Поликонденсационные полимеры (Класс б)

Фенолоальдегидные полимеры получают в результате реакции поликонденсации фенолов и альдегидов (формальдегид, фурфурол, лигнин) и от вида альдегидов полимер получает соответствующее наименование: фенолоформальдегидный, фенолофурфурольный, фенололигниновый.

В зависимости от исходного фенольного сырья, характера альдегидного компонента, количественного их соотношения, характера катализатора образуются два типа продуктов поликонденсации: термореактивные и термопластичные полимеры.

Поликонденсацию исходных продуктов проводят в вакуум-варочном котле под разряжением. Котел (рис. 39) представляет собой стальной цилиндр 1 со сферическими крышкой и днищем. Он снабжен паровой рубашкой и имеет мешалку 2, приводимую в движение от электродвигателя 4. В нижней части котла вмонтирован кран 3 для слива полимера. На крышке и на цилиндрической части котла расположены штуцера для подачи сырья, отвода паров в холодильник, стока конденсата и отбора проб. Подготовленное сырье подают в варочный котел, туда же вводят небольшое количество катализаторов.

После перемешивания смеси в рубашку котла подают пар, нагревают и кипятят смесь, образующиеся при этом пары отводят в холодильник. Процесс продолжается 2 – 3,5 ч.

Рис. 39. Вакуум-варочный котел:

1 – стальной цилиндр; 2 – мешалка; 3 – сливной кран; 4 – электродвигатель.

Фенолоформальдегидные полимеры в строительной технике применяют для производства клеев, древесноволокнистых и древесностружечных плит, древесноволокнистых и бумажноволокнистых пластиков, водостойкой фанеры, сотопластов и т.д.

Карбамидные полимеры получают путем амидоформальдегидной поликонденсации: мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные.

В результате взаимодействия мочевины с формальдегидом получают как термопластичные, так и термореактивные полимеры.

Карбамидные полимеры применяют для получения пластмасс, лаков, клеев, пористых материалов, древесностружечных плит. Из термореактивных карбамидных полимеров изготовляют пенопласты.

Эпоксидные полимеры (полиэпоксиды) образуются при поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами.

Полиэпоксиды являются синтетическими полимерами, обладающими ценными свойствами: они легки, прочны, обладают высокой адгезией к металлам, малой усадкой при отверждении, стойкостью к действию многих химических реагентов и хорошо сочетаются с другими полимерами. При введении в этот полимер отвердителя (двухосновные кислоты, двухатомные спирты) он переходит в нерастворимое и неплавкое состояние. Применяют полимеры этого вида в качестве связующего для монолитных полов, полимербетонов и строительных клеев.

7.4. Пластические массы, их состав и классификация

П ластмассы представляют собой сложные вещества, состоящие из связующего и наполнителей с добавлением в зависимости от условий производства пластификаторов, стабилизаторов, красителей, порообразователей и других материалов. На рис. 40 показан состав неоднородных пластмасс. Однородные пластмассы изготовляют на основе одного связующего.

Рис. 40. Состав неоднородных пластмасс.

Основным видом связующего в пластмассах являются искусственные полимеры (синтетические смолы). Эти вещества придают пластическим массам на определенной стадии их переработки свойства пластичности, т.е. способность принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия давления.

Пластификаторы вводят в пластмассу для придания ей большей пластичности, повышения тепло- и морозоустойчивости. Чаще всего в качестве пластификаторов применяют хлорпарафин, диоктилфталат и т.д. Эти вещества должны растворять связующее, быть химически инертными и малолетучими.

Наполнителями служат материалы органического и неорганического происхождения, которые придают пластмассам требуемые физико-механические и другие свойства, значительно снижают их стоимость. В качестве органических наполнителей используют опилки, стружки, бумагу, картон, отходы текстильной промышленности и т.д., а в качестве минеральных – асбест, слюду, стеклоткань и т.д.

Добавление стабилизаторов делает устойчивыми свойства пластмасс и изделий из них на длительный период и препятствует разложению как в процессе обработки, так и в эксплуатационных условиях: при воздействии атмосферных факторов, тепла, света и т.д.

Красители (пигменты), придающие пластмассам определенный цвет, должны обладать следующими качествами: ярким тоном, не изменяться с течением времени, а также не выцветать под действием света, что особенно важно для отделочных строительных материалов. В качестве красителей пластмасс применяют как органические (нигрозин, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты (охру, мумию, сурик, ультрамарин, белила и др.).

Кроме того, в состав пластмасс входят катализаторы, которые ускоряют химические процессы их твердения.

Для производства пористых пластмасс вводят специальные вещества – порообразователи, обеспечивающие создание в материале пор.

Пластмассы обладают следующими положительными свойствами:

высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс 50 – 100 МПа;

небольшой плотностью - от 20 (пенопластов) до 2000 кг/м³ (для стеклопластиков);

химической стойкостью, т.е. способностью сохранять эксплуатационные свойства в средах, в которых другие конструкционные материалы коррозируют;

биостойкостью – неподверженностью гниению и воздействию других разрушительных факторов биологического происхождения;

технологической возможностью варьирования свойств в широком диапазоне в зависимости от эксплуатационных требований, простотой формообразования, что позволяет изготовлять элементы пространственной формы;

сочетанием свойств, не встречающихся у других материалов (прочностью и высоким светопропусканием);

высокими электроизоляционными свойствами, что в ряде случаев дает пластмассам преимущество перед металлами;

легкой обрабатываемостью, благодаря которой для обработки пластмасс во многих случаях используют инструменты, применяемые для обработки древесины;

возможностью применения клеевых и сварных соединений;

возможностью получения тонких прочных элементов из пленок и тканей;

светопрозрачностью и радиопрозрачностью некоторых пластмасс.

Вместе с тем пластмассам присущи и недостатки:

невысокий модуль упругости, вследствие чего элементы из пластмасс более деформативны, чем элементы из других материалов;

ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках;

горючесть;

старение – ухудшение эксплуатационных свойств во времени под действием тепла, солнечной радиации, влаги и т.д.

В зависимости от назначения пластмассы разделяют на материалы для полов, конструкционные, тепло- и звукоизоляционные, гидроизоляционные, трубы, санитарно-технические и погонажные изделия.

В зависимости от вида полимера пластмассы разделяют на термопластичные и термореактивные.

В зависимости от структуры пластические массы разделяют на однородные (без наполнителя) и неоднородные (с наполнителем).

В зависимости от физико-механических свойств и характеристик пластмассы разделяют на жесткие, мягкие и эластичные (рис.41).

Рис. 41. Классификация пластмасс.