9.7. 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 улучшающие их 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. Подробно о растворителях см. п. 18.3. 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, загущающие смесь и придающие ей тиксотропные свойства. Напол­нители, кроме того, вводят в полимерные материалы для снижения их стоимости и придания необходимых свойств: твердости, прочно­сти, износостойкости и др. (подробнее о наполнителях см. п. 15.1). 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 — трик резилфосфат. ДОФ — прозрачная маслянистая жидкость плотно­стью 980 кг/м , хорошо совмещающаяся со многими полимерами (поливинилхлоридом, поливинилацетатом, эпоксидными смолами и др.).

Высокомолекулярные пластификаторы отличаются высокоэла­стическими 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 крупные трехмерные (сетчатые) молекулы. По характеру действия эти вещества делят на две группы: собственно отвердители 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 на три молекулы формальдегида, который и произ­водит сшивку. Эпоксидные смолы отверждают полифункциональ­ными аминами (наибольшее распространение получил полиэтилен-полиамин — ПЭПА).

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 отверждающей 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.