Связующие вещества.

Полимером называют вещества, молекулы которых пред­ставляют собой цепь или пространственную решетку последо­вательно соединенных одинако-вых групп атомов, повторяющих­ся большое количество раз. Молекулярная масса полимера очень велика (от нескольких тысяч до миллионов). Полимерные ве­щества существуют в природе (крахмал, целлюлоза, белки и др.). Однако по-давляющее большинство полимеров, использу­емых для производства строите-льных пластмасс, — синтети­ческие, так как они могут быть получены с весьма разнообраз­ными свойствами, а на их основе можно изготавливать матери­алы различного назначения.

Синтетические полимеры получают двумя различными способами — полимеризацией и поликонденсацией. Полиме­ризацией получают такие широ-ко распространенные полиме­ры, как полиэтилен, поливинилхлорид, полис-тирол, а поли­конденсацией — фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфи-рные и другие полимеры.

Характерной особенностью полимеризационных полимеров является спо-собность многократно размягчаться и затвердевать при попеременном нагрева-нии и охлаждении. Большинство из них хорошо растворимы в органических растворителях. Харак­терная особенность многих термопластичных полимеров — бы­строе снижение механических свойств при нагревании. Это обусловлено линейным строением молекул полимера, их малой связью при нагревании, и неспособностью к образованию сетча­тых (сшитых) макромолекул.

Наиболее распространенными полимерами в строительной практике яв-ляются полиэтилен [-СН₂-СН₂ ] _п — насыщенный ли­нейный полимерный углево-дород (полиолефин), получаемый по­лимеризацией газа этилена СН₂ = СН₂. Ос-новным источником получения этилена являются продукты высокотемператур-ной об­работки нефти. Полиэтилен представляет собой роговидное про­зрачное вещество плотностью 0, 94 - 0, 97 г/см³, с температурой размягчения 80 - 90°С и плавления 100 - 120°С. Характерная осо­бенность полиэтилена — способность сохранять эластичность до -70 − -80 °С. Он хорошо противостоит действию бо-льшинства кислот, щелочей и растворителей. Из него изготовляют пленки, тру-бы для холодного водоснабжения и транспортировки агрес­сивных жидкостей, а также трубы для скрытой электропроводки и некоторые санитарно-технические изделия.

Полипропилен [СН₂-СН(СН₃)] _п — полиолефин близкий по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий и температуростойкий (температу-ра размягчения 160-170°С). При­меняют полипропилен для изготовления от-делочных листов, пленок, труб, деталей химической аппаратуры.

Полиизобутилен [-СН₂-С(СН₃)₂] _п также относится к полиолефинам. Од-нако его молекулы обладают рядом специфи­ческих свойств: высокой эласти-чностью (по внешнему виду и механическим свойствам напоминают каучук), морозостойко­стью, хорошей адгезией (прилипаемостью) к бетону и другим силикатным материалам. Применяется для изготовления гер­метизирующих пленок, прокладок и мастик, в частности для герметизации стыков стеновых панелей.

Поливинилхлорид [-СН₂-СНС1-] _п — один из самых распро­страненных по-лимеров, применяемых в строительстве. Это про­зрачный, жесткий и прочный при комнатной температуре полимер. При нагревании до 60-100°С размягчает-ся, а при 160— 200°С — плавится. При этой же температуре начинается его ра-зложение (термодеструкция), что затрудняет его перера­ботку в изделия. Для при-дания изделиям эластичности и для облегчения переработки его обычно пластифи-цируют путем введения диоктилфталата. Из него получают различные из­делия: линолеум, трубы, плинтусы, отделочные пленки, ис­кусственную кожу и пр.

Полистирол [-СН₂-СН(С₆Н₅)-] _п — продукт полимеризации стирола (винилбен-зола). Полистирол прозрачный, довольно прочный, но хрупкий полимер, хорошо окрашивается и легко перерабатывается в изделия. Благодаря наличию бензольного кольца он хорошо растворяется в ароматических углеводоро­дах. Его широко приме-няют для получения теплоизоляцион­ных пенопластов, облицовочных плиток и др.

Поливинилацетат (СН₂-СНСООСН₃) _п — полимер, у кото­рого к основной углеводородной цепи периодически присо­единены остатки уксусной кислоты, что предопределяет не­высокую водостойкость полимера, но хорошие адгезионные (клеящие) свойства. Он широко используется в виде водной дисперсии для получе-ния клеев, водоэмульсионных красок, шпатлевок, а также как добавка в бетоны и растворы.

Полиметилметакрилат [СН₂-С(СН₃)(ОСОСН₃)] _п — поли­мер, известный под названием органическое стекло. Он пред­ставляет собой прозрачный материал (про-пускает не только видимые лучи, но и ультрафиолетовое излучение). Применя­ют для устройства светопрозрачных ограждений, изготовле­ния труб и пр.

