книги из ГПНТБ / Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов

ПОЛИМЕРЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ РЕАКЦИЕЙ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ

Фенолоальдегидные полимеры получают конденсацией одноатом­ ных и многоатомных фенолов с различными альдегидами.

Исходным сырьем для получения фенолоформальдегидных поли­ меров являются фенол Св Н6 ОН и формалин С Н 2 0 .

Фенол обладает резким раздражающим запахом. Вдыхание незначительного ко­ личества фенола вызывает общее отравление.

В зависимости от соотношения фенола и альдегида, а также от того, проводится ли конденсация в присутствии кислого или основного катализатора, получаются тер­ мопластичные (новолачные) и термореактивные (резольные) полимеры. Новолачные

полимеры сохраняют плавкость и растворимость при длительном хранении, а также при нагревании до 200—250°.

При нагревании полимер переходит в промежуточную стадию (Б-резитол). При этом он постепенно теряет способность плавиться и растворяться.

Вслучае длительного нагревания полимер переходит в стадию С (резит) — ста­ новится полностью неплавким и нерастворимым.

Взависимости от соотношения компонентов, характера катализатора и режима сушки конечный продукт конденсации может быть жидким или твердым.

Фенолоформальдегидные полимеры в строительной технике приме­ няют для производства древесноволокнистых и древесностружечных плит, древеснослоистых пластиков (ДСП), водостойкой фанеры, бумажнослоистых пластиков, для приготовления сотопластов, минераловатных и стекловатных матов, клеев и спиртовых лаков.

С понижением температуры у этих полимеров, как правило, воз-

274

растает хрупкость, снижается удлинение при растяжении и твердость (рис. 112).

Фенолоформальдегидными полимерами этой группы являются

крезолоформальдегидные полимеры, в которых вместо фенола исполь­ зуется крезол С6 Н4 СН3 ОН. В зависимости от количественного соотно­ шения крезола и альдегида получаются новолачные или резольные полимеры.

Резольные полимеры отличаются высокими электроизоляционными свойствами, водо- и кислотостойкостью. Применяют их для изготов-

Температура, t°Q

Рис. 112. Зависимость механических свойств пластмассы из фенолоформальдегидного полимера с древесным наполнителем от температуры:

ления разнообразных литых изделий, слоистых пластиков на основе ткани и бумаги. В сочетании с древесной мукой и другими наполните­ лями из этих полимеров получают различные детали сложного профи­ ля методом горячего прессования.

Представителями фенолоальдегидных полимеров этой группы яв­

Фенолофурфурольные полимеры по сравнению с фенолоформаль­ дегидными лучше пропитывают наполнитель, изделия из них имеют лучший внешний вид.

Резерцино-формальдегидные полимеры получаются путем конден­ сации резерцина и формальдегида. Вследствие большой реактивности и способности резерцина при низких температурах переходить в резистольное состояние из резерциновых конденсатов изготовляют за-

275

мазки и клеи, отвердевающие без нагревания. На той же основе изго­ товляют пресс-материалы, затвердевающие при низких давлениях

мочевины с формальдегидом, имеют большие перспективы в строитель­ ной промышленности. В результате взаимодействия этих веществ мож­ но получить как термопластичные, так и термореактивные полимеры.

На основе карбамидных полимеров изготовляют пресс-порошки светлых тонов. В сочетании их с бумагой в качестве наполнителя изго­ товляют декоративные облицовочные материалы для мебели.

Изделия на основе этих полимеров бесцветны или имеют светлую окраску.

Из термореактивных карбамидных полимеров изготовляют пенопласты, которые более теплостойки, чем пенопласты из термопластич­ ных полимеров. Их применяют в качестве теплоизоляционных мате­ риалов. Например, мипора — это вспененный карбамидный полимер.

П о л и э ф и р н ы е п о л и м е р ы получают поликонденсацией двухосновных кислот и многоатомных спиртов. Для строительных це­ лей широко применяют глифталевый полимер, синтезируемый путем взаимодействия глицерина и фталевого ангидрида, в результате чего получают трехмерный сетчатый полимер.

