Полимерные материалы и их применение в строительстве

Полиэтилен [-СН₂-СН₂-]_n - продукт полимеризации этилена. Полиэтилен находит широкое применение в строительной технике. Например, при строительстве оросительных каналов в качестве облицовочного материала вместо бетона используется полиэтиленовая пленка. Эта же пленка, пропускающая свыше 90% ультрафиолетового излучения, используется при сооружении теплиц. Из полиэтилена изготавливают трубопроводы для воды и агрессивных жидкостей (кислот, щелочей и т.д.), оболочки кабелей, шланги, а также различные декоративные плитки и покрытия в целях защиты от атмосферных воздействий и коррозии.

Полипропилен [-СН₂-СН(СН₃)-]_n и полиизобутилен [-СН₂-С(СН₃)₂-]_n получают ионной полимеризацией соответственно из пропилена и изобутилена, полученные полимеры отличаются большой механической прочностью, что позволяет применять их для изготовления водопроводных труб различного диаметра, а также использовать в качестве облицовочного материала (материала, обладающего высокими антикоррозионными свойствами). Особое значение для строительства приобрела полипропиленовая пленка, употребляемая в качестве гидроизоляционного материала. Иногда готовят специальные асфальты с добавлением в них полипропилена в виде порошка, что значительно улучшает его свойства, повышает стойкость к старению и воздействию высоких температур. Полипропилен может идти на армирование цемента. Получаемый при этом строительный материал близок к асбестоцементу, но технология его изготовления и проще, и безвреднее: нет контакта человека с асбестовой пылью.

Полиизобутилен представляет собой эластичный каучукоподобный материал, обладающий хорошей стойкостью к агрессивным средам и, что очень важно, водостойкостью. Это качество заслуживает особого внимания при производстве различных строительных работ, где полиизобутилен применяют в виде гидроизоляционных пленок, прокладочных материалов при сооружении фундаментов и для гидроизоляционных мембран при постройке автомобильных дорог. Увеличение прочности и жесткости конструкций из полиизобутилена при введении в него активных наполнителей (сажа, графит и др.) делает этот полимер еще более незаменимым материалом в строительстве.

Полистирол (поливинилбензол) [-СН₂-СН(С_бН₅)-]_n получают радикальной полимеризацией стирола с использованием инициаторов. Полистирол применяют для остекления зданий, изготовления декоративных стекол и цветных плиток для облицовки стен. Пенообразный полистирол служит для устройства стен и потолков холодильных камер, облицовки в системах кондиционирования воздуха, изоляции холодильных установок. Пористый полистирол (поропласт) употребляется в строительстве в качестве звуко- и теплоизоляционного материала. Он сохраняет теплоту лучше специального теплоизоляционного кирпича. Сополимеризацией стирола с синтетическим каучуком получен ударопрочный полистирол, из которого можно изготовлять канализационные трубы и другое санитарно-техническое оборудование. Из полистирола изготовляют латексные краски, эмали для внутренней отделки стен, гидроизоляционные пленки, антикоррозионные покрытия для защиты древесины, бетонных и кирпичных поверхностей. Вспененные гранулы полистирола используют в качестве заполнителя при получении легкого бетона.

Поливинилхлорид (ПВХ) [-СН₂-СНС1-]_n получают радикальной полимеризацией хлористого винила. Поливинилхлорид (ПВХ) - один из самых распространенных полимеров, применяемых в строительстве. Из него изготовляют линолеум, гидро- и газоизоляционные пленки и листы, идущие на облицовку резервуаров, плавательных бассейнов и других технических емкостей, моющиеся обои, вентиляционные короба и поропласты, трубы и водосточные желоба, не боящиеся коррозии. Методом экструзии (выдавливания) из поливинилхлорида можно получать различные строительные изделия: плинтусы, карнизы, поручни, дверные ручки и т.д. В строительных целях употребляется как пластифицированный, так и непластифицированный поливинилхлорид. Пластификаторы понижают его температуру размягчения, увеличивают морозостойкость и придают мягкость и гибкость материалу. Из такого поливинилхлорида изготавливают пленки и линолеум. Непластифицированный поливинилхлорид (винипласт) обладает высокой механической прочностью, устойчивостью к агрессивным жидкос­тям и электроизоляционными свойствами. Нанося на бумажную основу поливинилхлорид, получают новый рельефный отделочный материал - пенеплен, окрашенный в различные цвета.

Поливинилацетат (ПВА) [-СН₂-СН(ОСОСН₃)-]_n можно получить радикальной полимеризацией винилацетата. Поливинилацетатная дисперсия (ПВАД) входит в состав полимерцементных и полимербетонных покрытий, используется для получения бесшовных полов, не боящихся влаги, является основой водоэмульсионных красок, используемых для внутренней и наружной покраски жилищ, больниц, школ и других зданий культурно-бытового назначения (например, краски марок ВА-17, ВА-27, ВА-27А и др.). Эти краски высыхают за 2—3 ч и дешевле масляных. Они обладают высокой адгезией к различным поверхностям, их можно наносить непосредственно на влажные стены или потолок. Кроме того, при высыхании этих красок выделяются только пары воды, а штукатурка, содержащая ПВАД, очень прочная и не пачкающаяся. Вытесняя цементный раствор и густотертую масляную краску, ПВАД может использоваться в качестве связующего для крепления к стенам керамической плитки и при изготовлении полимербетона, а также входить в состав пропиточного средства для предохранения древесины от гниения.

Полиметилметакрилат [-СН₂-С(СН₃)(СООСН₃)-]_n («органическое стекло», или плексиглас) получают радикальной полимеризацией метилметакрилата. Этот материал можно применять для изготовления потолков со скрытым освещением, для остекления зданий и особенно теплиц. Органические стекла окрашиваются во все цвета и поэтому могут использоваться в виде листов для декоративных ограждений и специальных плиток (долговечных и химически стойких). Полиметилметакрилат применяют в производстве моющихся обоев и в виде дисперсии для красок и грунтовок.

Полиуретаны [-СОNH-R-NHСОО-R'-О-]_n синтезируют методом поликонденсации ди- или полиизоцианатов с многоатомными спиртами.

Этот полимер используют как пленкообразующее в лакокрасочной промышленности. Полиуретановые полимеры обладают прекрасной газо- и атмосферостойкостью. Газонаполненные полиуретаны (пеноуретаны) находят применение в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов. Так, изоляционные плиты из твердой полиуретановой пены толщиной в 7 см по своим изоляционным свойствам эквивалентны кирпичной стене толщиной в три кирпича, а по массе в 9 раз легче ее. Этот материал обычно используют в сочетании с металлическими конструкциями.

Фенолоальдегидные полимеры (полиметиленоксифенилены). Фенолоальдегидные полимеры получают поликонденсацией фенолов (фенол, крезол, резорцин) с альдегидами (формальдегид, ацетальдегид, фурфурол и др.) в кислой или щелочной среде. Наибольшее практическое значение имеют фенолоформальдегидные полимеры, полученные поликонденсацией фенола с формальдегидом.

Фенолоформальдегидные полимеры широко применяют в строительстве. Их используют для производства клеев, спиртовых лаков, эмалей, красок и политур, твердых древесноволокнистых и древесностружечных плит, для изготовления сотопластов, а также крупногабаритных панелей и плит для стен и перекрытий зданий, сборных конструкций складов, гаражей и т.д. В зависимости от типа наполнителя материалы, получаемые из фенолоформальдегидных полимеров, известны под названием фаолит (на основе асбеста), стекловолокнит (на основе стеклянного волокна).