Тема 15. Полимерные материалы и изделия

Широкое внедрение в практику строительства относительно дорогих, а в ряде случаев и дефицитных материалов объясняется наличием у пластмасс це-лого ряда комплекса ценных свойств: малой плотности, стойкости к различным агрессивным воздей­ствиям внешней среды, разнообразных декоративных свойств. К важнейшим положительным свойствам пластмасс относятся также легкость их технологической переработки, т. е. примене­ние разнообразных ме-тодов формования и в связи с этим полу­чение изделий самой различной фор-мы с заводской готовнос­тью. Они являются высокоиндустриальным материа-лом: их ис­пользование позволяет резко сократить сроки проведения строи­тель-ных работ за счет сокращения ручного труда. Пластмассы хорошо свариваются и склеиваютея между собой и с другими строительными материалами (древе-синой, металлом и пр.).

Вместе с тем пластмассы не лишены недостатков. Боль­шинство пласт-масс горючи и обладают низкой теплостойкос­тью (предельные рабочие темпе-ратуры для многих из них 100-150°С, а некоторые начинают размягчаться уже при 60-80°С). Длительное воздействие солнечных лучей, повышенной темпе-ратуры в сочетании с кислородом воздуха приводит к «старению» пласт-масс, а в ряде случаев — и их разрушению.

Пластмассы могут заменить большое количество разно­образных строи-тельных материалов. Однако вследствие их вы­сокой стоимости такая замена должна обосновываться эконо­мическими расчетами.

Основные компоненты пластмасс.

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.

Наполнители.

Одним из важнейших компонентов пластмасс, который, за небольшим исклю-чением, практически всегда присутствует в их составе, являются наполнители. Боль-шое распространение полу­чили порошкообразные вещества (мука древесная, мел, тальк, сажа и т.п.), волокнистые (стекловолокно, асбест, органическое волокно) и лис-товые материалы (бумага, древесный шпон, тка­ни и т.п.). К числу наполнителей мож-но отнести и воздушные поры в газонаполненных пластмассах (пено- и поропласты). Во многих случаях наполнители занимают весьма значительный объем. До 80-90% объема занимают наполнители в древесно­стружечных плитах, полимербетонах, поропластах.

Наполнители выполняют весьма важную роль в формиро­вании желаемых свойств материала, а также значительно уменьшают его стоимость. Они снижают усадку и деформативность, увеличивают тепло- и атмосферостойкость. При испо-льзовании минеральных наполнителей резко повышается прочность и снижается горючесть. Листовые и волокнистые наполнители значительно повышают проч-ность пластмасс на изгиб и растяжение. Некоторые наполнители придают пласт­массам специальные свойства. Так, воздушные поры, зани­мающие более 90% объема материала, делают их идеальны­ми теплоизоляторами. При введении сажи или графита в пла­стмассу она становится электропроводной.

Пластификаторы.

При введении пластификаторов в состав пластмасс, как и в бетонах, смесь становится более пластичной, что облегчает процессы приготовления смеси, ее фо-рмование. Причем эти операции могут проводиться при более низкой температуре, что существенно улучшает не только условия работы, но и качество производимого продукта.

В качестве пластификаторов применяются нелетучие орга­нические жидкости, хорошо совмещающиеся с полимером (на­пример, глицерин, диоктилфталат и др.). Количество пласти­фикатора может достигать 30-50% от массы полимера. Они очень широко используются в производстве рулонных мате­риалов, изделий слож-ной формы и во многих других случаях. Без пластификатора обычно изготовляют прочные и жесткие изделия, например высоконапорные трубы.

Стабилизаторы, отвердители, инициаторы.

Стабилизаторы являются обязательным компонентом пластмасс, так как они обеспечивают сохранение первоначаль­ных свойств полимера. При его отсутст-вии будет происходить старение полимера под действием повышенных темпера-тур, света, кислорода, воздуха. В качестве стабилизаторов приме­няют производные бензофенола и другие более сложные ве­щества. Инициаторы и отвердители — это вещества, с помо­щью которых осуществляется сшивка линейных олигомеров в сетчатые полимерные молекулы, они способствуют повыше­нию его прочности. Инициаторы ускоряют процесс отвержде­ния полимера.

Пигменты и красители.

Большинство полимерных строительных материалов для придания необходи-мого внешнего вида окрашивается в про­цессе производства. Для этой цели широ-ко используются пигменты — порош­кообразные минеральные вещества от белого до черного цве­та, нерастворимые в воде. Они могут быть природными (охра, мумия, сурик и др.), искусственными, получаемыми в резуль­тате проведения весьма слож-ной технологической обработки (белила цинковые, свинцовая зелень и пр.).

Красителями называются органические порошкообразные вещества, получае-мые в заводских условиях с широким диа­пазоном цветов. Обычно они растворимы в воде или органи­ческих растворителях.