В промышленности строительных материалов глифталевые поли­ меры используют для изготовления лаков, эмалей, грунтовок и шпак­ левок и частично для внутренней отделки помещений и производства

Из полиуретанов изготовляют в поризованном виде тепло- и зву­

(у = 1,14—1,25 г/см3), прочны, обладают выдающейся адгезией к метал­ лам и другим материалам, малой усадкой при отвердении (0,5—1,0%).

Для изменения показателей отвержденных эпоксидных смол в них до введения отвердителя добавляют пластификаторы и наполнители.

Отвержденные эпоксидные полимеры отличаются от фенолоформальдегидных более высокими показателями удельной ударной вяз­ кости и прочности при изгибе.

Эпоксидные полимеры выпускают следующих марок: ЭД-5, ЭД-6, ЭД-13, ЭД-15.

Универсальные клеи горячего и холодного отверждения на основе эпоксидных полимеров дают клеевой шов, весьма устойчивый против действия кислот, щелочей, воды и химических растворителей.

В строительном деле используют эпоксидные полимеры при полу­ чении конструктивных стеклопластиков и высококачественных клеев

276

для ответственных клееных конструкций — металлических, деревян­ ных, пластмассовых и бетонных.

Физико-механические свойства эпоксидных полимеров марок ЭД-5 и ЭД-6 следующие: удельный в е с — 1,20—1,23 г/см3; теплостойкость по Мартенсу—105—110°, морозостойкость — 60—70°, предел проч­ ности при сжатии 1300—1600, при статическом и з г и б е — 1200—1300,

кой морозостойкостью, большой устойчивостью к температуре и гидрофобностью. Они выдерживают в течение нескольких часов температуру до 500—600°, обладают высокой химической стойкостью. Используют их для получения гидрофобных составов и красок.

В целях придания водоотталкивающих свойств поверхности пори­ стых материалов (мрамора, ткани и др.) их обрабатывают парами или распылением жидких кремнийорганических соединений.

4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ

КОНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Стеновые материалы должны обладать высокой прочностью, малой теплопроводностью, небольшим объемным весом.

Пластмассовые материалы для стен применяют обычно в виде ли­ стов или трехслойной конструкции, представляющей собой панели, которые используют в покрытиях, стенах и перегородках. Для созда­ ния панелей используют такие конструкционные пластмассы, как стеклопластики, оргстекло, винипласт, древесностружечные и дре­ весноволокнистые, асбестоцементные и алюминиевые плоские и волни­ стые листы и пр.

Заполнителями между наружной и внутренней оболочками служат поропласты, перлитопласты, сотопласты, фибролит и пр.

Древесные изделия из пластмассы состоят из волокон древесины, древесных стружек или листов лущеного шпона, склеенных смолами в процессе термической обработки под давлением спрессованных в од­ нородный листовой материал.

Они отличаются однородностью физико-механических свойств во всех направлениях. Древесные пластмассы подразделяют на следую­ щие группы: древесноволокнистые плиты; древесностружечные плиты; древеснослоистые пластики; декоративная фанера.

Д р е в е с н о в о л о к н и с т ы е п л и т ы в зависимости от назначения изготовляют без уплотнения и с уплотнением в горячих прессах. В зависимости от объемного веса и связанных с ним свойств

277

Изоляционные плиты применяют для звукоизоляции внутренних стен, перегородок и междуэтажных перекрытий каменных зданий, теплоизоляции бесчердачных покрытий. Их используют для термоизо­ ляции с одновременной отделкой поверхности ограждающих конст­ рукций зданий.

Процесс производства изоляционных плит включает следующие операции: измельчение сырья и его превращение в волокнистую древе­ сную массу (мокрый помол); проклейка волокон канифольными эмульсиями с добавлением в необходимых случаях полимеров; фор­ мование массы (отливка); прессование на вальцах с одновременным обезвоживанием сырого полотна; резка полотна на плиты и сушка.

Полутвердые древесноволокнистые плиты предназначают для об­ лицовки стен и потолков в жилых и общественных помещениях вместо мокрой штукатурки, а также и других целей, где не требуется высокая прочность и на плиты не воздействует влага.

