Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1766

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
16.06.2024
Размер:
2.94 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_______________________

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства» (ПГУАС)

В.Н. Вернигорова, С.М. Саденко, Н.И. Макридин

АНАЛИЗ ПОЛИМЕРОВ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Пенза 2013

УДК 544.16:001.891(035.3) ББК 24.7

В35

Монография подготовлена в рамках реализации проекта «ПГУАС – региональный центр повышения качества подготовки высококвалифицированных кадров строительной отрасли» (конкурс Министерства образования и науки Российской Федерации – «Кадры для регионов»)

Рецензенты: чл.-корр. РААСН, доктор технических наук, профессор зав. кафедрой «Строительные материалы и технологии» Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева В.Т. Ерофеев; доктор технических наук, профессор кафедры

«Технологии строительных материалов и деревообработки» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства В.Л. Хвастунов

Вернигорова В.Н.

В35 Анализ полимеров строительного назначения: моногр. / В.Н. Вернигорова, С.М. Саденко, Н.И. Макридин. – Пенза,

ПГУАС, 2013. – 292 с.

ISBN 978-5-9282-0974-2

Изложены качественный и количественный анализ высокомолекулярных органических соединений, как природных, так и синтетических, используемых в строительном производстве. Приводится качественный и количественный элементный анализ, анализ функциональных групп, мономеров и полимеров. Излагаются принципы качественного анализа органических соединений. Приводится метрологические основы количественного анализа. Изложены методы определения влаги, летучих веществ, золы в природных (битумах, древесине) и синтетических полимерах, а также их физические константы. Приводятся методы определения молекулярных масс полимеров и их молекулярно-массового распределения.

Предназначена для магистров, аспирантов, специализирующихся по технологии строительных материалов и изделий и по строительному материаловедению, а также для студентов, обучающихся по направлению 270800 «Строительство».

ISBN 978-5-9282-0974-2

© Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства, 2013

 

 

© Вернигорова, В.Н, Саденко С.М.,

 

Макридин Н.И., 2013

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая монография является продолжением ранее изданного в издательстве АСВ (г. Москва) учебного пособия «Современные химические методы исследования строительных материалов» в 2003 году. В монографии изложены качественный и количественный химические методы анализа неорганических строительных материалов (воздушных и гидравлических), различных видов бетонов и природных известняков.

Полимеры и материалы на полимерной основе в больших объемах используются в строительной технологии, причем в чистом виде полимеры не применяются, они содержат различные вспомогательные вещества, которые определяют структуру и эксплуатационные свойства полимеров и изделий из них.

В настоящей монографии приведены методы качественного и количественного химических анализов полимеров; приводятся элементный анализ, анализ функциональных групп, мономеров и полимеров строительного назначения.

3

ВВЕДЕНИЕ

Строительное производство – крупный потребитель синтетических высокомолекулярных веществ – полимеров, олигомеров и добавок на основе отходов производства органических веществ, отходов переработки нефти, синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), а также природных высокомолекулярных соединений: битума, дегтя, пека.

Полимерные материалы обладают необходимым комплексом ценных физико-химических и строительно-эксплуатационных свойств. Это прежде всего прочность, небольшая объемная масса, высокая водо-, газо- и паронепроницаемость, химическая стойкость и устойчивость к коррозии. Полимерные материалы употребляются для внешней и внутренней отделки зданий, покрытия полов, тепло-, звуко- и гидроизоляции, герметизации стыков в крупнопанельном домостроении. С помощью полимерных материалов классические строительные материалы в известной степени модернизируются и приобретают новые и ценные качества. Добавление полимеров в цементные растворы и бетоны улучшает их эксплуатационные свойства. Наиболее целесообразно использование полимеров в качестве рулонных и плиточных материалов для покрытия полов, на основе вспененных полимеров изготавливают новые тепло- и звукоизоляционные материалы для утепления зданий. Полимерные материалы применяются в производстве различных санитарно-технических изделий, канализационных труб, в качестве связующего при производстве стеклопластиков и других строительных материалов. Полимеры в чистом виде в производстве строительных материалов используются редко. Из полимерных материалов получают различные композиции с добавлением пластификаторов, отвердителей, мягчителей, стабилизаторов.

