растворителями.

Отвердители — вещества, вызывающие отверждение термореак­тивных олигомеров, т. е. связывающие относительно короткие ли­нейные молекулы органического вяжущего в трехмерные (сетчатые) макромолекулы. Эти вещества делят на две группы: собственно от-вердители и инициаторы (или катализаторы) отверждения.

Отвердителями термореактивных олигомеров служат полифунк­циональные (как минимум бифункциональные) вещества. Эти ве­щества своими функциональными группами соединяются с молекула­ми олигомера, образуя как бы поперечные мостики (поэтому и нужны как минимум две функциональные группы). Потребное количество отвердителя определяется числом функциональных групп в молекуле олигомера и самого отвердителя.

Для фенолоформальдегидных полимеров в качестве отвердителя применяют уротропин (гексаметилентетраамин), распадающийся при нагревании натри молекулы формальдегида, который и произво­дит сшивку. Эпоксидные смолы отверждают полифункциональными аминами (наибольшее распространение получил полиэтиленполиа-мин — ПЭПА).

Процесс отверждения каучуков, аналогичный отверждению оли­гомеров, принято называть вулканизацией, а продукт отвержде­ния — резиной (см. п. 9.5).

Инициаторы отверждения — вещества, распадающиеся в услови­ях отверждения с образованием свободных радикалов, инициирую­щих соединение молекул олигомеров друг с другом. Так, для ненасыщенных полиэфирных смол применяют перекисные инициа­торы, например гидроперекись изопропилбензола — «гипериз». Так как перекиси распадаются относительно медленно, добавляют веще­ства — ускорители отверждения, в данном случае — ускоритель НК (нафтенат кобальта). Ускоритель и инициатор вместе называются от-верждающей системой. Необходимо помнить, что смешивать непос­редственно инициатор с ускорителем категорически воспрещается, так как это может привести к взрыву с выбросом токсичных веществ. Принято раздельно смешивать инициатор с частью олигомера, а ус­коритель с оставшейся частью, а затем соединяют эти смеси.

При отверждении некоторых термореактивных олигомеров, спо­собных к самоотверждению при определенной реакции среды (опре­деленном рН), используют вещества, создающие необходимую реакцию среды: кислоты или щелочи. Так, для отверждения мочевино- и меламиноформальдегидных смол добавляют кислоты — кон­такт Петрова, бензосульфокислоту, соляную кислоту и т. п.

Некоторые олигомеры отверждаются кислородом, углекислым газом или парами воды, находящимися в воздухе.

9.7. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛАСТМАССАХ

Пластмассы (пластики) — материалы, обязательным компонен­том которых, играющим роль матрицы, являются полимеры. В пери­од формования изделий полимер находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а в готовых материалах и изделиях — в отвержденном состоянии. Основные виды полимеров, используемые в строительных пластмассах, описаны в гл. 10. Кроме полимеров в со­став большинства пластмасс входят наполнители, пластификаторы, красители и специальные добавки.

Пластмассы — относительно новый вид материалов. Первые пла­стмассы резина и эбонит (эластичный и твердый продукты вулканиза­ции природного каучука) появились в середине XIX в., когда был открыт процесс вулканизации. В 1872 г. был получен целлуло­ид — пластмасса на основе модифицированной целлюлозы, а в 1887 г.— галалит — пластмасса на основе казеина, белковой состав­ляющей молока. Первый синтетический полимер — фенолформаль-дегидная смола и пластмассы на ее основе — появились в начале XX в. В середине XX в. началось производство пластмасс на основе поливи-нилхлорида, полистирола и других синтетических полимеров. В 50—60-х годах активно начало развиваться производство пластмасс на базе полиэтилена, эпоксидных и полиуретановых смол.