Пигменты и красители прежде всего должны быть светоустойчивыми, термо-стойкими, не разрушаться и не изменять свой цвет под химическим действием по-лимера или других компонентов пластмасс (пластификаторов, стабилизаторов и др.), водостойкими и, в ряде случаев, щелочестойкими.

В технологии полимерных строительных материалов ши­роко распространен метод сквозной (объемной) окраски всей полимерной массы. Поэтому в жестких ус-ловиях работы ма­териала в строительных объектах и длительного срока эксплу­ата-ции такой способ обеспечивает большую надежность и ис­ключает необходимость повторных периодических покрасок.

Основные свойства строительных пластмасс.

Физические и механические свойства.

Истинная плотность пластмасс обычно составляет 1,0-2,0 г/см³, т.е. в 1,5-2,0 раза меньше, чем у каменных мате­риалов. Это является положительным фак-том, так как кон­струкции из таких материалов при равной прочности исход­ного материала будут иметь высокий К.К.К. (коэффициент конструктивного качест-ва) .

Пористость пластмасс можно регулировать в очень ши­роких пределах. Так, полимерные пленки, стеклопластики практически не имеют пор, а у пенопластов она может дости­гать 98-99%. Поэтому средняя плотность пластмасс может быть очень близкой к истинной или снижаться до 10-20 кг/м³.

Водопоглощение для плотных пластмасс не превышает 1 %. Большинство пластмасс обладает высокой водостойкостью и стойкостью к водным растворам щелочей, кислот, солей.

Теплостойкость большинства пластмасс невысока (100-200°С). Вместе с тем отдельные виды полимеров (фтороплас­ты, кремнийорганические полимеры) выдерживают темпера­туру до 300-500°С.

Теплопроводность у газонаполненных пластмасс близка к теплопроводности воздуха (0,023-0,07 Вт /м°С).

Коэффициент теплового расширения у большинства пласт­масс очень высо-кий (в 5-10 раз выше, чем у других строи­тельных материалов).

Прочность некоторых видов пластмасс, например стекло­пластиков, мо-жет достигать 200-300 МПа. При этом следует учесть, что у большинства плас-тмасс прочность при сжатии и растяжении примерно одинакова.

Модуль упругости приблизительно в 10 раз ниже, чем у бетона и стали.

Учитывая, что полимеры обладают высокой ползучестью и деформати-вностью, это определяет их ограниченное исполь­зование в конструктивных элементах несущих конструкций.

Химические и физико-химические свойства.

Большинство пластмасс является стойким к действию раз­личных солей, кислот, щелочей. Однако многие пластмассы легко растворяются или набуха-ют в органических растворите­лях. Для каждой пластмассы характерна своя группа раство­рителей, имеющая родственную полимеру природу.

Старение — изменение структуры и состава полимера под действием эк-сплуатационных факторов, вызывающих ухудше­ние свойств материала. При старении в пластмассе возможно протекание двух процессов: структурирова-ние (сшивка моле­кул), приводящее к потере эластичности, появлению хрупко_-сти и последующему растрескиванию и деструкции — разло­жению полимера на низкомолекулярные продукты.

Токсичность полимеров в ряде случаев преувеличена, хотя в жидком ви-де они почти все в той инй или мере токсичны, а при затвердевании она уме-ньшается. Выделение остатков мо­номеров или низкомолекулярных продук-тов деструкции по­лимеров возможно при нарушении технологических режи-мов их производства. Поэтому при использовании пластмасс, осо­бенно для внутренней отделки помещений, для целей водо­снабжения необходима их тщательная проверка.

Горючесть большинства пластмасс является следствием горючести по-лимеров. В настоящее время уже применяются на практике способы, обеспе-чивающие самозатухание (при уда­лении источника огня) и задержку воспламе-нения при действии открытого огня путем введения антипиренов. Однако по-лиме­ры в целом являются горючими материалами.

Виды строительных материалов и изделий из пластмасс.

Конструкционно-отделочные и отделочные.

Основными материалами и изделиями этого вида являются:

Стеклопластики — листовой материал, получаемый пропит­кой стеклян-ных волокон или стеклоткани термореактивными олигомерами с последую-щим их отверждением. Благодаря ар­мирующему эффекту стекловолокна стек-лопластики обладают очень высокой прочностью (предел прочности при изги-бе 200-500 МПа и более при средней плотности 1500-1700 кг/м³).

В зависимости от вида и расположения стеклянных волокон различают три основные группы стеклопластиков: листовой стек­лопластик (плоский и вол-нистый) на основе рубленого стеклово­локна; стеклотекстолит на основе стекло-ткани; листовой стекло­пластик СВАМ (стекловолокнистый анизатропный ма-териал), наполнителем в котором являются ориентированные стеклово­локна в виде стеклошпона — тонких полотнищ однонаправлен­ных стеклянных нитей, склеенных полимером.

