В производстве полимеров и пластмасс применяют стабилизаторы и отвердители; первые способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, а вторые сокращают время отвердения пластмасс, что важно в технологии производства изделий. Красители используют для придания пластмассам определенного цвета. Они должны быть стойкими во времени, не должны выцветать под действием света и т. д. В качестве красителей применяют как органические (нигрозин, пигмент желтый, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты (охра, мумия, сурик, белила, оксид хрома, ультрамарин и др.).
Смазывающие материалы применяют для предотвращения прилипания пластмасс к формам, в которых изготовляют изделия. В качестве смазки используют стеарин, олеиновую кислоту и др.
По отношению к нагреванию пластмассы делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичные материалы (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) при нагревании размягчаются и приобретают пластичность, а при охлаждении отвердевают. Из этих материалов можно отливать, вытягивать и штамповать различные изделия. Недостатком этих пластмасс являются незначительная прочность и теплостойкость. Термореактивные материалы (реактопласты) при нагревании переходят в неплавкое, нерастворимое твердое состояние и безвозвратно утрачивают свойства плавиться. Эти материалы обладают повышенной теплостойкостью. К реактопластам относятся аминопласты и пластмассы на основе полиэфирных и эпоксидных смол.
Полимеры
В технологии производства строительных пластмасс полимеры, получаемые синтезом из простейших веществ (мономеров), по способу производства подразделяются на два класса: класс А – полимеры, получаемые цепной полимеризацией, класс Б – полимеры, получаемые поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией.
Наиболее распространенными полимерами, применяемыми в производстве строительных материалов, являются: по классу А – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, поливинилацетат, полиакрилаты и кумароноинденовые полимеры; по классу Б – фенолоальдегидные, фенолофор-мальдегидные и резорциноформальдегидные полимеры, полимеры на основе амидо– и аминоформальдегидной поликонденсации, глифталевый полимер, полиуретаны, полиэфирмалеинатные и полиэфиракрилатные полимеры, а также кремнийорганические и эпоксидные полимеры.
Основные свойства пластмасс
Пластмассы обладают рядом очень ценных физико-механических свойств. Плотностьпластмасс колеблется в широких пределах и составляет 10—2200 кг/м 3. Пластмассы обладают высокими механическими показателями. Так, пластмассы с порошкообразными и волокнистыми наполнителями имеют предел прочностипри сжатии до 120–200 МПа, а предел прочности при изгибе – до 200 МПа. Прочность пластмасс на растяжение с листообразными наполнителями достигает 150 МПа, а стекловолокнистого анизотропного материала (СВАМ) – 480–950 МПа.
Пластмассы не подвергаются коррозии, они стойки против действия растворов слабых кислот и щелочей, а некоторые пластмассы, например из полиэтилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида, стойки к воздействиюдаже концентрированных растворов кислоти щелочей',их используют при строительстве предприятий химической промышленности, канализационных сетей, для изоляции емкостей.
Пластмассы, как правило, являются плохими проводниками тепла, в связи с чем их широко используют в качестве теплоизоляционных материалов. Пластмассы хорошо окрашиваются в любые цвета и долго сохраняют цвет. Водопоглощениепластмасс очень низкое – у плотных материалов оно не превышает 1 %.
Ценным свойством пластмасс является легкость их обработки– возможность придания им разнообразной, даже самой сложной формы различными способами: литьем, прессованием, экструзией (непрерывным выдавливанием пластической массы из экструдера). Большая группа пластмасс позволяет сваривать их между собой и, таким образом, изготовлять сложной формы трубы и различные емкости.
Следует отметить, что пластмассы обладают и рядом недостатков. Большинство пластмасс имеет невысокую теплостойкость (70—200 °C), высокий коэффициент термического расширения, повышенную ползучесть; в них при постоянной нагрузке развивается пластическое течение, большее, чем, например, в стали и бетоне. Со временем некоторые пластмассы стареют, т. е. происходит постепенное их разрушение (деструкция), снижаются прочность и твердость, появляются хрупкость, потемнение. Старение пластмасс происходит под действием света, воздуха, температуры. При возгорании многие пластмассы выделяют токсические вещества.
Конструкционные материалы
Характерными отличиями полимерных строительных материалов от обычно применяемых в строительстве являются их малая плотность, высокая прочность, хорошие тепло-, звуко– и гидроизоляционные свойства, а также стойкость против химических веществ.
В качестве конструкционных полимерных материалов используют главным образом армированные пластмассы. Для строительных конструкций применяют следующие виды материалов и изделий, изготовленных на основе полимеров: стеклопластики, органическое стекло, винипласт листовой, сотопласты и жесткие пенопласты.
Стеклопластики — это пластмассы, состоящие из полимера и наполнителя или армирующего материала в виде стеклянного волокна. В зависимости от вида стекловолокнистого наполнителя стеклопластики для строительных конструкций подразделяются на три группы:
I группа – стекловолокно непрерывное прямолинейное, расположенное слоями по толщине материала, связующее – модифицированные фенолоформальдегидные, эпоксидно-феноловые и другие полимеры;
II группа – стекловолокно рубленое в виде матов или нанесенное напылением, связующее – полиэфирные и другие полимеры;
III группа – стекловолокно в виде холстов, связующее фенолоформальдегидные полимеры.
В строительных конструкциях применяют также стеклотекстолиты, в которых в качестве армирующего наполнителя используют ткань из бесщелочного стеклянного волокна, а в качестве связующего – модифицированные фенолоформальдегидные или полиэфирные полимеры. Стекловолокнистые анизотропные материалы (СВАМ) представляют собой один из видов стеклопластиков, которые получают путем укладки вытянутых стеклянных волокон параллельно друг другу с одновременным нанесением на них связующего.
Стеклопластики в строительстве применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых холодных и полутеплых проемов стен и фонарей верхнего света, а также в качестве наружных слоев панелей цехов с химической агрессией (для светопрозрачного материала).
Органическое стекло (полиметилметакрилат) представляет собой высокопрозрачный, светоустойчивый, относительно легкий материал. С течением времени органическое стекло не мутнеет, не желтеет, не становится хрупким, хорошо противостоит атмосферным влияниям. Органическое стекло эластично и сохраняет это свойство даже при пониженных температурах, когда его прочность на изгиб и растяжение возрастает, не увеличивая хрупкости; оно превосходит по прочности на изгиб силикатное стекло в 7 раз. Органическое стекло применяют для устройства светопрозрачных ограждений и перегородок, световых одинарных и двойных вертикальных проемов и куполов верхнего света общественных и промышленных зданий, ограждений теплиц.
Характерным признаком сотопластов являются регулярно повторяющиеся полости, имеющие правильную геометрическую форму. Полости образуются при формовании или литье исходного пластического материала без его вспенивания. Изготовляют сотопласты горячим формованием пропитанных термореактивными полимерами листов бумаги, ткани, шпона и т. д.
Пенополистирол как тепло– и звукоизоляционный материал применяют для устройства трехслойных панелей для стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий. Трехслойные панели изготовляют клееными, в качестве наружных слоев используют стеклопластики, асбестоцемент, алюминий и другие материалы, а для приклеивания – фенолоформальдегидные, карбамидные, эпоксидные и другие клеи. Пенополистирол можно получить несколькими способами: прессовым, беспрессовым (из гранул), автоклавным и т. д.
Жесткий пенополивинилхлорид используют главным образом в качестве тепло– и звукоизоляционного материала для среднего слоя трехслойных панелей стен и плит покрытий жилых, общественных и промышленных зданий.
