4. Получение и свойства полимерных материалов.

В настоящее время высокомолекулярные смолы - основу всех полимерных материалов - получают химическим путем в результате полимеризации простых молекул или поликонденсацией разных органических соединений.

Процесс полимеризации осуществляется без выделения побочных продуктов путем разрыва двойных, тройных химических связей и соединения молекул в длинные линейные или разветвленные структуры.

Например, этилен (СН₂=СН₂)n при полимеризации образует линейный полиэтилен (-СН₂-СН₂-)n. Для повышения скорости реакции используют нагревание или давление, а также ультрафиолетовые лучи, катализаторы, инициаторы.

К полимеризационным полимерам, которые нашли широкое применение в строительстве, относятся: поливинилхлорид, полистирол, полиизобутилен, полиэтилен высокого и низкого давления.

При поликонденсации наряду с образующимся полимером выделяются такие побочные продукты, как газ или вода.

В результате реакции поликонденсации, в которой участвуют несколько веществ, образуются сложные по составу полимеры с линейным (полиамиды, поликарбонаты) или пространственным строением (фенолоформальдегидные, эпоксидные).

В зависимости от применяемого исходного сырья полимерные материалы подразделяют на искусственные и синтетические.

Искусственные получают путем химической модификации природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы), синтетические – из различных мономеров (синтез).

Свойства полимерных материалов и изделий, как и любых других, зависят от их состава и структуры.

Микроструктура определяется в большей степени самим веществом, а макроструктура – способом получения.

Изделия из пластических масс получают несколькими методами: прямого прессования пропитанной горячими смолами основы (ткани, древесного шпона, бумаги) в несколько слоев (листовые пластики) или полимерного пресс-порошка (плитки для облицовки полов);

литьевого прессования вязкотекучей расплавленной смеси (плиточный и листовой материал с объемным рисунком для отделки стен и потолка);

экструзии или продавливания пластичной массы через насадку определенного размера и формы (плинтусы, поручни для лестниц, герметизирующие и уплотняющие прокладки для окон и дверей, рулонное полотно для отделки полов, стен и т.д.);

промазки верхней поверхности полотна основы (бумаги, ткани, стеклоткани) пастообразной полимерной массой с последующим глубоким нанесением рельефного рисунка;

вальцево-каландровым методом, который состоит из тщательного перемешивания компонентов на вальцах, последующей прокатки пластичной массы между двумя вращающимися в разные стороны валками с зазором, определяющим толщину будущего рулонного изделия, и нанесения объемного или плоского рисунка на поверхность.

Последними двумя способами получают рулонные материалы для отделки вертикальных и горизонтальных поверхностей в помещениях различного назначения.

Теплоизоляционные полимерные материалы получают несколькими способами.

Первый – путем предварительного вспенивания пластичной полимерной массы за счет интенсивного механического перемешивания в сочетании с действием перегретого пара (110 °С) или введения пенообразующих добавок, последующей заливки смеси в форму, быстрого охлаждения ее для фиксации пористой структуры и резки по размерам (пенопласты).

Второй – предусматривает использование в составе полимерной массы газообразующих компонентов, заполнение формы, подогрев для улучшения газообразования, быстрое охлаждение для фиксации структуры и при необходимости – резка по размерам (поропласты).

Третий – за счет склеивания по контактам гофрированных листов бумаги, ткани или древесного шпона, пропитанных горячей смолой (сотопласты).

Четвертый – снижение средней плотности за счет введения в поли-мерную массу высокопористых заполнителей (вспученный перлит, вермикулит) или волокнистых компонентов.

Широкое распространение полимерных материалов (пластмасс) в строительстве основано на их положительных свойствах: низкой истинной плотности, высокой водостойкости, гидрофобности. Это материалы, которые успешно работают в условиях действия истирающих нагрузок.

Механическая прочность хорошо сочетается в них с пластичностью и упругостью. Высокая коррозионная стойкость обеспечила их применение в качестве антикоррозионных материалов для защиты бетонных и металлических конструкций.

Имея неисчерпаемую цветовую палитру, пластмассы могут с успехом имитировать такие материалы, как древесина, природный камень, черные и цветные металлы. Важным положительным свойством пластмасс является хорошая технологическая обрабатываемость. Их можно легко резать, сваривать, шлифовать и полировать.

Способность пластмасс соединяться с другими органическими и неорганическими материалами позволяет создавать на их основе новые прогрессивные композиционные материалы и конструкции различного назначения.

Пластмассы имеют также ряд недостатков.

Большинство из них обладают высоким коэффициентом термического расширения, повышенной ползучестью, не огнестойки.

Под воздействием атмосферных факторов и особенно солнечных лучей полимеры стареют. Этот процесс сопровождается снижением прочности и эластичности. Материалы имеют сравнительно невысокую твердость и теплостойкость.

По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на термопластичные (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид) и термореактивные (на основе эпоксидных и полиэфирных смол).

Для термопластичных переход из пластичного состояния (при нагревании) в твердое (при охлаждении) не сопровождается изменением состава и структуры изделия и, как следствие, физико-механических свойств.

Нагрев же термореактивных полимеров приводит к структурным изменениям на микроуровне, что оказывает значительное влияние на их свойства, они становятся жесткими и хрупкими.

5. Применение полимерных материалов и изделий. в строительстве экономически целесообразно использовать их при изготовлении несущих конструкций высокой коррозионной стойкости, покрытии полов, отделке стен, теплоизоляции ограждающих конструкций и технологического оборудования, герметизации стыков и швов в крупнопанельных зданиях, гидроизоляции кровель и фундаментов, изготовлении санитарно-технического оборудования и труб, а также для антикоррозионных работ.

Материалы и изделия	Область применения
Полимербетоны, бетонополимеры	Колонны, балки, плиты перекрытия, полы в химических цехах с агрессивными средами
Листовые пластики	Обшивка навесных панелей; устройство светопрозрачных кровель (стеклопластики), жестких оболочек; отделка фасадов и внутренних стен; выполнение подвесных потолков; изготовление форм при производстве железобетонных изделий и конструкций
Плиты крупноразмерные высокопористые: мягкие	Звукоизоляция междуэтажных перекрытий
жесткие	Теплоизоляция ограждающих конструкций (стеновых панелей, плит покрытия). При наличии перфорации – звукопоглощающие материалы для выполнения подвесных потолков
Стержни стеклопластиковые	В качестве арматуры при получении бетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях действия кислото- и солесодержащих сред
Плиточные – мелкоштучные вырубленные и прессованные (ПВХ, кумароновые, резиновые полистирольные и др.)	Покрытие пола, стен в помещениях с влажным режимом эксплуатации
Рулонные основные и безосновные:	Выполнение мягких кровель
линолеумы (ПВХ, алкидные, резиновые и др.)	покрытие полов в жилых, общественных помещениях
пленки гладкие и рельефные	Выполнение мягких оболочек, защита кровельных и гидроизоляционных рулонных материалов, внутренняя отделка стен
Длинномерные жгуты, шнуры, прокладки из полиуретана, каучуков и мягких поропластов	Герметизация швов, звукоизоляция строительных конструкций
Вязкопластичные мастичные составы на битумно-полимерных и полимерных связующих	Выполнение мастичных кровель, герметизация швов, антикоррозионная защита строительных конструкций, приклеивание рулонных, плиточных и крупноразмерных материалов к основанию
Вязкотекучие красочные составы	Придание декоративности и защита поверхности от разрушения
Несъемная опалубка	Монолитное строительство