Плоские или волнистые листы стеклопластика, окрашенные в различные цвета, используют для декоративной наружной об­лицовки, устройства кровель, а также для внешних слоев трех слойных панелей с заполнением центральной части пено- или сотопластами. Они находят применение также и для изготовле­ния санитарно-технических изделий (ванны, раковины, трубы и пр.). СВАМ вследствие его дороговизны применяется только в сильно нагруженных элеме-нтах конструкций специального на­значения, эксплуатируемых в агрессивных средах.

Древесностружечные плиты получают горячим прессовани­ем в многоэта-жных прессах древесной стружки, смо­ченной термореактивными полимерными связующими (мочевиноформальдегидными). В процессе производства они могут быть облицованы декоративными пленками, пластиком или офанерованы. Про-чность таких плит при изгибе 12-25 МПа, а средняя плотность 600-800 кг/м³. Их применяют для устройства каркас­ных и щитовых стен, перегородок, встроен-ной мебели, а также для облицовки потолков. Особенно широко такие плиты приме­няются в мебельной промышленности.

По качеству поверхности плиты делятся на два сорта — I и 2, а по степе-ни ее обработки — на шлифованные и не­шлифованные.

По водостойкости различают плиты с обычной и повы­шенной водос-тойкостью, которая обеспечивается использованием в качестве связующего фенолформальдегидных связую­щих и добавкой гидрофобных веществ (пара-фин, кремнийорганические гидрофобизаторы).

Плиты применяют для устройства каркасных и щитовых стен, перегоро-док, встроенной мебели, для облицовки потол­ков. Они широко используются в мебельной промышленности. Экструзионные плиты изготовляются на ленточ-ном прессе-экструдере. Для повышения прочности плиты облицовыва­ются бумагой, древесным шпоном. Они могут быть сплошны­ми (Э) и многопустот-ными (ЭМ). Применяют их, как и древесностружечные, но в помещениях с по-ниженной влажностью. Древеснослоистые пластики — листовой материал, по-лу­чаемый горячим прессованием древесного шпона, пропитанно­го термореак-тивными полимерами (фенолформальдегидными). Древеснослоистые пластики — более стойкий, в частности во­достойкий, материал, чем древесностружеч-ные плиты. Их при­меняют для каркасных перегородок, клееных деревянных кон­струкций, особо точной опалубки для бетонных работ.

Бумажнослоистый пластик — листовой отделочный мате­риал, получае-мый горячим прессованием бумаги, пропитанной термореактивными смолами. Для получения одного листа де­коративного бумажнослоистого пластика испо-льзуют 15-20 ли­стов пропитанной фенолформальдегидными полимерами крафт-бумаги, образующих основу пластика, и 2-3 листа кроющей декоративной бу-маги, пропитанной прозрачными карбамидными или мочевиноформальдегид-ными полимерами. После прес­сования, во время которого происходит плавле-ние и последую­щее необратимое отверждение полимеров, образуется монолит­ный лист. Толщина листа 1-3 мм; длина — от 400 до 3000 мм, ширина — от 400 до 1600 мм. Поверхность бумажнослоистого пластика может быть любого цве-та, однотонной или с рисун­ком (под дерево, ткань, камень и пр.).

Бумажнослоистый пластик обладает сравнительно боль­шой поверхно-стной твердостью и термостойкостью (пластик А — до 180°С, Б и В — до 130°С). Основная область его при­менения — кухонная и встроенная мебель, об-лицовка столяр­ных изделий и стеновых панелей в помещениях с большой ин-тенсивностью эксплуатации (вестибюли, коридоры, ауди­тории и пр.), а благо-даря водостойкости и гигиеничности — для отделки ванн, кухонь, туалетов, лабораторий.

Пластик подразделяется на марки:

А — для применения в условиях, требующих повышенной износостойкос-ти (для отделки горизонтальных поверхностей);

Б — для применения в менее жестких условиях (для вер­тикальных повер-хностей);

В — для применения в качестве поделочного материала.

Пластик светостойкий. Легко разрезается пилами и ножовка­ми, хорошо сверли-тся, приклеивается к различным основаниям. Листы (винипласт) изготовляют из неп-ластифицированного поливинилхлорида с техническими добавками (стабилизато­ры, смазки, наполнители и пр.) путем прессования пленок или экструзии.

Цветные декоративные плиты и листы из полистирола с пониженной горю-честью и полиформальдегида изготовляют в виде имитирующих деревянную обли-цовку из ценных пород дерева. При этом имитируется и цвет, и фактура дерева. Сло-ж­ная резьба по дереву легко воспроизводится горячим прессо­ванием, например, де-коративные панели «Полиформ».

Полистирольные плитки изготовляют из полистирола спо­собом литья, но под давлением. Они водо- и паронепроницае­мы, химически стойки, но горючи. Полис-тирольные плитки нельзя применять для облицовки стен, к которым примыкают отопительные и нагревательные приборы, на лестничных клет­ках, в эвакуационных коридорах, для облицовки свариваемых конструкций и в детских учреждениях.

