77 Вопрос

Применение полимеров:

Области использования полимеров: строительство – 20%, упаковка 19%, транспорт – 15%, товары народного потребления 10, электротехника – 9, фурнитура 7, машиностроение 2, др – 18.

В строительстве:

• Материалы и изделия для покрытия полов

• Отделочные и конструкционно-отделочные

• Профильно-погонажные (ПВХ-профили, элементы стыков в КПД)

• Мастики и клеи

• ТИМ и акустические материалы

• ГИМ, кровельные

• Антикоррозионные

• ЛКМ

• Трубы, фасонные изделия к ним и сан-тех оборудование

• Элементы и конструкции зданий и сооружений

• Арматура и гибкие связи

• Полимерные волокна (фибры для фибробетона, волокна для ковролина и др)

• В качестве модифицирующих добавок в традиционные строительные материалы – бетоны, битумы, когда 0,05-5% полимеров в составе основного материала резко улучшают их технологические и эксплуатационные свойства

• Новые архитектурные формы: тонкостенные оболочки, складчатые тентовые конструкции, прозрачные пленки, микроячеистые материалы – способствуют приобретению новых архитектурных качеств – «невесомости», прозрачности, воздушности.

78 вопрос

Полимерное связующее.

Основными сырьевыми материалами для получения полимеров являются продукты коксования и газификации каменного угля и углеводороды нефтяного происхождения. Наиболее используемые полимеризационные полимеры:

• Полиэтилен (-СН₂-СН₂-)_х и продукт полимеризации этилена; термопластичный полимер; полиэтилен хорошо поддается мех обработке, стоек в воде, растворах солей, щелочей, кислот (кроме азотной); нерастворим в органике при норм температурах; при нагревании до 110 оС размягчается; имеет малую плотность 0,92-0,95; окисляется на воздухе. (применяют для изготовления труб, волокон, пленок, листов, порошковых красок, пенопластов, погонажных, емкостей и др. изделий)

• полипропилен (-СН(СН₃)-СН₂-)_х продукт полимеризации пропилена; термопластичный полимер; не растворяется в огранике; температура плавления 160-175 оС; недостаточно атмосферостоек (деструктирует при воздействии УФ лучей); плохо склеивается; сваривается при 220 оС; (применяют в производстве труб, емкостей, волокон для ковровых и текстильных строительных изделий, пленок и др.)

• Полиизобутилен – [-СН₂-С(СН₃)₂-]n - каучукоподобный полимер без цвета и запаха; эластичен; плотность 0,91-0,93; (применяют для гидроизоляции, герметизации швов, для изготовления клеев и мастик)

• Полистирол [-СН₂-СНС₆Н₅-]_n - термопласт; водо и хим стоек; блочный ПС прозрачен, высокие диэлектрические свойства; технологичен; легко поддается мех обработке; сваривается при 250 оС, склеивается. Недостатки – низкая теплостойкость 80 оС, малая прочность при ударе, значительная растворимость в органике. Модификация улучшает эти свойства; плотность 1,04-1,06, (гдироизоляционные пленки, пенопласты, облицовочные плитки, трубы, тара, сополимеры в красках)

• Поливинилхлорид [-СН₂-СНСl-]_n – продукт полимеризации хлористого винила. Термопластичный полимер; имеет относительно высокую прочность при разрыве; устойчив к кислотам и щелочам; высокие диэлектрические свойства; сваривается при 200 оС; плотность 1,3-1,4; недостатки – низкая температура размягчения 70 оС; при 140-150 – разложение. (линолеум, плитки, гидроизоляционные и декоративные пленки на бумажной основе, самоклеящиеся, трубы, дверные и оконные профили, профили-поручни, плинтуса, основа для ворсовых покрытий, искусственная кожа, волокно, пенополивинилхлорид, стеновые декоративные панели, лаки и краски перхлорвиниловые, жалюзи и ставни, ) (винил – это радикал этилена СН₂=СН-)

• Инден-кумароновые смолы – термопластичные олигомерные продукты (кислотостойкие плитки, клеев, краски и др.)

• Полиакрилаты – полимеры эфиров акриловой кислоты, например полиметилметакрилат, (оргстекло, краски, клеи). ПММА – прозрачен, бесцветен, пропускает УФ лучи (73,5%, для сравнения силикатное 1-3%, кварцевое 100%), светостоек, атмосферостоек; при 90 оС становится эластичным; имеет хорошую прочность, легко поддается мех обработке; мало меняет свойства в интервале температур от +60 до -183 оС. Горит ярким пламенем, не стоек в агрессивных средах, легко растворяется в органике (стекла для оранжерей, больниц, светильников, фонарей произв цехов; панели, в том числе и цветные, пропускающие свет; трубы; профили; ванны и умывальники). Высокая стоимость.

