Связующие вещества (полимеры)
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ
(существуют в природе: битум, пек) (из природных полимеров: нитроцеллюлоза -
производная целлюлозы, галлалит – производная белка)
СИНТЕТИЧЕСКИЕ
(получат путем синтеза)
ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫЕ ПОЛИКОНДЕНСАЦИОННЫЕ
(полиэтилен, полистирол и др.) (полиэфиры, полиуретаны и др.)
Рис.2. Классификация связующих веществ.
По типу химических реакций, лежащих в основе синтеза полимеров, последние подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные.
Полимеризация – процесс соединения одинаковых или разных (при сополимеризации) молекул в одну большую молекулу (макромолекулу).
Поликонденсация – отличается от полимеризации тем, что выделяются побочные продукты (вода, аммиак, и т.п.), поэтому элементный состав продукта реакции отличается от состава исходных веществ.
По отношению к нагреванию, смолы бывают термопластичные (при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают) и термореактивные (после нагревания переходят в неплавкое и нерастворимое состояние).
Наполнители служат для удешевления пластмасс, изменяя в лучшую сторону их физико-механические свойства (прочность, термостойкость, химическая стойкость). Представляют собой порошкообразные, волокнистые или листообразные вещества.
Порошкообразные наполнители: мрамор; гранит; тальк; слюда; диатомит и древесная мука. Волокнистые наполнители: асбест; стекловолокно; шлаковолокно и очесы хлопка. Листообразные наполнители: древесный шпон; бумага; асбестовый картон; хлопчатобумажные ткани и стеклоткани.
Пластификаторы вводят для придания пластмассам пластичности, т.е. отодвигают температуру стеклования.
К ним относятся дибутилфталат, олеиновая кислота, стеарин, камфора.
Пластификаторы растворяют связующее вещество, но химически с ним не реагируют.
Стабилизаторы вводят с целью уменьшения процесса старения пластмасс, то есть ухудшение их свойств как в процессе обработки, так в условиях эксплуатации от различных факторов.
Антипирен вводят для снижения горючести пластмасс.
Красители вводят для придания пластмассам соответствующего цвета. В качестве красителей используют вещества органического и минерального происхождения. Иногда применяют наружную отделку изделий.
Для производства пористых пластмасс, пенополистирола, пенополиуретана и др. в состав сырья вводят газообразующие добавки (порофоры), выделяющие газ вследствие необратимого термического разложения – изобутилполнитрил (выделяет азот N2), газообразователи, выделяющие газы вследствие обратимого термического разложения – карбонаты [(NH4)2CO3] (выделяет аммиак NH3,, углекислый газ CO2) и вспенивающие вещества (фреон, изопентан и др).
Применение пластмасс в строительстве.
Область, занимаемая пластмассами в современном строительстве, достаточно широка (рис.3).
ПРИМЕНЕНИЕ
ПЛАСТМАСС В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
конструкционные конструктивно-отделочные отделочные
материалы материалы материалы
кровельные
покрытие полов
теплоизоляционные 
материалы материалы
погонажные сантехнические
изделия изделия
пленки
остекление 
Рис. 3. Материалы и изделия из пластмасс, применяемые в строительстве.
Рассмотрим номенклатуру строительных материалов из пластмасс:
конструкционные: пластобетон. Наиболее прочными являются пластмассы с волокнистым наполнителем в виде стекла (стеклопластик). СВАМ – стекловолокнистый анизотропный материал (Rр = 1000 MПа).
конструктивно-отделочные: ДВП, ДСП.
отделочные: гетинакс – наполнитель, бумага или бумажно-слоистый пластик, линкруст, полистирол и моющиеся обои.
кровельные: стеклопластики, обработанные полиэфирными смолами на основе стекловолокна или стеклоткани.
остекление: органическое стекло (плексиглаз).
покрытие полов: ДВП, линолеум на базе поливенилхлорида – безосновный и основный, плитка ПХВ, релин.
теплоизоляционные: пенопласты, поропласты и сотопласты.
сантехнические изделия: трубы для водопровода.
погонажные изделия: на основе поливинилхлоридной смолы с наполнителями (поручни, карнизы, плинтуса, оконные переплеты, трубы).
пленки: из полиэтилена и поливинхлорида.
Методы переработки пластмасс.