Фенолитовые плитки получают горячим прессованием из прессматериала (фенолита), образуемого фенолформальдегидным полимером, отвердителем и поро-шкообразным наполни­телем (каолин, слюда, тальк, древесная мука и пр.). Приме-ня­ют фенолитовые плитки для облицовки стен помещений с аг­рессивной химичес-кой средой.

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

Пленки без основы — тонкие полимерные (главным обра­зом, поливинил-хлоридные) пленки, окрашенные по всей тол­щине и имеющие рисунок или тисне-ние с лицевой стороны. Рисунок, наносимый типографским способом, может имити-ро­вать древесину, ткани, керамическую плитку и т.д. Пленка выпускается в виде рулонов длиной 10-12 м при ширине 0,5-0,75 м. С тыльной стороны пленка мо-жет иметь клеевой слой из так называемого «неумирающего» клея, прикрытый лег-коснимающейся бумагой. Такие пленки сразу же после снятия защитной бумаги при-катываются к отделываемой поверхности.

Пленки на основе представляют собой рулонные отделоч­ные материалы, в ко-торых цветная полимерная пленка (обыч­но поливинилхлоридная) сдублирована с бумажной или тка­невой основой. Представителем такого материала является «Изо-плен», получаемый нанесением цветной поливинилхлоридной пасты на бумажную основу с последующим тиснени­ем полимерного слоя. Толщина образующейся по-лимерной пленки 0,1-0,5 мм. Такие пленки применяют для отделки стен, как и обычные обои.

Влагостойкие (моющиеся) обои являются разновидностью рулонных отдело-чных материалов. Лицевая сторона основы покрыта поливинилацетатной эмульси-ей, что позволяет такие обои мыть теплой мыльной водой.

Линкруст — рулонный отделочный материал, бумажная подоснова кото-рого покрыта слоем пасты из глифталевого по­лимера или поливинилхлорида. Пове-рхность линкруста риф­леная. После наклейки линкруста на стены его обычно окра­шивают масляными красками.

Погонажные архитектурно-строительные изделия — длинномерные ма-териалы разнообразных профилей: плинту­сы, рейки, поручни для лестниц, раскла-дки для крепления листовых материалов, нащельники и пр. Использование пого-нажных полимерных материалов позволяет рез­ко сократить расход древесины и ус-корить производство отде­лочных работ. Например, поручни из пластифицирован-ного поливинилхлорида для укрепления на металлических перилах достаточно наг-реть в воде при температуре 50-70°С до раз­мягчения и посадить на металлические перила. После остыва­ния поручень плотно охватывает металлическую основу, не требуя дополнительных креплений и окраски.

Материалы для полов.

В жилищном строительстве широкое распространение по­лучили рулонные и плиточные материалы. Мастичные покры­тия полов применяют обычно в условиях сильных агрессивных воздействий (предприятия химической и пищевой промышлен­ности, животноводческие помещения и т.п.) или интенсивного износа (магазины, металлообрабатывающие предприятия, спортивные залы и пр.).

Рулонные материалы для полов — это разнообразные виды линолеума (поливинилхлоридный, алкидный, коллоксилиновый). Впервые линолеум появи-лся в конце XIX в. и представлял собой тогда джутовую ткань, покрытую слоем пластической массы из высыхающих растительных масел (подсолнечного, льняно-го, конопляного и др.) и пробковой муки.

Производство линолеума осуществляется различными способами.

Валъцово-каландровый способ. Составляющие композиционной массы (дибутилфталат, поливинилхлорид, трансформаторное масло, барит, стеарат каль-ция, стабилизатор, наполнитель) после дозирования и предварительного пе­ремеши-вания в мешалке подают в смеситель. Перемешива­ние длится 2 часа при темпе-ратуре 80°С. Затем смесь в тече­ние 24 часов выдерживают при нормальной те-мпературе для набухания и созревания. Далее масса проходит систему валь­цов с температурой 130-165°С. Полученная смесь поступает в каландр, из которого выходят листы заданной толщины. Из каландра линолеум направляют на холоди-льные валки для охлаждения, а затем на разбраковочный стол и на склад.

Такой способ обычно применяется при изготовлении ли­нолеума без подосно-вы. При изготовлении многослойного ли­нолеума каждый слой (верхний и нижний) изготавливается на отдельной технологической линии, а затем производится дуб­ли-рование двух полотнищ (соединение в горячем состоянии).