В наше время пластмассы заняли заметное место во всех отраслях хозяйства, в том числе и в строительстве. Несмотря на значительно более высокую стоимость, они оказались конкурентоспособными по отношению к традиционным строительным материалам. Основная причина этого объясняется высокой технологичностью пластмасс. Они легко перерабатываются в самые различные материа­лы и изделия, из которых, в свою очередь, чрезвычайно просто полу­чать готовые конструкции. Яркий пример этому — линолеум, настилка которого сводится к раскатыванию рулона материала по по­верхности пола и закреплению его клеем. Таким образом получается декоративное, гигиеничное и износостойкое покрытие пола с необ­ходимыми тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Свойства пластмасс. У пластмасс довольно необычный для строи­тельных материалов набор свойств (как положительных, так и отри­цательных);

• высокая прочность при малой плотности (р ср < 1500 кг/м3 , а у газонаполненных пластмасс уникально низкая плотность — 50... 10 кг/м³);

• более низкий (в 10 и более раз), чем у традиционных материалов, модуль упругости и соответственно высокая деформативность; за­метная ползучесть (развитие деформаций при длительном воздейст­вии нагрузок);

• высокая износостойкость при малой поверхностной твердости;

• водостойкость, водонепроницаемость и универсальная химиче­ская стойкость (к кислотам, щелочам, растворам солей);

• невысокая теплостойкость (в основном 100...200 °С; для некото­рых пластмасс 300...350 °С) и зависимость механических свойств от температуры;

• декоративность — способность окрашиваться в яркие тона и принимать нужную текстуру поверхности;

• хорошие электроизоляционные свойства и склонность к накап­ливанию статического электричества;

• склонность к старению (особенно под действием УФ-излучения и кислорода воздуха);

• горючесть, усугубляемая токсичностью продуктов горения;

• экологическая проблемность пластмасс.

Применение пластмасс в строительстве целесообразно и экономи­чески оправдано в таких вариантах, когда при небольшом расходе по­лимера на единицу продукции (м² или м³) достигается определенный технико-экономический эффект. Это, например, декоративные и гидроизоляционные полимерные пленки, листовые облицовочные материалы, покрытия полов, лаки, краски, клеи и мастики, трубы и другие погонажные изделия, санитарно-технические изделия, а так­же ультралегкие теплоизоляционные газонаполненные пластмассы (пено- и поропласты).

Состав пластмасс. Основные компоненты пластмасс: полимер, наполнитель, пластификатор, краситель и специальные добавки.

Полимер выполняет роль связующего и определяет основные свойства пластмассы.

Наполнитель уменьшает расход полимера и также придает пласт­массе определенные свойства. По виду и структуре наполнители мо­гут быть порошкообразные (мел, тальк, древесная мука), грубодиспер-сные (стружка, песок, щебень), волокнистые (стекловолокно, цел­люлозные волокна и т. п.), листовые (бумага, древесный шпон и т. п.). Волокнистые и листовые наполнители создают армирующий эффект, существенно повышая прочность и модуль упругости пласт­масс. Так, стеклопластики, углепластики, бумажно-слоистые пла­стики очень прочные и легкие конструкционные материалы.

Пластмассы могут быть наполнены (до 90.. .95 % по объему) возду­хом. Такие материалы, называемые пенопластами, обладают очень высокими теплоизоляционными свойствами.

Пластификаторы — вещества, повышающие эластичность пла­стмасс. Например, жесткий поливинилхлорид в линолеуме пласти­фицирован слаболетучими вязкими жидкостями (диоктилфталатом, трикрезилфосфатом и др.). Они, проникая между молекулами поли­мера, повышают их подвижность. Это делает материал пластичным. Пластификаторы также облегчают переработку пластмасс, снижая температуру перехода в вязкопластичное состояние.

Пигменты, применяемые в пластмассах, могут быть как мине­ральные, так и органические. Чтобы пластмасса длительно сохраняла цвет, от пигментов требуется в основном светостойкость, так как по­лимеры, будучи сами химически инертными, защищают пигменты от других агрессивных воздействий.

