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 при отрицательных температурах (трещинам). Такие свойства можно получить при использовании улучшенных и составленных вяжущих материалов.

Износостойкость полимербетонов на термореактивных смолах близка к цементобетону. Полимербетоны на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных смол служат для изготовления жестких синтетических гранитов, коррозионно-стойких 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 даже уникальных свойств: уменьшение водопоглощения, повышение влагоустойчивости, повышение устойчивости к различным агрессивным средам, увеличение прочности (при сжатии вдоль и поперек волокон, ударном изгибе), жесткости, твердости, сопротивления к истиранию, короблению, хорошей обрабатываемости.

Производство древесно-стружечных, древесно-волокнистых 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 этих материалов 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 материаловедении 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 пригодны 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 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 н термопластичных синтетических полимеров. Клеи на основе термопластичных полимеров дают менее прочные соединения и применяются, в основном, для склеивания неметаллических материалов. 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. Простейшие клеевые композиции могут быть получены растворением непосредственно полимера в таких растворителях как ацетон, толуол, ксилол, бутилацетат и др.

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.

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 - 60⁰С -250⁰С. В строительстве они применяются в основном для герметизации.

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

В клеях сочетаются такие свойства как хорошая адгезия; механическая прочность в требуемом интервале температур; отсутствие хрупкости; минимальная усадка при отверждении и т.п..

Синтетические термореактивные клеи выпускаются в виде: растворов и эмульсий полимеров в органических растворителях, воде, мономерах; жидких полимерных материалов и олигомеров; вспененных, порошкообразных клеевых смесей.

Термопластичные клеи выпускаются в виде: растворов в растворителях или мономерах; в виде олигомеров – вязкие жидкости; клеящих лент и пленок; порошкообразных клеевых смесей.

Клеи холодного отверждения имеют меньшую тепло – и термостойкость, механическую прочность, чем у клеев горячего отверждения, т.е. термореактивные клеи. Термореактивные клеи характеризуются высокой адгезией, механической прочностью; высокой теплостойкостью (применяются в силовых конструкциях).

Основные характеристики клея: концентрация полимерного материала (сухой остаток); вязкость при 20⁰С; жизнеспособность; адгезионные свойства; термостойкость; водостойкость