Производство линолеума с подосновой обычно осуществля­ется по промаз-ному способу. Сущность этого способа заключается в том, что линолеумная ком-позиция в виде жидкопластичной массы наносится на движущуюся ленту под-основы и разравни­вается по всей ширине ленты с помощью специального но-жа-ракли. Толщина наносимого слоя регулируется изменением рас­стояния но-жа-ракли от поверхности движущейся ленты (под­основы). При необходимости изготовления двухслойного линолеума последовательно устанавливаются две рак-ли: при проходе первой ракли формуется нижний слой, а второй — верхний слой. Экструзионный метод формования основан на продавливании через щелевид-ное отверстие мундштука (формообразу­ющее отверстие) линолеумной жидкотеку-чей массы в виде лен­ты. При изготовлении двухслойного линолеума щелевидная головка экструдера имеет две щели: нижнюю и верхнюю (со­ответственно нижний и верхний слой линолеума). В момент выхода из щели эти ленты дублируются специальной насад­кой или путем вальцевания. Технологическая схема производс-тва всех видов линолеу­ма предусматривает проведение специальных операций для формирования структуры линолеума (тепловая обработка), ре­жимы и длительность которых зависит от вида связующего. Описанные выше приемы изготовления ру-лонных мате­риалов для полов применяются также при изготовлении дру­гих видов рулонных материалов на основе полимеров.

В современном строительстве наибольшее применение имеет поливинилхлорид-ный линолеум: безосновный (одно- и много­слойный) на тканевой (стекло и джуто-вая ткань и др.), тепло-звукоизоляционной подоснове (войлочной или пористой по-ли­мерной). Последний вид линолеума позволяет производить на­стилку полов непос-редственно на поверхность бетонного пере­крытия без устройства специальных теп-ло- и звукоизоляцион­ных прослоек. Многослойный линолеум отличается от одно­слойного тем, что нижний подстилающий слой содержит боль­ше наполнителя, а верхний — поливинилхлорида, что придает ему большую износостойкость. Про-изводство двухслойного линолеума позволяет экономить пигмент (только для верх-него слоя) и уменьшить расход поливинилхлорида в нижнем слое. Линолеум вы-пускают в виде рулонов шириной 120-160 см и длиной не менее 12 м. Толщина различных видов линолеу­ма находится в пределах 1,2-6 мм.

К основанию пола линолеум крепится с помощью специ­альных приклеиваю-щих мастик. При сварке полотнищ разме­ром на комнату линолеум можно уклады-вать в виде свобод­ного ковра с фиксацией плинтусами краев полотнища по пе­ри-метру комнаты. При типовом строительстве такие ковры изготовляют в заводских условиях.

Алкидный (глифталевый) линолеум получают нанесени­ем на джутовую ткань смеси из алкидного полимера, моди­фицированного растительными маслами и наполнителей (дре­весной и пробковой муки). Этот вид линолеума производится во многих странах с кон­ца XIX в. по сложной технологии и требует использова-ния пищевого сырья (растительные масла). Однако по своим фи­зико-механичес-ким свойствам алкидный линолеум превосхо­дит поливинилхлоридный и другие ви-ды синтетических линолеумов, поэтому его применяют для покрытий полов желе-з­нодорожных вагонов, кают теплоходов и т.п.

Коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) линолеум — безос­новный одно-слойный материал, в основном красноватых и ко­ричневых тонов, связующим в кото-ром является нитроцеллюло­за. Для снижения горючести в него вводят много минера-льных наполнителей. В настоящее время применяется ограниченно.

Релин (резиновый линолеум) — двухслойный материал, лицевой слой из-готовляют из цветной резины на синтетичес­ких каучуках, а нижний — обычно из бывшей в употреблении резины с добавкой битума и небольших количеств синте-ти­ческих каучуков. Для повышения теплоизоляционных свойств нижний слой де-лают из пористой резины. Релин применяют для покрытий пола в помещениях с по­вышенной влажностью или в помещениях с высокими требо­ваниями к гигиени-ческому состоянию помещений, в промыш­ленных зданиях.

Плитки изготовляют на основе синтетических полимеров (главным образом, на основе поливинилхлорида, пластифи­каторов, наполнителей и пигментов) раз-мером 300 х 300 мм и толщиной 2-5 мм различного цвета. По своим свойствам они близки к линолеумам. Разнообразие форм и цвета позво­ляет получить любые рисунки пола. Однако сложности с ук­ладкой плиток и невысокая их долговечность (нарушение сцеп­ления плитки с основанием) не способствуют их широкому приме-нению в строительной практике.

Монолитные покрытия полов изготовляют из мастичных составов, в состав которых входят: полимер, наполнитель (мо­лотый известняк, песок, древесная мука и пр.), пигмент и разбавитель. Составы консистенции сметаны наносят на спло-шное основание пола слоем 0,5-1,0 см и после затверде­вания (обычно 1-3 суток в зависимости от вида полимера) образуется сплошное бесшовное покрытие по-ла. Такие полы отличаются высокой химической стойкостью, износостойко­стью и хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам. В за­висимости от вида полимер-ного компонента различают со­ставы на водных дисперсиях полимеров (например, на поливинилацетатной эмульсии) и на жидких термореактивных смолах (эпокси-дных смолах), которые обеспечивают доста­точно высокую прочность к ударным нагрузкам и химичес­кую стойкость.

Теплоизоляционные материалы.