Стабилизаторы и антиоксиданты — необходимый компонент многих пластмасс, так как полимеры под действием солнечного света и кислорода воздуха стареют (происходит деструкция полимера и окислительная полимеризация), что приводит к потере эксплуатаци­онных свойств и разрушению пластмасс.

Отвердители и вулканизаторы используются в тех случаях, когда необходимо произвести отверждение жидких олигомеров (например, отверждение эпоксидной смолы аминными отвердителями) или сшивку макромолекул термореактивного полимера (например, вул­канизация каучука серой, отверждение фенолформальдегидных смол уротропином). В любом случае происходит укрупнение молекул ис­ходных продуктов с образованием пространственных сеток с помо­щью низкомолекулярных веществ. В ряде случаев отвердителями могут служить кислород или влага, содержащиеся в воздухе.

Пластмассы и экология. Широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Полимеры и материалы на их основе (при условии правильного проведенного синтеза и переработки) в большинстве своем биологически инертны (безвредны). Поэтому может показаться, что пластмассы — экологи­чески чистые материалы. В действительности это далеко не так:

• производство полимеров и материалов на их основе связано со сложными и энергоемкими процессами, сопровождающимися вред­ными выбросами в атмосферу;

• отслужившие свой век полимерные материалы не вписываются в природный цикл (не гниют и не разлагаются под действием природ­ных факторов), поэтому количество отслуживших свое пластмасс по­стоянно увеличивается;

• при сжигании полимеры разлагаются с выделением токсичных низкомолекулярных продуктов.

Пластмассы на основе термопластичных полимеров могут ис­пользоваться вторично, но это не решает полностью проблемы их утилизации. Один из вариантов решения этой проблемы — получе­ние биологически разлагаемых полимеров, разработке которых в на­стоящее время уделяется серьезное внимание.

9.8. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАСТМАСС

Полимерные материалы, как уже говорилось, отличаются техно­логичностью. Они могут перерабатываться в изделия самыми разно­образными методами. При этом параметры переработки (температура и давление) значительно ниже, чем при переработке таких материа­лов, как металлы, стекло и керамика. Способ обработки и ее режим определяются видом полимера и типом получаемого изделия.

Общая схема производства пластмасс включает традиционные процессы — дозировку и приготовление полимерной композиции, формование изделий и стабилизация их формы и физико-механиче­ских свойств.

Приготовление композиции производят на смесителях различных систем. Для перемешивания сухих композиций обычно используют турбулентные и шнековые смесители. Специфическим широко ис­пользуемым способом приготовления полимерных композиций яв­ляется вальцевание.

Вальцевание — операция, при которой масса перетирается в зазо­ре между обогреваемыми валками, вращающимися в противополож­ные стороны. Вальцевание позволяет равномерно переме­шать компоненты смеси. При многократном пропускании массы че­рез валки полимер в результате термомеханических воздействий переходит в пластично-вязкое состояние. Этот процесс называют пластикацией.

Экструдирование — перемешивание массы в обогреваемом шне-ковом прессе (экструдере) с последующим продавливанием массы сквозь решетку для формования полуфабриката в виде гранул (такой экструдер называется гранулятором).

Формование изделий. Выбор метода формования зависит в основ­ном от вида получаемой продукции. Так, листовые материалы фор­муются обычно на каландрах, трубы и погонажные профильные изделия экструдируют, штучные изделия в основном формуют лить­ем под давлением.

Каландрирование — процесс формования полотна заданной тол­щины и ширины из пластичной смеси (приготовленной, например, на вальцах) путем однократного пропускания между обогреваемыми полированными валками с последовательно уменьшающимся за­зором. Каландрированием производят полимерные пленки. В частности, большую часть линолеума изготовляют вальцево-каландровым способом. Многослойный линолеум получают горя­чим дублированием заранее отформованных на каландрах пленок:

защитной, декоративной и подкладочной (несущей) .