В производстве строительных материалов и в строительстве в качестве добавок широко применяются ПАВ (0,1 0,2%) в бетоны и цементные растворы для улучшения их свойств. Применение добавок ПАВ при приготовлении бетонных смесей позволяет повысить их пластичность, транспортабельность и удобоукладываемость, а также позволяет регулировать скорость схватывания благодаря адсорбционному модифицированию поверхности частиц цемента и наполнителя, торможению зародышеобразования и роста кристаллов. Добавки ПАВ позволяют регулировать процессы воздухововлечения в бетонные смеси и стабилизации трехфазных пен, оптимизировать тем самым прочность, теплопроводность и другие свойства пенобетонов. Добавки ПАВ ускоряют процессы освобождения и очистки форм от остатков бетона, повышая производительность труда на заводах железобетонных изделий. Добавки ПАВ увеличивают прочность и продлевают срок службы дорожных покрытий, повышают производительность дорожных работ путем адсорбционного модифицирования поверхности частиц наполнителя (гравия, щебня,

4

песка), повышают прочность сцепления частиц наполнителя с битумом при приготовлении асфальтобетонных смесей. Четвертичные аммониевые соединения, высшие алкиламины, лецитин повышают реологические и физико-механические свойства асфальтобитумных смесей для кровли, битумных смесей для полов и уплотнений в строительстве, а также позволяют регулировать скорость схватывания наполненных эпоксидных композиций за счет адсорбционного модифицирования поверхности частиц наполнителя. В качестве добавок используются как индивидуальные ПАВ, так и их композиции, как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные ПАВ. В табл. 1 представлены полимерные органические соединения, используемые для модифицирования классических строительных материалов: цемента и бетона. В табл. 2 приводятся добавки ПАВ, применяемых для улучшения технологических и эксплуатационных свойств цементов и бетонов.

Таблица 1 Полимерные органические вещества, применяемые в строительстве

№№

Наименование и фрагмент

 

Применение

 

 

п/п

структурной формулы

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

3

 

 

 

1

Полиэтилен (ПЭ):

Полиэтиленовая пленка

исполь-

 

– СН2 – СН2 – …

зуется в

качестве

облицовочного

 

 

 

 

 

материала, для сооружения теплиц,

 

 

 

 

 

изготовления

трубопроводов

для

 

 

 

 

 

воды и агрессивных жидкостей,

 

 

 

 

 

для изготовления

декоративных

 

 

 

 

 

плиток и покрытий в целях защиты

 

 

 

 

 

от коррозии и атмосферных воз-

 

 

 

 

 

действий

 

 

 

 

 

2

Полиформальдегид (ПОЭ)

Используется для получения син-

 

полиоксиэтилен:

тетического волокна и различных

 

… – О – СН2 – СН2 – …

изделий

 

 

 

 

 

3

Полипропилен (ПП):

Используется для армирования це-

 

… – СН2

СН – …

ментного камня, для получения

 

 

 

 

 

гидроизоляционных

пленок,

а

 

СН3

 

также для изготовления специаль-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных асфальтов

 

 

 

 

4

Полиизобутилен (ПИБ):

Используется

для

изготовления

 

СН3

гидроизоляционных

пленок,

про-

 

кладочных материалов при изго-

 

… – СН2

 

С – … –

 

 

товлении фундаментов, гидрои-

 

 

 

 

 

золяционных мембран при по-

 

СН3

 

стройке

автомобильных

дорог,

 

 

 

 

 

мастики «изол» и др.