Применение в строительных конструкциях тепло- и звуко­изоляционных ма-териалов из пластмасс на основе полимеров позволяет резко повысить теплозащит-ные свойства огражда­ющих конструкций, уменьшить их массу. Эти материалы применяют в виде газонаполненных пла­стмасс и по физической структуре делят на три группы:

ячеистые (пенопласты) — материалы с системой изолиро­ванных несооб-щающихся между собой ячеек, содержащих газ или смесь газов, разделенных тон-кими стенками;

поропласты имеют структуру с системой сообщающихся пор или полостей, заполненных газом;

сотопласты характеризуются регулярно повторяющимися полостями прави-льной геометрической формы.

Получение пористых тепло- и звукоизоляционных и других герметизирующих пластмасс основано на вспенивании жид­ких или вязкотекучих композиций под вли-янием газов, выде­ляющихся при реакции между компонентами при разложении спе-циальных добавок (порофоров) от нагревания, вспенивания веществ — стабилиза-торов пены путем нагнетания или раство­рения в полимере газообразных и легко испаряющихся веществ. Вспенивание может происходить в замкнутом объеме под давлением или без давления, а также в открытых формах.

Пенополистирол выпускают в виде плит размером до 100 х 100 х 10 см, плотностью 30-100 кг/м³ и теплопроводно­стью 0,03-0,05 Вт/м °С.

Предельная температура его применения — 100-60°С. В строительстве пе-нополистирол используют для изоляции стен, покрытий и перекрытий, в многослой-ных стеновых панелях в сочетании с алюминием, асбестоцементом и стеклопласти-ком. Из пенополистирола плотностью около 100 кг/м³ можно соору­жать перек-рытия по легким металлическим фермам без насти­ла. Экономическую целесообраз-ность применения пенополистирольного утеплителя можно проиллюстрировать сле-дующим примером. Если стоимость, затраты труда, массу конструкций, потребность в транспорте при возведении железобетонных пе­рекрытий, утепленных пенобето-ном, принять за 100%, то для покрытия с пенополистирольным утеплителем эти показатели соответственно будут: 50...85, 60, 20, 12%.

Пенополивинилхлорид выпускают в виде плит размером 50 х 50 см, толщи-ной 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 проч-ности при изгибе — не менее 1 МПа. Пенополивинилхлоридные плиты применя-ют для изоляции ограждающих конструкций зданий, в частности при изготовлении трехслойных панелей.

Пенополиуретан представляет собой пористый жесткий (пли­ты) или мягкий эластичный (рулоны или листы) материал плот­ностью 30-100 кг/м³ и теплопровод-ностью 0,03-0,05 Вт/(м°С). Предел прочности поропласта при сжатии до 3,5 МПа, при из­гибе до 5,0 МПа. Предельная температур применения — 160-150°С. Полиуретановые плиты применяют в качестве внутрен­него слоя стеновых навесных панелей, изоляции перекрытий, стен. В виде сегментов и скорлуп его используют для теплоизо­ляции сетей горячего и холодного водоснабжения. Эластичный пенопо-лиуретан применяют в виде прокладок для изоляции вер­тикальных и горизонталь-ных стыков панелей. Пенополиуретан может быть получен непосредственно на стройке методом на­пыления и заливки (заливочные пенопласты). В результате вспе­нивания полиуретана в конструкциях получают монолитную теп­лоизоляцию, что да-ет возможность уменьшить толщину слоя изоляции на 25-30% по сравнению с теплоизоляцией, выпол­ненной из штучных изделий.

Фенолформальдегидные пенопласты получают заливкой жидких компози-ций, их плотность 50-150 кг/м³, цвет корич­невый. Широкое применение такие пе-нопласты получили при изготовлении трехслойных панелей с внешними слоями из гоф­рированного алюминия или стальных листов.

Мипора — поропласт, получаемый вспениванием и отвер­ждением компо-зиций на основе карбамидного полимера явля­ется самой легкой газонаполненной пластмассой. Плотность мипоры 10-20 кг/м³, теплопроводность 0,03-0,035 Вт/ (м°С). Вследствие гигроскопичности мипора требует тщательной гидроизоля- ции. Используют для изоляции в хо­лодильниках, заполнения полостей в трехслой-ных стеновых конструкциях.

Сотопласты представляют собой теплоизоляционный ма­териал с ячейками различной формы, напоминающими пче­линые соты.

Изготовление сотоблоков из рулонных материалов методом растягивания паке-тов производится следующим образом. Бумагу или ткань, подаваемую в станок, пе-рематывают из рулона на металлическую пластину. По пути движения бумага прохо­дит через батарею клеенаносящих роликов. Рассто­яние между выступами роликов определяет размер сот. Пос­ле каждого оборота пластины с наматываемой на нее бумагой батарея роликов смещается вдоль ширины на расстояние полу­шага сот. Таким путем получается чередование клеевых полос на бумаге. Слои бумаги склеиваются между собой по клеевым полосам (обычно под давлением и нагревом).

По окончании перемотки рулона блок снимают с пласти­ны. Разрезают на по-лосы нужной толщины, растягивают их и пропитывают раствором полимера. После сушки и отвержде­ния полимера бумажные столбики становятся прочными и жест-кими со средней плотностью 60-90 кг/м³.