Твердые плиты в строительстве применяют в качестве основания под паркетный пол, как заменитель лесоматериалов при изготовлении

для их окраски, подразделяются на два типа: окрашенные водоэмуль­

278

Плиты второго типа изготовляют с нерустованной и рустованной поверхностью (в полоску или имитированной под керамические плитки).

Такие плиты применяют для облицовки стен, панелей, перегоро­ док, для отделки ванных комнат, цветной обработки поверхностей интерьеров торговых зданий, детских учреждений, поликлиник, сберкасс, почтовых отделений и т. п.

Твердые плиты, облицованные бумагой, имитирующей текстуру ценных пород древесины (орех, красное дерево, полисандр и др.), применяют для изготовления мебели, отделки салонов вагонов, авто­ бусов и пр.

Сверхтвердые древесноволокнистые плиты используют для устрой­ ства полов жилых и общественных зданий, облицовки их стен и потолков, для обшивки перегородок в санитарных узлах. Применя­ ют эти плиты также для изготовления дверных полотен, а иногда для покрытия полов и т. д.

Полы из таких плит обладают хорошей упругостью, водостойкостью, малой истираемостью, хорошо моются и заглушают шаги.

При укладке плит склеивают их кромки с помощью карбамидного клея с наполнителем (древесной мукой), после этого окраши­ вают плиты масляной краской, эмалью или покрывают поливинилацетатной мастикой.

Технологический процесс производства древесноволокнистых плит заключается в следующем. Отходы древесины размельчают до волок­ нистого состояния. Для придания изделиям водостойкости в древес­

С целью придания изделию повышенной твердости в древесноволок­ нистую массу вводят полимеры в количестве 7—10% в сухом виде по отношению к сухому волокну.

Формуют древесноволокнистые плиты на длинносетчатой машине непрерывного действия. Отформованные плиты прессуют и сушат в гидравлическом двадцатиярусном прессе с паровым обогревом при температуре 180—185°.

Удельное давление прессования для плит в кГІсмъ: сверхтвердых — 40—50, твердых плит — 30—35, полутвердых — 8—8,8.

Для обеспечения глянцевой поверхности сверхтвердых и твердых плит каждую плиту прокладывают отполированным листом из нержа­ веющей стали. Твердые плиты, идущие как подкладочный материал под паркет, при изготовлении прокладывают листами с сетчатой по­ верхностью.

Изоляционные древесноволокнистые плиты после формовки по­ ступают в двадцатиярусное роликовое сушило, где они сушатся при температуре 130—140°.

Офактуренные плиты получают методом горячей напрессовки на лицевую поверхность древесноволокнистых плит древесного шпона

279

либо бумаги с рисунком текстуры ценных пород дерева, кожи, мрамора при помощи смоляной пленки. Поверх древесного шпона или текстур­ ной бумаги при прессовании накладывается еще один слой смоляной

на деревообрабатывающих заводах из отходов основного производст­ ва. Плиты получают горячим прессованием из смеси частиц древесины (стружки, опилки, щепа). В качестве связующего вещества при изго­

где их прессуют под давлением до 35 кГІсм2 при температуре 160—190°. После 4—7

дней хранения на складе для окончательного упрочнения плиты обрезают и шлифуют.

По способу непрерывного формования горячее прессование массы производят в ленточном гусеничном прессе методом экструзии (выдавливанием). Этот способ дает возможность весь процесс автоматизировать и изготовлять не только сплошные плиты, но и пустотные.

Плиты выпускают 7 марок, из них 4 марки по периодическому способу (ПС-1, ПТ-1, ПС-3, ПТ-3) и 3 марки по непрерывному (ЭСС, ЭТС и ЭЛМ). По виду обработки плиты могут быть шлифованными и нешлифованными. Плиты, изготовленные прерывным способом, име­ ют длину до 3500 мм, ширину до 1750 мм и толщину от 10 до 25 мм.