Для придания полимерам комплекса желаемых свойств применяют сополи-меризацию — совместную полимеризацию нескольких полимеров. При этом об-разуются вещества с ви­доизмененными свойствами, например ударопрочный по-ли­стирол (получают сополимеризацией стирола с мономерами синтетических кау-чуков).

Термореактивные полимеры в отличие от термопластичных отвердевают необ-ратимо. Отверждение происходит в результа­те сшивания линейных молекул в прост-ранственные структуры как с помощью отверждающих добавок (отвердителей, вул-канизаторов), так и за счет активных групп самих полимеров. В неотвержденном сос-тоянии термореактивные полимеры обычно представляют собой олигомерные про-дукты в жидком состоя­нии. После отвердевания они, как правило, не растворяются ни в каких растворителях, хотя некоторые из них могут набухать. При повышении температуры они незначительно меняют свои свойства. При температурах выше 200°С наступает их термоде­струкция (разложение). Термореактивные полимеры в сравне­нии с термопластичными более твердые и прочные.

Фенолформалъдегидные полимеры, первые синтетические полимеры, полу-чившие практическое применение (1906-1910 гг.). Для получения таких поли-меров используют фенол (С₆Н₅ОН) и формальдегид (ОСН₂). В результате поликон-ден­сации образуется олигомерный продукт (в виде вязкой жидко­сти или легкоплав-кой смолы), способный необратимо отверждаться при нагревании. Применяют та-кие полимеры для по­лучения слоистых пластиков (бумпласт, текстолит), минера-ловатных изделий, для электромонтажных работ, водостой­ких лаков и клеев для склеивания древесины.

Карбамидные (мочевино-формальдегидныё) полимеры — один из наибо-лее дешевых видов полимеров. Получают их по­ликонденсацией мочевины [O=C-(NH₂)₂] и формальдегида. Эти полимеры в отвержденном состоянии бесцветны и довольно прочны. Однако они не водостойки и склонны к быстрому ста­рению. В ре-зультате их модификации удается получить поли­меры практически без этих недос-татков. Их применяют, глав­ным образом, для производства древесно-стружечных плит, клееных деревянных конструкций, слоистых пластиков, а так­же особо легкой газонаполненной пластмассы — мипоры. Мо­дифицированные карбамидные поли-меры применяют также при производстве лаков и красок. Отсутствие фенольного ко-мпо­нента в их составе определяет их меньшую токсичность в срав­нении с изделиями на основе фенолформальдегидных смол, что позволяет их широко использовать в производстве изделий для внутренней отделки и элементов жилых помещений.

Полиэфирные полимеры — обширная группа полимеров, получаемых по-ликонденсацией многоатомных спиртов и органических кислот. Наибольший ин-терес для производства строительных материалов представляют насыщенные тер-мо­пластичные полиэфиры. Например, глифталевый и полиэтилентерафталат (лав-сан) и ненасыщенные полиэфиры (термореактивные), которые используют в виде жидких олигомеров. Благодаря наличию двойных связей углерода они способны к необратимому отверждению. Полиэфиры широко использу­ются в производстве ла-ков и красок как связующие в стекло­пластиках, полимербетонах.

Эпоксидные полимеры получили свое название по эпо­ксидным группам —

, входящим в молекулу полимера. Простейшее эпоксидное О-соеди-нение — оксид этиле­на — обладает большой реакционной способнос-тью. Полифунк­циональные эпоксидные соединения стали известны сравни­тельно недавно. Этот вид полимеров довольно дорогой и ма­лодоступный для широкого применения. Он обладает высо­кой прочностью, химической стойкостью в отверж-денном со­стоянии и очень хорошей адгезией к различным материалам. Выпускают эпоксидные полимеры в виде смолообразного олигомерного продукта, для отверж-дения которых необходимо вводить специальные отвердители. В строительстве эпоксид­ные полимеры применяют для ремонта и склеивания элемен­тов железобе-тонных конструкций, получения полимербетонов и других специальных целей.

Кремнийорганические полимеры — большая группа поли­меров, в составе которых наряду с органической частью в ос­новной цепи или боковых ответвлениях присутствует крем­ний (-Si-Si-). Благодаря наличию кремния полимеры приоб­ре-тают ряд специфических свойств: повышенную термо- (до 400-500°С) и химичес-кую стойкость, в ряде случаев хорошую совместимость с силикатными материала-ми. Наибольшие пер­спективы в строительстве имеют полиорганосиллоксаны (си­ли-коны), основные цепи которых представлены в виде -Si-О- Si-O-. Их применя-ют в качестве гидрофобизующих добавок к бетонам и растворам, для получения атмосферостойких фа­садных красок, для защитных покрытий изделий из пористых горных пород и бетонов для облицовки.

Наряду с перечисленными выше полимерами в строитель­ной практике широ-ко применяются материалы на основе полиуретановых, фурановых, модифициро-ванных природных по­лимеров (целлюлоза). Описание их свойств и области приме­нения можно найти в специальной литературе.