Стенки ячеек могут быть выполнены из бумаги, стекло­ткани, хлопчатобума-жной ткани, металлической фольги и других листовых материалов, пропитанных и склеенных синте­тическими полимерами. В строительстве обычно используют со-топласты, стенки которых состоят из крафтбумаги, пропи­танной и склеенной моче-виноформальдегидным или фенолформальдегидным полимером.

Сотопласты применяют в трехслойных ограждающих кон­струкциях, которые отличаются значительной проч­ностью при сжатии, высокой упругостью на сдвиг и низкой теплопроводностью — 0,045-0,06 Вт/(м°С). Для повышения теплоза-щитных свойств ячейки сотопласта заполняют различ­ными пористыми материала-ми (мипорой).

Гидроизоляционные материалы и герметики.

Полиэтилен, поливинилхлорид, полиизобутилен и другие полимеры отлича-ются низкими водопроницаемостью, водопоглощением и высокой долговечностью, надежностью. Устрой­ство гидроизоляции осуществляется путем сварки отдельных полотнищ между собой, что обеспечивает надежную изоляцию поверхностей от воды и водяных паров. Наряду с использова­нием таких пленок в качестве гидроизоляции они применяются также и для устройства ограждающих конструкций парников, теп-лиц, временных ограждений оконных проемов и пр.

В настоящее время производство таких пленок осуществ­ляется на многих предприятиях, которые используют различ­ные технологии: раздува, экструзион-ный и пр.

Большое распространение получили рулонные и мастич­ные гидроизоляцион-ные и кровельные материалы на основе битума, модифицированного полимерами (полиизобутилен, синтетические каучуки и пр.) Такие материалы более моро-зо-и теплостойки, чем битумные, менее подвержены старению и обладают высокой биостойкостью.

Полимерные герметизирующие материалы (герметики) выпускают в виде паст (мастик), эластичных прокладок и лент. Пастообразные герметики получают на основе полиизобутилена, тиоколовых и силиконовых каучуков. Они имеют хорошую адгезию к бетону, водостойки и сохраняют эластич-ность при температуре от -50°С до 100°С. Пастообразные герметики мо­гут быть неотверждаемыми, сохраняющими свои свойства в те­чение всего срока их эксплуатации, или отверждаемыми, после нанесения переходящими из пасто-образного состояния в резиноподобное под действием специальных добавок — вулканиза­торов, влаги и кислорода воздуха. К наиболее употребляемым неот-верждаемым мастикам относятся полиизобутиленовые, а к отверждаемым — тиоколовые.

Пастообразные герметики используют для герметизации вертикальных и горизонтальных стыков в стеновых панелях, а также заделки швов между деталями из бетона, металла, керамики, стекла и т.д.

Эластичные прокладки в виде пористых или плотных по­лос, жгутов за-кладывают в стыки в сжатом состоянии и тем самым обеспечивают гермети-зацию стыка. Возможно совмест­ное применение пастообразных герметиков и прокладок. В ка­честве эластичных прокладок применяют гернит П, пенопо-лиуретановые прокладки, каучуковые уплотнительные ленты и т.д.

Трубы и санитарно-технические изделия.

Коррозионная стойкость и небольшая плотность пластмасс открывает широкие перспективы изготовления из них труб для водоснабжения, канализа-ции и транспортирования агрессив­ных жидкостей, а также для изготовления санитарно-технических изделий.

Пластмассовые трубы легче металлических в 4-5 раз при той же пропус-кной способности. Соединение труб может быть осуществлено различными способами: сваркой, склеиванием или на резьбе. Их недостатком является низ-кая теплостойкость (для большинства из них -60-80°С). Основным материалом для про­изводства труб является полиэтилен, поливинилхлорид и поли­пропи-лен. Прозрачные трубы изготовляют из полиметилметакрилата, а трубы повы-шенной прочности — из стеклопластика. Пластмассовые трубы используют для холодного водо­снабжения, для канализации, водостоков, дренажа.

Санитарно-технические изделия (смывные бачки, смеси­тели, раковины, ванны) изготовляют прессованием из фенолформальдегидных, карбамидных и других полимеров, а мел­кие изделия (вентиляционные детали, крючки и т. п.) получа­ют методом литья под давлением, в основном из полистирола. Такие изделия отличаются легкостью, высокой механической прочностью, стойкос-тью к растворам кислот, щелочей, краси­вым внешним видом. Недостаток плас-тмассовых изделий — малая поверхностная твердость (легко царапаются и те-ряют внешний вид). Использование пластмассовых труб и санитарнотехниче-ских изделий дает существенную экономию черных и цветных металлов.

Применение полимеров в технологии бетонов.