Производственные процессы, применяемые при переработки полимерных материалов в строительные материалы и изделия, отличаются простотой. Технологические приемы базируются, прежде всего, на свойствах перерабатываемых полимеров.
Для переработки термопластов используют следующие методы [3]:
литье под давлением (инжекция);
непрерывное профильное выдавливание (экструзия);
вальцово-каландровый метод;
метод обмазки.
Кроме выше указанных методов, используют выдувание полых изделий, сваривание и склеивание крупноразмерных конструкций.
Для переработки термореактивных материалов используют методы:
формование под давлением в прессформах;
литье в подогреваемых формах;
прессование;
вакуумпрессование.
Основные виды пластмасс (технология получения связующего, способы изготовления, применение в строительстве и пожарная опасность изделий).
Как отмечалось ранее, пластмассы в зависимости от способа получения полимера подразделяются на пластмассы, на основе искусственных полимеров и пластмассы, на основе синтетических полимеров.
Пластмассы на основе искусственных полимеров.
Наиболее распространенным природным полимером является целлюлоза [C6H7O2(OH3)]. Однако, являясь полимером, целлюлоза не обладает пластическими свойствами. Она не может быть переработана путем экструзии, каландрирования, как другие полимеры.
Поэтому целлюлозу приходится изменять (модифицировать) путем специальной обработки. При действии на целлюлозу азотной кислоты получается либо продукт полной нитрации (пироксилин – взрывчатое вещество) – тринитроцеллюлоза (бездымный порох).
[C6H7O2 (OH)3] + 3HNO3 [C6H7O2 (ONO2)3]n + 3H2O.
либо продукт неполной нитрации – динитроцеллюлоза или коллоксилин.
[C6H7O2OH(ONO2)2]n.
Коллоксилин растворяется в смеси спирта и эфира, идет на изготовление нитрокрасок, нитролаков, коллоксилинового линолеума. Линолеум весьма горюч и обязательно необходимо при его изготовлении вводить антипирены.
При действии на целлюлозу уксусной кислоты получается продукт полной реакции – триацетатцеллюлоза (идет на изготовление трудногорючей триацетатной кинопленки).
[C6H7O2 (OH)3]n + CH3COOH [C6H7O2 (OCOCH3)3]n.
или продукт неполной реакции – диацетатцеллюлоза
[C6H7O2 OH(OCOCH3)2]n.
Из диацетатцеллюлозы изготавливают ткани (вискозу), в том числе ткани, применяемые для отделки помещений. Эти ткани по горючести мало отличаются от древесины, так как в их основе содержится целлюлоза. Из нее делают также два вида пластмасс: целлон (прозрачный, без наполнителя) и этрол (белый пластик, наполнитель – каолин). Целлон применяют для остекления зданий наряду с оргстеклом, а этрол – для отделки.
И целлон, и этрол – горючи. В продуктах их горения имеется уксусный альдегид, раздражающий слизистые оболочки глаз, легких и ведущий к слезообразованию и удушью.
Пластмассы на основе синтетических полимеров.
Полимеризационные пластмассы.
Это пластмассы на полимеризационных смолах.
Полиэтилен изготавливают путем полимеризации этилена (газа, получаемого при переработки нефти).
В зависимости от способа получения различают три вида полиэтилена: полиэтилен высокого давления (150 МПа, 200С (473К)), среднего давления (5 МПа, 200С) и низкого давления (0,1 – 0,5 МПа, 60С, (333К)).
Полиэтилен низкого давления отличается от полиэтилена высокого давления большей плотностью, прочностью, жесткостью и повышенной теплостойкостью.
Под теплостойкостью понимается свойство полимерного материала, характеризуемое температурой, при которой деформация образца под воздействием определенной нагрузки достигает заданной величины.
Полиэтилен высокого давления является эластичным материалом.
Свойства полиэтилена: плотность - = 900 кг/м3, морозостоек до -70С (203К), стоек к кислотам и щелочам, но подвержен быстрому старению. Введение стабилизатора (графита) уменьшает скорость старения.
Применение: пленка для гидроизоляции, полиэтиленовые трубы для водопровода и вентиляции.
Пожарная опасность: полиэтилен – горючий материал tв = 306C (579К), tсв = 417С (690К), теплота сгорания Qсгор = 47,5 МДж/кг.
Полипропилен получают полимеризацией пропилена
По свойствам, применению и пожарной опасности в основном схож с полиэтиленом.