4.3 Властивостi пластмас

Фiзичнi властивостi. До фiзичних властивостей будiвельних матерiалiв з пластмас найбiльш практичне значення мають такi, як густина, вiдношення їх до вологостi, температури, звуку, свiтла, електрики.

Цiнною властивiстю пластмас є їх мала густина. З врахуванням поропластiв вона змiнюється вiд 15 до 2200 кг/м³. Спецiальнi пластики, наприклад, ренгенонепроникнi з наповнювачем з сiрчанокислим барiєм, можуть мати густину i значно вищу. В середньому густина пластмас, за виключенням поропластiв, в 2 рази менше алюмiнiю i в 5...8 разiв менше густини сталi, мiдi, свинцю, а також силiкатних матерiалiв. Замiна традицiйних матерiалiв пластмасами дає значне зниження ваги споруд.

Пластмаси дуже стiйкi до впливу на них вологи. Пояснюється це тим, що бiльшiсть з них є водо- i паронепроникними. Ця якiсть широко використовується в технiцi i побутi. Особливою гiдрофобнiстю вiдзначаються кремнiйорганiчнi смоли.

За вiдношенням до температури пластмаси дiляться на термопластичнi i термореактивнi. До термопластичних пластмас відносяться такi, якi при пiдвищеннi температури розплавлюються, а при зниженнi знов приймають свої властивостi. Їх можна порiвняти з льодом, при пiдвищеннi температури лiд розтає, при зниженнi знову твердiє. До термопластичних пластмас вiдносяться полiетилен, ПВХ, ПММА, полiпропiлен, полістирол, полiвiнiлацетат. Термореактивнi полiмери створюються при підвищених температурах i зберігають свою будову i твердий стан при повторних нагрiваннях впритул до температури розкладу або горiння (бiля 300С).

Хiмiчна будова i структура полiмерiв, що складається з великих комплексiв i молекул обумовлює їх дуже цiнну якiсть - малу теплопровiднiсть. Для щiльних пластмас вона знаходиться в межах 0,2...0,6 ккал/м.г.град. Найбiльш легкi порожниннi пластмаси за теплопровiдністю наближуються до повітря, що дозволяє широко використовувати їх в технiцi i як утеплювачi в будiвництвi. Поряд з цим полiмери мають досить значний коефiцiєнт температурного розширення. Вiн в 7 разiв бiльший нiж у сталi. Тому при будiвництвi необхiдно думати про влаштування температурних швiв.

Полiмери мають високу звукоiзоляцiйну властивiсть, що широко використовується в авiа-, судо-, вагонобудiвництвi i будівництвi.

Свiтлопроникнiсть полiмерiв коливається в широких межах вiд прозорих до темних. Але без наповнювача вони майже всi є прозорi i мають високi оптичнi властивостi. Прозорiсть органiчного скла коливається в межах 83...94 (за 100 прийнято для алмазу). Воно пропускає до 92% ультрафiолетових променiв, що в десятки разiв бiльше нiж у звичайного силiкатного скла. При цьому органiчне скло в 2...3 рази легше звичайного.

Всi пластмаси є дiелектриками, тому їх широко використовують в електроннiй промисловостi, для iзоляцiї кабелiв i в побутi. Вигiдно було б використовувати склопластиковi труби як опори лiнiй електропередач. Вiд розряду блискавки дерев'яна опора розпадається на трiски, а склопластикова видержує 10...11 ударiв. Маса такої опори 50...60 кг.

Дуже цiнною якiстю пластмас є хiмiчна стiйкiсть. Це не тiльки стiйкiсть до води, розчинiв i органiчних розчинникiв. Особливо стiйкi ще i до кислот пластмаси на основi поліетилену, полістиролу, ПВХ, поліізобутилену. Їх використовують при будiвництвi споруд хiмiчної промисловостi, каналiзацiйних мереж, для iзоляцiї ємностей для зберiгання агресивних речовин.

Механiчнi властивостi. Головними механiчними властивостями пластмас є мiцнiсть i деформативнiсть. Вiд них залежать всi iншi, наприклад, стираннiсть, твердiсть, обробляємiсть i т.iн. Мiцнiсть i деформативнiсть пластмас визначаються силами взаємодiї мiж елементарними частинками, з яких вони створенi. Iншими словами, макроструктура пластмаси є вирiшальним фактором, що обумовлює її мiцнiсть i жорсткiсть.

Мiцнiсть пластмаси однакової за своїм складом залежить вiд густини. Чим бiльша густина, тим бiльша кiлькiсть матерiалу, що приходиться на одиницю поперечного перерiзу, тим бiльша мiцнiсть.

Мiцнiсть пластмаси залежить вiд iнтенсивностi i тривалостi дiї навколишнього середовища, де експлуатується конструкцiя. Залежить вона вiд розмiрiв зразка i його орiєнтацiї, якщо пластмаса має неоднорiдну структуру. На мiцнiсть пластмаси впливають технологiчнi фактори (вiдхилення вiд складу полiмера, якостi наповнювача i т.iн.), а також тривалiсть дiї навантаження. Гранична мiцнiсть пластмаси це таке значення мiцностi, до якого воно прямує при збiльшеннi швидкостi статичного навантаження.

Модуль пружностi для кожного виду пластмас є величиною постiйною, але порiвняно з другими конструкцiйними матерiалами надто малий. Для самих жорстких вiн не перевищує 40000 МПа. З часом пiд навантаженням виникають не пружнi деформацiї (повзучiсть).

До позитивних властивостей пластмас можна віднести необмеженiсть i доступнiсть сировини, легкiсть обробки, можливiсть пофарбувати в будь-який колiр, можливiсть зварювати горячим повiтрям термопластичнi i склеювати з рiзними матерiалами термореактивнi пластмаси.

Але пластмаси мають вади i навiть серйознi, що зменшують можливiсть їх використання для несучих конструкцiй. Найбiльшою вадою, як вже говорилось, в пластмасi є повзучiсть iз-за малого модуля пружностi. Одною iз серйозних вад є низька межа теплостiйкостi (70...200С) i їх горючiсть. Однi пластмаси горять відкритим полум'ям, другi вiдносяться до самозатухаючих. Декотрi пластмаси мають токсичнiсть, так що ця вада перешкоджує їх широкому використанню. I, нарештi, старiння пластмас. З плином часу на поверхнi з'являються волосянi трiщини, зменшується мiцнiсть, а отже i надiйнiсть.