Цементный бетон имеет широкое применение в строитель­стве благодаря высоким техническим свойствам и возможно­сти изготовления из него разли-чных конструкций и элемен­тов инженерных сооружений. Однако наличие различных ви­дов пористости, неизбежность появления которых связана с особенностями протекания физико-химических процессов при твердении це-мента, недостаточная прочность сцепления це­ментного камня с поверхностью заполнителя, его активное вза­имодействие с кислотами и щелочами, а также многими дру­гими химически активными веществами затрудняет его приме-нение в сложных условиях эксплуатации (например, пере­менные воздейст-вия температуры и влажности, агрессивные среды).

С целью уменьшения отмеченных недостатков цементно­го бетона предло-жены и применяются новые типы бетонов, в которых минеральное вяжущее части-чно или полностью за­меняется полимерами.

В полимерцементных композициях в бетонную или раствор­ную смесь добав-ляют в небольших количествах (5-15% от мас­сы цемента) водорастворимые по-лимеры, например: раство­римые фенолформальдегидные, водные дисперсии поли-меров (поливинилацетата, синтетических каучуков, акриловых поли­меров и др.). Полимерцементные бетоны и растворы отлича­ются высокой адгезией к большинст-ву строительных матери­алов, низкой проницаемостью для жидкостей, высокой уда-р­ной прочностью и износостойкостью. Применяют такие бето­ны и растворы для покрытий полов промышленных зданий, при ремонте и монтаже бетонных и желе-зобетонных конст­рукций, для наружной и внутренней отделки, наклейки кера­ми-ческих, стеклянных и каменных плиток.

Бетонополимер представляет собой бетон, пропитанный после затвердевания мономерами или жидкими олигомерами: например, стиролом, метилметакрилатом. После тепловой об­работки эти мономеры переходят в полимеры, заполняя поры и другие дефекты бетона твердым полистиролом или полиметилметакрилатом. Такая обработка способствует резкому по­вышению прочности (до 100 МПа), морозос-тойкости, износо­стойкости, практически не водопроницаемы.

Полимербетон (пластбетон) — разновидность бетона, в ко­тором вместо минерального вяжущего используют терморе­активные полимеры (эпоксидные, по-лиэфирные, фенолфор­мальдегидные и др.). Бетонная смесь состоит из жидкого олигомера, отвердителя и тонкомолотого минерального наполни­теля, который вво-дится для уменьшения расхода связующе­го, повышения механических свойств. По лимербетоны отличаются высокой химической стойко­стью в различных активных средах (кислоты, щелочи и пр.), механической прочностью при сжатии 60-100 МПа на изгиб 20—40 МПа. Несмотря на их высокую стоимость они широко применяются для изготовления конструкций в условиях высо­кой химической агрес- сии, ремонта каменных и бетонных кон­струкций и пр.

Клеи на основе полимеров.

Основная масса клеев, используемых для соединения эле­ментов строитель-ных изделий, изготовляется на основе поли­меров. Это объясняется их высокой клея-щей способностью (ад­гезией) к различным материалам, они обладают высокой био­стойкостью и стабильностью свойств во времени.

Полимерные клеи подразделяются на три вида:

1. На основе водных растворов и водных дисперсий поли­меров (водоразбав-ленные клеи). Это клей ПВА на основе поливинилацетатной дисперсии, клей «Бус-тилат» на основе ла­текса бутадиенстирольного. каучука.

2. На основе растворов термопластичных полимеров и орга­нических раство-рителей. Например, нитроклей — раствор нит­роцеллюлозы в ацетоне и амила-цетате, резиновый — раствор каучука в бензине, перхлорвиниловый и пр.

3. На основе отверждающихся жидких олигомеров. На­пример, эпоксидные, полиуретановые, мочевиноформальдегидные и др.

В строительной практике применяют в основном 1-й и 3-й типы клеев. Для наклейки отделочных материалов при внут­ренних работах (линолеума, облицовоч-ных плиток) преиму­щественно используют клеи на основе водных дисперсий по­ли-меров. Для наклейки обоев — водорастворимый клей на ос­нове метилцеллюло-зы; для склеивания элементов несущих кон­струкций и для наружной отделки — клеи на основе отверж­дающихся смол.

Надежность и качество склеивания зависят прежде всего от правильности выбора типа клея для конкретных материа­лов и соблюдения правил подготовки склеиваемых поверхно­стей (сушка, очистка от пыли и жира и пр.), а также режима отверждения (времени, температуры, давления). При соблюдении указанных пра-вил прочность склеивания, в ряде случаев, может быть больше прочности склеивае-мых материалов.

Склеивание. Термопластичные материалы склеивают с помощью рас­тво-рителей или спецклеев. Термореактивные материалы склеивают клеями на ос-нове фенолформальдегидных, полиуретановых, эпоксидных смол. Ши­роко при-меняют клеи БФ-2, БФ-4, ВИАМ-Б-3, ГГУ-2. Для склеивания деталей работаю-щих при повышенных температурах используют ВС-ЮТ, ВС-350, ВК-32-250, Эпоксид-П, Эпоксид-Пр, ВКТ-3 и др.