По непрерывному способу длина плит может быть от 1525 до 2500 мм при толщине марок ЭСС и ЭТС от 13 до 22 мм и ЭЛМ — 25—50 мм.

Плиты изготовляют одно- и трехслойные. Последние в среднем слое (примерно 2/3 от общей толщины) содержат обычную стружку или дробленку, а лицевые слои состоят из специальной тонкой стружки.

Основные физико-механические свойства плит ДСП указаны в табл. 45.

Древесностружечные плиты применяют для внутренней облицовки стен, подшивки потолков, для изготовления встроенной мебели, двер­ ных полотен, для устройства полов.

Плиты выпускают необлицованные и облицованные текстурной бу­ магой с полимерной пленкой, лущеным шпоном или строганой фанерой.

Для устройства чистых полов, укладываемых по железобетонным плитам, иногда используют трехслойные древесностружечные плиты. Объемный вес таких плит 700—750 кг/м3, причем у среднего слоя 540— 600 кг/м3.

При укладке плиты склеивают кромками с помощью карбамидного клея с наполнителем (древесной мукой) и окрашивают масляной крас­ кой, эмалью для пола или покрывают поливинилацетатной мастикой.

280

Эти материалы имеют форму листов и плит; склеенные из целых по длине листы шпона называют цельными, а листы и плиты, склеен­

Длина цельных листов от 70 до 1500 мм, ширина от 950 до 1200 мм, и толщина от 1 до 12 мм. Составные листы имеют размеры значительно большие: длину от 2400 до 5600, ширину от 950 до 1200 и толщину от 3 до 12 мм.

Длина плит цельных от 750 до 1500, ширина от 750 до 1500 и тол­

281

но тонкие (1,0—1,5 мм) большеразмерные (1200—2500 мм) листы с зер­ кально-блестящей, реже матовой или полуматовой, лицевой поверх­ ностью, разнообразного цвета и монохромного или полихромного ри­ сунка.

Бумажно-слоистые пластики вырабатывают посредством горячего прессования на многоэтажных прессах (рис. 113) пакетов, составлен­ ных обычно из 10—22 листов крафт-бумаги (из расчета 10 листов на

1 мм толщины), предварительно пропитанных раствором фенолоформальдегидного или мочевино-формальдегидного полимеров и двух тон­ ких листов альфа-бумаги (лицевой, имитационной, а иногда и цветной

Удельный вес бумажно-слоистых пластиков — не менее 1,400 кг/м3,

282

предел прочности при изгибе—не менее 1000 кГ/см2. Они характе­ ризуются весьма малым водопоглощением (4% за 24 ч), большой твер­ достью по Бринеллю листа толщиной 5 мм — не менее 25, удельной ударной вязкостью — не менее 8 кГ-см/мм2 и значительной теплостой­ костью. Бумажный слоистый пластик распиливается мелкозубчатой пилой и сверлится.

Размеры листов слоистых бумажных пластиков, выпускаемых в настоящее время, следующие: длина от 1000 до 3000 мм, ширина от

В качестве наполнителей применяют рубленое стекловолокно, стеклянную ткань или стеклошпон, который воспринимает основные нагрузки в процессе работы стеклопластиков. Изменяя вид наполни­ теля, можно в значительной степени изменять физико-механические свойства, стеклопластики обладают высокой прочностью и модулем упругости, не горят, не гниют и химически стойки.

на свойстве волокон вытягиваться из стекломассы на большой скорости

тем, в зависимости от скорости вытягивания и температуры стекломас­ сы, диаметр уменьшается.

В зависимости от расположения волокон различают три группы

локна могут быть расположены в любом заранее заданном направле­ нии.

Стеклопластики первой группы получают методом напыления или прессованием стекломатов. Метод напыления заключается в том, что нарезанные стеклянные нити длиной 25—50 мм смешивают с полиме­ ром и при помощи распылителя тонким слоем наносят на поверхность формы. Для получения стеклопластиков первой группы полимера расходуется до 65—70%. Когда используют полимеры горячего отверж­ дения, поверхность формы нагревают до той температуры, при которой данное связующее отвердевает. Полученные стекломаты разрезают

283