 

 

5

 

 

 

П р о д о л ж е н и е табл . 1

1

2

 

 

3

5

Полистирол (ПС):

Применяют для остекления зданий,

 

… – СН2 – СН – …

изготовления

декоративных сте-

 

кол, цветных плиток для обли-

 

 

 

цовки стен. Пенополистирол слу-

 

 

 

жит для устройства стен и потол-

 

 

 

ков холодильных камер, облицовки

 

 

 

в системах

кондиционирования

 

 

 

воздуха

 

6

Сополимер стирола с акрило-

 

 

 

нитрилом:

--------- “ --------

 

… – СН2 – СН – СН2 – СН

 

 

 

 

 

 

 

 

СН

 

 

 

 

 

 

 

7

Сополимер стирола с акри-

 

 

 

лонитрилом и метилметакри-

--------- “ --------

 

латом (МСН):

 

 

СН3

…–СН2–СН–СН2–СН–СН2–С–…–

CN СООСН3

8

Поливинилхлорид (ПВХ):

Используется

для

изготовления

 

… – СН2 – СН – …

линолеума,

гидро-

и

газоизо-

 

ляционных

пленок

и

листов,

 

Cl

моющихся обоев, вентиляционных

 

коробов и труб, водосточных

 

 

 

 

коробов, не боящихся коррозии, а

 

 

также

плинтусов,

 

карнизов,

 

 

поручней, дверных ручек и т.д.

6

 

 

 

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е табл . 1

1

2

 

 

 

3

 

 

 

9

Поливинилиденхлорид

 

Обладает

высокой

химической

 

(ПВИХ):

 

стойкостью, поэтому изготавлива-

 

Cl

 

ют из поливинилиденхлорида тру-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бопроводы, устойчивые к кислотам

 

… – СН3 – С – … –

 

 

 

и щелочам, шланги, облицовочные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

плиты; эмульсии поливинилиден-

 

 

 

 

 

 

 

 

хлорида используют для пропитки

 

 

 

 

 

 

 

 

тканей,

бумаги

и

других

 

 

 

 

 

 

 

 

материалов

 

 

 

 

 

10

Поливиниловый спирт (ПВС):

Используется

для

изготовления

 

… – СН2

 

СН – …

 

синтетического

волокна

винол,

 

 

 

поливинилацеталей,

используемых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

в строительстве для изготовления

 

 

 

 

 

 

 

 

прочных, прозрачных и гибких

 

 

 

 

 

 

 

 

пленок, для склеивания силикат-

 

 

 

 

 

 

 

 

ных стекол, получения трехслой-

 

 

 

 

 

 

 

 

ного безосколочного стекла «три-

 

 

 

 

 

 

 

 

плекс» и т.д.

 

 

 

 

11

Поливинилацетат (ПВА):

В виде дисперсии вводится в

 

… – СН2

СН – …

 

состав лаков и клеев, применяется

 

 

для получения моющихся обоев,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОСОСН3

 

для покрытия дерева, черепицы,

 

 

 

 

 

 

 

 

керамики

для придания

им

 

 

 

 

 

 

 

 

гидрофобных

свойств,

 

для

 

 

 

 

 

 

 

 

получения

полимерцементных

и

 

 

 

 

 

 

 

 

полимербетонных покрытий и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Полиакриловая

кислота

Используется

для

изготовления

 

(ПАК):

 

гидроизоляционных пленок; вводят

 

 

 

 

 

 

 

 

в состав целлюлозных лаков для

 

… – СН2 – СН – …

 

увеличения адгезии, водо- и атмо-

 

 

 

 

 

 

 

 

сферостойкости; акриловые дис-

 

 

 

СООН

 

 

 

 

 

персии используют для придания

 

 

 

 

 

 

 

 

бетону водонепроницаемости,

в

 

 

 

 

 

 

 

 

качестве грунтовки при внутрен-

 

 

 

 

 

 

 

 

ней окраске стен, для изготовления

 

 

 

 

 

 

 

 

водоэмульсионных красок

 

 

7

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

табл . 1

1

2

 

3

 

13

Полиметакриловая кислота

--------- “ --------

 

(ПМАК):

 

СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

… – СН2 – С – …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СООН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Полиметилметакрилат

Используется

для

получения

 

(ПММА):

органического стекла – «плекси-

 

 

 

СН3

гласа», для изготовления потолков

 

 

 

 

 

со скрытым освещением, для

 

… – СН2 – С – …

 

остекления зданий и теплиц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СООCН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

Полибутилметакрилат

--------- “ --------

 

(ПБМА):

 

 

 

СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

… – СН2 – С – …

 

 

 

 

СООC4Н9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Полиакрилонитрил (ПАН):

Используется

для

получения

 

 

 

 

 

метилакрилата,

 

который

 

… – СН2

СН – …

применяется

для

получения

 

 

 

 

 

органического стекла.