Экструзия — процесс получения профилированных изделий спо­собом непрерывного выдавливания размягченной массы через фор-мообразующее отверстие (мундштук). Экструзией производят трубы (рис. 9.1) и погонажные изделия (плинтусы, раскладки, «сайдинг», оконные профили и т. п.). Выпускают специальные экструдеры для формования линолеума (в том числе и двухслойного). На экструдерах формуют полимерные пленки в виде бесшовного рукава. Для этого формуется труба, внутрь которой подается воздух, раздувающий ее в тонкую пленку.

Литьем под давлением с помощью литьевых машин полу­чают небольшие изделия сложной конфигурации из смесей на основе термопластичных полимеров (например, изделия для санитарно-технических устройств, вентиляционные решетки, мелкие плитки и т. п.). Гранулированный полуфабрикат нагревается до вязко текучего состо­яния в цилиндре литьевой машины и плунжером впрыскивается в разъемную форму , охлаждаемую водой.

Горячее прессование используют в основном для формования изде­лий из термореактивных полимеров. Так, в частности, получают лис­товые материалы: бумажно-слоистый и деревослоистый пластик, сверхтвердые древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты. Для листовых материалов используют многоэтажные прессы с масля­ным или паровым обогревом плит (t= 120...150 °С). На таких прессах формуют одновременно 5... 15 листов. В начале прессования полимер расплавляется, связывая все компоненты, а затем необратимо отвер-ждается, фиксируя заданную форму изделия.



Рис. 9.1 Схема работы экструдера при производстве труб:

/ — загрузочный бункер; 2 — шнек; 3 — формующая головка; 4 — калибрующая насадка; 5 — тя­нущее устройство; 6 — пустообразователь «дорн»

Горячим прессованием можно получать пенопласты с помощью веществ — газообразователей, разлагающихся с выделением газа при нагревании, т. е. в тот момент, когда полимер приобретает вязкопла-стичную консистенцию. Для формования плиты используют экстру-деры Вспенивание происходит при выходе расплава из формующей головки. Такой экструдированный пенопласт имеет замкнутую пористость и плотную корочку на поверхности (фирмен­ные названия: стиродур, пеноплекс).

Полистирольный пенопласт получают и более простым методом из гранул полистирола, содержащих легкокипящую жидкость — изо-пентан (t кип = 28 °С). Небольшое количество гранул помещают в замкнутую форму, которую опускают в горячую (85...95 °С) воду. Ко­гда полистирол размягчается, изопентан вскипает и вспучивает гра­нулы в 10...20 раз. В результате гранулы занимают весь объем формы и, слипаясь друг с другом, образуют плиту или другое изделие. Такой пенополистирол называют ПСБ (беспрессовый).

Кроме перечисленных способов получения изделий из пластмасс используются еще много других методов: промазывание и пропитка основ; напыление пластмасс, сварка и склеивание.

9.9. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛАСТМАСС

Как уже отмечалось, технически и экономически выгодно приме­нение пластмассв строительстве в виде пленочных и листовых отде­лочных

материалов, труб и других погонажных изделий, ультралегких газонаполненных пластмасс, а также клеев, мастик и других вспомо­гательных материалов. Большая доля полимерных материалов строи­тельного назначения — материалы для полов.

Материалы для полов могут быть в виде рулонных покрытий — линолеумов и ворсовых (ковровых) покрытий, плиток и жидковязких составов, используемых для получения бесшовных покрытий пола.

Рулонные материалы. Линолеум (от лат. linum — лен, ткань и oleum — масло) впервые появился во второй половине XIX в. Он представлял собой грубую ткань, покрытую слоем пластической мас­сы на основе высыхающих растительных масел (например, льняного) и пробковой муки. Эти материалы получили название «линолеум». Подобный линолеум под названием глифталевый выпускался вплоть до середины XX в., когда он уступил место поливинилхлоридному. За глифталевым линолеумом сохранилось название «натуральный ли­нолеум», хотя в его основе лежит полимер, получаемый из фталевого ангидрида и глицерина, правда, модифицированный растительным маслом.