• Поливинилацетат – термопласт; хорошо совмещается с мин наполнителями, прозрачен, высокая адгезия (бесшовные полы, лаки, краски, клеи, рулонная и листовая гидроизоляция и др.)

• Поливиниловый спирт ПВС (пленки, клеи, уплотнители, пропитки, загустители)

• Поливинилбутираль ПВБ – (ЛКМ, клеи)

• Синтетические каучуки (герметики, гидроизоляция, линолеум, мастики, клеи и др)

79 вопрос

Поликонденсационные полимеры:

• Фенолальдегидные – продукт поликонденсации фенолов (С₆Н₅ОН) с альдегидами. Простейшая разновидность – альдегидов – формальдегид. Имеют высокую поверхностную твердость; хорошо совмещаются с наполнителями и дают материалы более прочные, теплостойкие и менее хрупкие, чем они сами. Высокая адгезия к древесине, хб тканям, бумаге. Исключительно высокая химстокость. (слоистые пластики, ДВП, ДСП, клеи, газонаполненные пластмассы)

• Аминоальдегидные (мочевино-, меламиноформальдегидные); Мочевиноформ – имеют светлый тон и легко окрашиваются (слоистые пластики, ДСП, пенопласты, напр Мипора с плотностью до 10); меламиноформ – более прочны, тверды и теплостойки. Аминоальд отлич от фенолальдег бесцветностью, высокой светостойкостью и отсутствием запаха.

• Полиуретаны (волокна, ЛКМ, клеи, герметики, газонаполненные пластмассы жесткие и мягкие с плотностью до 30 кг/м3)

• Полиэфирные полимеры (напр, глифталевые) – (ЛКМ, клеи, полимербетоны)

• Фурановые (полимербетоны, лаки, клеи, мастики, трубы и др)

• Эпоксидные – исключительно высокая адгезия ко всем материалам, в т.ч. металлам, бетону, древесине, стеклу, хб тканям. Хорошо совмещаются с многими др полимерами. Имеют высокую химстойкость. (клеи, ЛКМ, герметики, стеклопластики, полимербетоны)

• Полиамидные – (дверные и оконные детали, ручки смесителей, пленки, нити и ткани для ковровых покрытий; цепи, тросы; краски).

• Кремнийогранические могут быть орг и минеральными; минеральные не разрушаются при 500 оС; высокая твердость, прочность. Хорошо растворяются в органике. Имеют слабую адгезию к металлу, древесине; хорошую с асбестом, стеклом. (герметики, лаки, эмали, пенопласты, стеклопластики и др)

Растворимое и жидкое стекло. Растворимое стекло — стекловидный сплав, состоящий из щелочных силикатов. Общая формула его R20-mSi02, где R20 — щелочной оксид (Na20, К2О), т — силикатный модуль. Значение силикатного модуля может изменяться от 1 до 6,5. В строительстве наиболее часто применяют натриевое растворимое стекло с модулем 1,5—3. Калиевое стекло с модулем 4—4,5 применяют в основном для получения силикатных красок. Выпускают растворимое стекло в виде твердого монолита (силиката-глыбы), который дробят на куски, или мелкозернистого продукта (силиката-гранулята). Для его получения шихту, включающую кремнеземистый и щелочной компоненты, например песок и соду или сульфат натрия, плавят в стекловаренных печах при 1100—1400° С.

Силикат-глыба образуется при медленном охлаждении расплава на воздухе, силикат-гранулят — при охлаждении в проточной воде. Растворение силиката-глыбы в воде производят в автоклавах при давлении 0,3—0,8 МПа. Гранулят можно растворить при атмосферном давлении и температуре 90— 100° С.

Водный раствор силикатов щелочных металлов называют жидким стеклом. Его можно получить как из растворимого стекла, так и непосредственно в автоклавах обработкой аморфных кремнеземистых продуктов в растворах едких щелочей.

Жидкое стекло представляет собой коллоидный раствор плотностью 1,4—1,5 г/см3, в закрытых сосудах оно может сохраняться очень долго, на воздухе медленно затвердевает. Сущность процесса твердения заключается в испарении жидкой фазы, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его последующей коагуляции и уплотнении. Углекислый газ воздуха нейтрализует щелочи, содержащиеся в водном растворе, и способствует коагуляции кремнезема.