 

 

СN

 

 

 

 

 

17

Полиакриламид (ПАА):

Используется в качестве добавки.

 

… – СН2 – СН – …

 

 

 

 

 

 

 

СОN

 

 

 

 

 

 

18

Полиметакриламид (ПМА):

--------- “ --------

 

… – СН2 – С – СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОNН2

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

табл . 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

19

Феноло-формальдегидный

 

олигомер

Используется

для пол-

 

резольного типа (ФФО):

 

 

 

 

 

 

учения

клеев,

спиртовых

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

лаков, эмалей, красок,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

политур,

древесностру-

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2

 

 

 

 

СН2

 

 

...

жечных

плит,

панелей и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плит для стен и перекры-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тий, сборных конструкций

 

 

 

 

 

 

 

СН2

 

 

СН2ОН

складов и гаражей и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НОН2С

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Фенолоформальдегидный

 

олигомер

--------- “ --------

 

новолачного типа (ФФО):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

Н2С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2

 

 

 

 

СН2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

орто-орто

 

 

 

 

орто

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2 СН2

орто-пара пара

9

 

 

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е

табл . 1

1

 

 

2

 

 

 

3

 

 

21

Мочевиноформальдегидный

олигомер

Применяют для получения

 

(МОФО):

 

 

 

 

лаков, клеев, пористых

 

 

 

 

 

 

 

материалов,

 

слоистых

 

…–NH–CO–N–CH2–N–CO–…

пластиков,

облицовочных

 

 

 

 

 

 

древесностружечных плит,

 

 

 

 

CH2

 

термостойкого

пенопласта

 

 

 

 

 

 

– мипоры и т.д.

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

…–NH–CO–N–CH2–N–CO–…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Меламиноформальдегидный

олигомер

Используется для получе-

 

(МЕФО):

 

 

 

 

ния водостойкой бумаги; в

 

 

 

 

 

СН2ОН

 

сочетании

с

фенолофор-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мальдегидными

полимера-

 

 

 

N – СН2 – … –

 

 

 

 

 

ми, древесным шпоном,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

N

 

целлюлозой,

бумагой, тка-

 

 

 

 

 

нью используется для про-

 

 

 

 

 

 

 

 

…–Н2С– N – N – N – CH2 – … –

изводства пресс-материалов,

 

бумажно-слоистых плас-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тиков, облицовочныхплит

23

Кремнийорганические полимеры (сил-

Применяются для создания

 

иконы или полисилоксаны):

 

лаков и клев, эмалей, обла-

 

R

 

 

 

 

дающих

жаростойкими и

 

 

 

 

 

 

 

атмосферостойкими

свой-

 

 

 

 

 

 

 

 

… – Si – O – …

 

 

 

ствами,

для изготовления

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

стеклотекстолита и

пено-

 

 

 

 

 

 

арильный

пласта

 

 

 

 

 

(R и R – алкильный или

 

 

 

 

 

 

радикал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

Полиуретаны (ПУ):

 

Используются

для

приго-

 

 

 

 

 

 

 

товления

антикоррозион-

 

…– О–R–ОСО–NH – R – NНСО–…,

ных лаков, клеев, замазок

 

где R – радикал диола;

 

 

R = –(СН2)6– или С6Н3(СН3)

 

и мастик, обладающих вы-

 

 

 

 

 

 

 

сокой адгезией к различ-

 

 

 

 

 

 

 

ным материалам; пенопо-

 

 

 

 

 

 

 

лиуретаны используются в

 

 

 

 

 

 

 

качестве тепло- и звуко-

 

 

 

 

 

 

 

изоляционных материалов

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]