В настоящее время в основном производят линолеум на основе поливинилхлорида ПВХ (т. е. ничего общего не имеющий с натураль­ным линолеумом). Выпускают несколько разновидностей ПВХ-ли-нолеума. Наиболее полно отвечает требованиям и строителей, и потребителей ПВХ-линолеум на теплозвукоизоляционной основе (рис. 15.5). Такой линолеум позволяет настилать полы непосредст­венно по стяжке без устройства специальных тепло- и звукоизоляци­онных прослоек. Линолеумные полы удобны в эксплуатации (легко моются и не требуют специального ухода) и декоративны. Однако они не рассчитаны на эксплуатацию в помещениях с интенсивным людским потоком. Для таких условий выпускается специальный ли­нолеум с повышенной износостойкостью.

В последнее время вновь возник интерес к глифталевому линоле­уму как к материалу на природном сырье.

Линолеум выпускают в рулонах шириной до 4 м, длиной не менее 12 м. Толщина в зависимости от вида линолеума 1,2...6 мм.

К основанию пола линолеум крепят на специальных мастиках. От правильности настилки во многом зависит его долговечность. Это от­носится и ко всем остальным полимерным материалам.

Только при строгом соблюдении правил монтажа и эксплуа­тации пластмассы в полной мере проявляют свои положитель­ные свойства.

При массовом строительстве типовых зданий наиболее эффек­тивный метод применения линолеума — изготовление на заводе по­лотнищ размером «на комнату» (с помощью сварки).

К рулонным материалам для полов, кроме линолеума, относят ворсовые (ковровые) покрытия, обладающие высокими тепло- и звуко­изоляционными свойствами, но уход за ними достаточно труден. На­стилка таких полов целесообразна в гостиницах, офисах и других помещениях с малой интенсивностью движения и отсутствием за­грязнений.

Плиточные материалы для полов размером от 30 х 30 до 50 х 50 см могут быть получены как из ПВХ-материалов, так и на базе ворсовых покрытий. Из плиток можно составлять декоративные покрытия, ко­торые можно ремонтировать, заменяя отдельные вышедшие из строя плитки. Слабым местом таких полов являются стыки.

В конце XX в. появился новый вид плиточных покрытий — лами-нат — крупноразмерные плитки из твердой древесно-волокнистой плиты, имеющие с лицевой стороны декоративное полимерное по­крытие (например, имитирующее паркет) с высокой износостойко-стью. Ламинатные покрытия полов легко собираются и разбираются благодаря .специальным «замковым» сочленениям.

Бесшовные мастичные полы получают из сырьевых смесей на ос­нове жидковязких олигомеров. Составы, содержащие, кроме того, наполнители и пигменты, наносятся на подготовленное основание пола слоем требуемой толщины (2...10 мм). Через 1...2 сут образуется

ровное износостойкое и не имеющее швов покрытие пола. Такие по­крытия отличаются водостойкостью, химической стойкостью, изно-состойкостью и хорошим сопротивлением ударным нагрузкам.

В зависимости от вида полимерного компонента различают со­ставы на жидких каучукоподобных олигомерах, образующих эластич­ное покрытие, и термореактивных смолах (например, эпоксидных), образующих твердые покрытия. Бесшовные полы целесообразны, на- ;

пример, для цехов предприятий пищевой промышленности, спор­тивных залов, коридоров в школах и т. п.

Отделочные материалы на основе пластмасс могут быть листовы­ми, пленочными, погонажными и окрасочными (последние рассмот­рены в гл. 18).