Существенно ускоряют процесс твердения жидкого стекла добавка кремнефтористого натрия и некоторые другие вещества.

Характерная особенность жидкого стекла — высокая клеящая способность, которая в 3—5 раз выше, чем у цементов и других минеральных вяжущих. Благодаря этому его широко используют для склеивания картона, бумаги, деревянных и силикатных изделий и т. д.

Для укрепления грунта под фундаментами, защиты от грунтовых вод при проходке шахт и туннелей применяют силикатизацию—нагнетание в грунт жидкого стекла в сочетании с растворами добавок-отвердителей через систему перфорированных труб.

Жидкое стекло служит затворителем кварцевых кремнефтористых кислотоупорных цементов — продуктов совместного измельчения или смешивания кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Изготавливают два типа таких цементов: I — для кислотоупорных замазок; II — для растворов и бетонов. Они отличаются содержанием кремнефтористого натрия и сроками схватывания. Кислотоупорные цементы применяются для склеивания химически стойких материалов, футеровки различных аппаратов и защитных покрытий строительных .конструкций. Кислотоупорные цементы нельзя применять в условиях действия щелочей, фосфорной, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот, кипящей воды и водяного пара.

Отличительной особенностью растворов и бетонов на основе жидкого стекла наряду с кислотостойкостью является также их высокая жаростойкость. В энергетическом строительстве они с успехом используются для возведения и ремонта газоотводящих сооружений ТЭС, ГРЭС и других 

Растворимое стекло — силикаты натрия (Na₂O•mSiO₂) или калия (К₂О•mSiO₂), где m— модуль стекла, находящийся в пределах для натриевого стекла 2,0...3,5, а для калиевого 3,5...4,5. Растворимое стекло получают сплавлением смеси кварцевого песка соответственно с содой Na₂CO₃ (или сульфатом натрия Na₂SO₄) и поташем К₂СО₃ в стеклова­ренных печах при 1300...1400°С. Образовавшийся расплав быстро охлаждают. При этом он распадается на полупрозрачные желто-зеле­ные куски, называемые силикат-глыбой.

В строительстве обычно используют раствор силикат-глыбы в воде - жидкое стекло (в быту такой раствор называют силикатный клей). Растворение производится в автоклаве насыщенным паром. Плотность раствора 1,5...1,3 г/см³, что соответствует концентрации раствора 70...50 %.

При растворении в воде силикаты натрия и калия гидролизуются с образованием коллоидного раствора кремневой кислоты Si(OH)₄ и соответствующих щелочных гидроксидов. В этих условиях (рН = 12...13) раствор кремневой кислоты относительно стабилен. Жидкое стекло имеет повышенную вязкость из-за того, что кремнекислота в нем находится в полимеризованном виде. При обезвоживании (испа­рении или отсасывании воды) или при нейтрализации щелочей (на­пример, углекислым газом воздуха) раствор теряет стабильность и переходит в гель, уплотняющийся со временем и приобретающий значительную прочность. Так, растворимое стекло проявляет вяжущие свойства. В обычных условиях этот процесс может идти очень долго,поэтому используют добавки — ускорители твердения.

Жидкое стекло применяют для изготовления кислотоупорных и жаростойких за­мазок и бетонов, а также как связующее в силикатных красках (только калиевое стекло).

Кислотоупорный цемент изготовляют из тонко измельченной смеси кислотоупорного наполнителя (кварца, диабаза, андезита и т. п.) и ускорителя твердения — кремнефтористого натрия Na₂SiF₆. Название «цемент» для такого порошка имеет условный характер, так как самон вяжущими свойствами не обладает и при смешивании с водой не твердеет. Вяжущим веществом в таких цементах является жидкое стекло, которым этот «цемент» и затворяют.

Ориентировочное количество Na₂SiF₆ от массы растворимого стекла (т. е. сухого вещества в составе жидкого стекла) в кислотоупорных растворах и бетонах составляет 10...15 %.

Сроки схватывания кислотоупорного цемента: начало — не ранее 20 мин., конец — не позднее 8 ч. У этого цемента нормируется предел прочности при растяжении после 28 суток твердения — не менее 2,0 МПа. Прочность при сжатии бетонов на кислотоупорном цементе составляет 20...60 МПа.

Основным достоинством и отличием кислотоупорного цемента от других неорганических вяжущих является способность работать в условиях действия большинства кислот (за исключением плави­ковой и фосфорной).

Кислотостойкость — сохранение массы при испытании в кислоте — не менее 93 %.

Однако при длительном воздействии воды, пара и растворов ще­лочей бетоны и растворы на жидком стекле теряют прочность.