Некоторые представители композиционных материалов, применяемых в строительстве

Полимербетоны. Это композиционные материалы на основе мелких заполнителей (крупностью до 15 мм) – минерального порошка, термореактивных и термопластичных смол холодного или горячего отверждения. Это высоконаполненные (до 95 % массы) полимерные композиции, отличающиеся высокими техническими характеристиками: водостойкостью, теплостойкостью, морозостойкостью, износостойкостью. Композиционные материалы этого вида должны обладать устойчивостью к пластическим деформациям в летнее время (волны, наплывы) и устойчивостью к хрупким деформациям (трещинам) при отрицательных температурах. Такие свойства можно получить при использовании улучшенных и составленных вяжущих материалов.

Износостойкость полимербетонов на термореактивных смолах близка к износостойкости цементобетонов. Полимербетоны на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных смол служат для изготовления жестких синтетических гранитов, коррозионностойких полов в цехах химических производств, для гидротехнического строительства. Однако это дорогие продукты, наиболее дешевым из них является полимербетон на основе карбамидных смол.

Древесные пластики. Применение полимеров для модификации древесины и получения древесных композиционных материалов позволяет достигать целого ряда положительных и даже уникальных свойств: уменьшения водопоглощения, повышения влагоустойчивости, повышения устойчивости к различным агрессивным средам, увеличения прочности (при сжатии вдоль и поперек волокон, ударном изгибе), жесткости, твердости, сопротивления к истиранию, короблению, хорошей обрабатываемости.

Производство древесно-стружечных, древесноволокнистых плит во многих странах осуществляется в очень больших объемах для мебельной промышленности, внутренней отделки зданий, низкоэтажного строительства и др. Наиболее распространенными связующими для листовых материалов на основе древесины являются составы на основе мочевино- и фенолформальдегидных смол. Для улучшения качества, а главное – экологических свойств материалов подобного назначения ведутся дальнейшие разработки связующих составов на основе лигнина, модифицированных углеводов, фурановых смол, изоцианатов. Качество изделий повышается также путем совершенствования технологий их изготовления, применения различных модифицирующих и стабилизирующих добавок. В Московском институте материаловедения и эффективных технологий (МИМиЭТ) проводят исследования по разработке композиционных материалов на основе древесины и связующих термопластов (полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и их сополимеров). Такие термопласты являются экологически чистыми и имеют более высокие физико-механические показатели.

Клеящие материалы. Клеи представляют собой вещества или смеси веществ органической, элементоорганической, неорганической природы, пригодные для прочного соединения различных материалов. Процессам склеивания около 6000 лет. В древности использовались клеи природного (животного и растительного) происхождения. Растительные клеи (крахмал, декстрин, резиновый и др.) и животные клеи (костяной, казеиновый, столярный и др.) применяются и сейчас для соединения дерева, кожи, текстильных материалов, бумаги. Они используются в виде растворов и затвердевают при испарении растворителя. Недостатком растительных и животных клеев является низкая стойкость к действию микроорганизмов и воды. Этих недостатков лишены синтетические клеи, которые обеспечивают высокую прочность склеивания различных материалов, обладают устойчивостью к внешним факторам, а потому находят широкое применение.

Соединения синтетическими клеями вытеснили сварку и пайку многих материалов. При этом повышается качество соединений и достигается значительный экономический эффект. Для изготовления синтетических клеев используется большинство рассмотренных ранее термореактивных и термопластичных синтетических полимеров. Клеи на основе термопластичных полимеров дают менее прочные соединения и применяются, в основном, для склеивания неметаллических материалов. Термопластичные клеи выпускаются в виде растворов в растворителях или мономерах, в виде олигомеров – вязких жидкостей, клеящих лент и пленок, порошкообразных клеевых смесей. Простейшие клеевые композиции могут быть получены растворением непосредственно полимера в таких растворителях, как ацетон, толуол, ксилол, бутилацетат и др.

Клеи на основе термореактивных смол дают прочные, теплостойкие соединения и применяются для склеивания силовых конструкций из металлов и неметаллов. Они делятся на клеи холодного и горячего склеивания (отверждения). Клеи холодного склеивания непосредственно перед склеиванием смеши­ваются с отвердителями. Клеи холодного отверждения имеют меньшую тепло- и термостойкость, механическую прочность, чем клеи горячего отверждения, т.е. термореактивные клеи. Синтетические термореактивные клеи выпускаются в виде растворов и эмульсий полимеров в органических растворителях, воде, мономерах; жидких полимерных материалов и олигомеров; вспененных, порошкообразных клеевых смесей.

В состав клеевых композиций могут входить наполнители и стабилизаторы, пластификаторы и загустители, тиксотропные добавки и другие компоненты. Трудно назвать материалы, которые не склеивались бы клеевыми композитами. Однако выбор клея для конкретного назначения – сложная задача. Ассортимент клеев велик, универсальных клеев не существует.

Синтетические клеи – композиции, основой которых являются: фенолоформальдегидные, карбамидоформальдегидные, меламиноформальдегидные, ацетонформальдегидные, фуранформальдегидные, карбамидофурановые смолы, рекомендованы в основном для приготовления клеев для склеивания древесины и древесных материалов.

Применение эпоксидных полимерных растворов обеспечивает равнопрочность соединения бетонных элементов и позволяет увеличить прочность стыков. Хорошей адгезией к бетону отличаются полимеры, содержащие эпоксидные, карбоксильные, гидроксильные и другие полярные группы.

Специалистами НИИ химии и технологии полимеров им. акад. В.А. Каргина (г. Дзержинск) разработаны новые марки быстрополимеризующихся цианакрилатных клеев, отличающихся высокой прочностью. Клеи рекомендованы для различных областей народного хозяйства, в том числе строительства. Липкие ленты с кремнийорганическим клеевым слоем обеспечивают работоспособность в температурном интервале - 60 ⁰С -250 ⁰С. В строительстве они применяются в основном для герметизации.

Основные характеристики клея: концентрация полимерного материала (сухой остаток); вязкость при 20 ⁰С; жизнеспособность; адгезионные свойства; термостойкость; водостойкость.