Бумажно-слоистый пластик — листовой материал размером до 3000 х 1600 мм при толщине 0,5...3 мм, получаемый горячим прессо­ванием 5... 15 слоев бумаги, пропитанной термореактивными полиме­рами: лицевые слои — прозрачным меламиноформальдегидным поли­мером, а внутренние — фенолформальдегидным. Для верхнего лице­вого слоя используется цветная бумага с рисунком (поддерево, ткань и т. п.), покрытая сверху прозрачной защитной бумагой, также имею­щей пропитку. Пластик подвергают горячему прессованию при 140...150 °С.

Бумажно-слоистый пластик обладает высокой для пластмасс по­верхностной твердостью, износо- и теплостойкостью. В основном его применяют для облицовки мебели для кухонь, встроенной мебели и столярных строительных изделий (двери и т. п.); для отделки стен на высоту 1...1,5 м помещений с большой интенсивностью эксплуата­ции (вестибюли, коридоры), а также, благодаря высокой водостойко­сти и гигиеничности, помещений ванных, лабораторий, железнодо­рожных вагонов и т. п.

Декоративные пленочные материалы — один из наиболее перс- tпективных видов пластмасс для внутренней отделки. Различают отде­лочные пленки безосновные и с подосновой (бумажной, тканевой).

Безосновные пленочные материалы — тонкие полимерные (глав­ным образом поливинилхлоридные) пленки, окрашенные по всей толщине и имеющие с лицевой стороны рисунок или тиснение, кото­рые имитируют древесину, ткань, керамическую плитку и т. п. Пленку выпускают в рулонах длиной 150 м, шириной 1500...1600 мм. С тыльной стороны пленка может иметь слой из так называемого «неумира­ющего» клея, прикрытый специальной защитной бумагой. Такая пленка выпускается меньшей ширины (500 мм) и в рулонах длиной 15 м. Безосновные пленки используют для отделки древесины, дре- , весно-волокнистых плит, асбестоцементных листов и др.

Пленки на основе — рулонный отделочный материал, в котором цветная, обычно поливинилхлоридная, пленка сдублирована с бу­мажной или тканевой подосновой. Примером такого материала могут служить моющиеся обои, представляющие собой тонкую полимер­ную пленку, сформированную тем или иным способом (напылением, намазкой, дублированием) на поверхности бумажной подосновы. Та­кие материалы применяют для отделки стен, как и обычные обои, но там, где будет полезна их повышенная влагостойкость и износостой-кость (например, для кухонь, прихожих, коридоров в больницах).

Пленки для натяжных потолков — новый вариант пленочного от­делочного материала. Такие пленки имеют высокую упругость и прочность и могут быть окрашены в любые цвета. Их с большим уси­лием натягивают и закрепляют на арматуре, установленной на стене. При этом образуется подвесной декоративный потолок, за которым на перекрытии проходят всевозможные коммуникации (электропро­водка, вентиляции и т. п.). Применяют натяжные потолки в магази­нах, кафе, офисах и т. п.

Облицовочные листы и рейки (сайдинг) имитируют традиционные виды облицовки стен зданий — дерево, кирпич, природный камень. Наибольшее распространение для облицовки индивидуальных до­мов, торговых павильонов и других сооружений подобного типа при­обрели материалы, имитирующие облицовочную доску «вагонку», — пластмассовые_рейки под названием «сайдинг». Они имеют текстуру древесины и могут быть окрашены в любые цвета. Рейки сайдинга легко соединяются друг с другом. Получают рейки либо экструзией из ПВХ-композиций, либо нанесением полимерных пленок на метал­лическую (алюминиевую) основу.

Листовые полимерные облицовочные материалы, имитирующие, например, кирпичную кладку, кладку из природного камня, изготав­ливают из композиций на основе термопластов. Необходимая тексту­ра образуется путем горячего прессования листов-полуфабрикатов, которые могут быть окрашены как в массе, так и по поверхности.

Погонажные изделия — длинномерные изделия разнообразных профилей: плинтусы, рейки, поручни для лестниц, раскладки для крепления листовых материалов, нащельники, короба для электро­проводки (рис. 15.6). Получают погонажные изделия главным обра­зом из поливинилхлоридных композиций методом экструзии.

Использование полимерных погонажных изделий — одна из сто­рон малой индустриализации строительства. Например, применение пластмассовых поручней из пластифицированного ПВХ существенно ускоряет отделку лестниц. Поручни, по­ступающие на стройку в виде бухт, нагрева­ют в воде до 60...70 °С. В размягченном ви­де они легко надеваются на металлические перила, а после остывания плотно охваты­вают их.

Конструкционно-отделочные пластмас­сы. К ним относятся плитные и листовые материалы: древесно-стружечные плиты, древесно-слоистые пластики, сверхтвердые древесно-волокнистые пли­ты, стеклопластик и другие материалы, а также формованные элементы для архи­тектуры малых форм: киосков, павильонов и т. п.

Стеклопластики — листовой материал, получаемый пропиткой стеклянного во­локна или стеклоткани термореактивными олигомерами (смолами) с последующим их отверждением. Кроме стеклянных волокон, воз­можно применение волокон более прочных и с большим модулем уп­ругости (например, углеродных). Стеклянное волокно (или стеклян­ная ткань) играет роль арматуры, благодаря чему обеспечивается вы­сокая прочность материала при изгибе и растяжении (200...500 МПа) при относительно небольшой плотности (1500...1700 кг/м3 ). Роль по­лимерного связующего заключается в том, чтобы придать материалу монолитность и обеспечить равномерное распределение напряжений от внешних нагрузок между всеми стеклянными волокнами. Стекло­пластики — типичный композиционный материал.

Чаще всего для пропитки стекловолокна применяют ненасыщен­ные полиэфирные или эпоксидные смолы, обладающие высокой прочностью' и адгезией к стекловолокну и химической стойкостью. Стеклопластики выпускают в виде плоских или волнистых листов, окрашенных в различные цвета, которые используют для декоратив­ной наружной облицовки и устройства кровель. Кроме того, из стек­лопластиков изготовляют трехслойные пенопластовые панели, трубы, санитарно-технические изделия и покровные элементы для трубоп­роводов и химических аппаратов и т. п.

Древесно-слоистые пластики — листовой материал, получаемый горячим прессованием древесного шпона, пропитанного термореак­тивными полимерами (обычно фенолоформальдегидными),— проч­ный водо-, масло- и бензостойкий материал, используемый для каркасных перегородок, клееных деревянных конструкций и других целей (например, для изготовления точной опалубки многоразового использования).

Теплоизоляционные полимерные материалы — самые эффектив­ные теплоизоляционные материалы с пористостью более 90 %. Они могут быть в виде плит или других иделий, а также в виде жидких ком­позиций, вспениваемых и отверждаемых на месте укладки .

Кровельные, гидроизоляционные и санитарно-технические материа­лы и изделия. Использование полимеров для получения кровельных, гидроизоляционных и санитарно-технических материалов и изделий базируется на их высокой водостойкости и коррозионной стойкости.

При получении кровельных и гидроизоляционных материалов поли­меры используют в роли:

• модификаторов традиционных битумных материалов;

• самостоятельных материалов в виде пленок, мембран и мастич­ных составов Полимерные трубы с каждым годом находят все более широкое применение в строительстве, вытесняя традиционные стальные и чу­гунные. Пластмассовые трубы легче металлических в 4...5 раз при одинаковой пропускной способности. Они не покрываются отложе­ниями и не корродируют даже в воде с агрессивными веществами. Благодаря низкой теплопроводности вода в пластмассовых трубах имеет меньше шансов замерзнуть; при этом даже в случае замерзания труба не лопается благодаря пластичности пластмассы.

Трубы в основном изготовляют методом экструзии из компози­ций на основе термопластов (полиэтилена, полипропилена, поливи