2)Поликонденсационные полимеры, состав, строение, свойства, применение.

Среди них наиболее значимыми являются фенолформальдегидные, карбамидные (мочевиноформальдегидные), эпоксидные, кремнийорганические полимеры, полиуретаны и др. Фенолформальдегидные полимеры получают путем поликонденсации фе­нола с формальдегидом. Эти полимеры хорошо совмещаются с на­полнителями — древесной стружкой, бумагой, тканью, стеклянным волок­ном, при этом получаются пластики более прочные и менее хрупкие, чем сами полимеры. Поэтому фенолформальдегидные полимеры широко приме­няют в качестве связующего при изготовлении древесностружечных плит, бумажнослоистых пластиков, стеклопластиков и разнообразных изделий из минеральной ваты. Кроме того, они используются для производства клеев, водостойкой фанеры, спиртовых лаков. Макромолекулы кремнийорганических полимеров состоят из чередую­щихся атомов кремния и кислорода, а углерод входит лишь в состав групп -СН₃, обрамляющих главную цепь. Наличие силоксановой связи придает свой­ства, присущие силикатным материалам (прочность, твердость, теплостой­кость), а углеводородистых радикалов СН₃ — органическим полимерам (эла­стичность и др.). Полимеры характеризуются следующими техническими свойствами: термическими (температурой размягчения и теплостойкостью, температу­рой стеклования и текучестью), механическими (прочностью, деформативностью и поверхностной твердостью), химическими (атмосферостойкостью и сопротивляемостью деструкции). В целом, наряду с положительными свойствами полимеров — малой средней плотностью (около 1 г/см³), низкой теплопроводностью, водо- и га­зонепроницаемостью, химической стойкостью, высоким коэффициентом конструктивного качества, практически неограниченной сырьевой базой и др. — они обладают и рядом недостатков. К ним относятся: низкая тепло­стойкость, невысокий модуль упругости, значительная ползучесть, склон­ность к старению, что в итоге определяет недостаточную долговечность, горючесть, определенную токсичность полимеров. Так, при получении многих полимерных материалов использу­ются в качестве связующего фенолформальдегидные смолы, содержащие до 9 % свободного фенола, до 11 % свободного формальдегида и 1,5-2,0 % метанола. В процессе производства и эксплуатации изделий значительная часть этих высокотоксичных веществ выделяется в воздух. Пенополистирол при обычных условиях эксплуатации (и особенно при горении) выделяет высокотоксичный стирол. Пенополиуретановые теплоизоляционные мате­риалы при горении образуют множество летучих высокотоксичных соеди­нений, включая синильную кислоту.

Билет № 25 Цементы на основе клинкеров специального состава.

Наиболее радикального изменения свойств цементов в нужную сторо­ну добиваются путем получения клинкеров на основе другой, нежели у портландцемента, системы оксидов. К таким цементам в частности отно­сятся такие важные вяжущие, как алюминатные (глиноземистый), расши­ряющиеся и напрягающий цементы.

Глиноземистый цемент (ГЦ) — быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее, получаемое обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси известняка или извести и бокситов, содержащих глинозем A1₂O₃, с последующим тонким помолом продукта обжига. В клинкере ГЦ преимущественно содержится однокальциевый алюминат СаО·A1₂O₃. Этот минерал очень быстро гидратируется, что определяет быстрое твердение цемента. ГЦ за сутки набирает 60-70 % марочной прочности, причем марки этого цемента, определяемые в возрасте 3-х суток, — М500 и М600. ГЦ отличается высокой химической стойкостью и жаростойкостью. Его недос­татком является высокая чувствительность к повышенным температурам (свыше 25 °С) при твердении, в результате чего может произойти разруше­ние изделий. С учетом специфических свойств и высокой стоимости ГЦ применяется при аварийно-спасательных работах, особенно в холодных ус­ловиях (на Севере), а также для получения огнеупорных и химически стой­ких бетонов. Кроме того, глиноземистый цемент используется для получе­ния расширяющихся цементов.

Расширяющиеся и напрягающие цементы обладают рядом ценных свойств: большой скоростью твердения, способностью расширяться при твердении, что позволяет избежать усадочных деформаций, растрескивания цементного камня и получить водонепроницаемые бетоны.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Он получается путем тщательного смешивания глиноземистого цемента (70 %), гипса (20 %) и молотого специально изготовленного гидроалюмината каль­ция (10 %).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ) — быстрот­вердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким по­молом глиноземистого клинкера или шлака (70 %) и природного двуводного гипса (30 %). ГГРЦ обладает свойством расширения при твердении в воде; при твердении на воздухе он проявляет безусадочные свойства.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое вяжу­щее, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клин­кера (58-63 %), глиноземистого клинкера или шлака (5-7 %), гипса (7-10 %) и доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки (23-28 %). РПЦ отличается быстрым твердением, высокой плотно­стью и водонепроницаемостью цементного камня при условии регулярного увлажнения в течение первых трех суток.

Напрягающий цемент (НЦ) отличается от РЦ большей химической энергией расширения, достаточной для самонапряжения арматуры. Этот цемент состоит из 65-75 % портландцемента, 13-20 % глиноземистого це­мента и 6-10 % гипса. Затворенный водой НЦ сначала твердеет, затем после набора прочности около 15 МПа расширяется как твердое тело и напрягает стальную арматуру. Эти цементы имеют марки НЦ-20, НЦ-40 и НЦ-60 (цифра в обозначении марки указывает энергию расширения в десятых долях МПа). Цемент марки НЦ-20 проявляет без­усадочные свойства и применяется для изготовления бетонов с компенси­рованной усадкой. Цементы НЦ-40 и НЦ-60 обеспечивают получение во­донепроницаемых бетонов и самонапряженных железобетонных изделий и конструкций: напорных труб, монолитных и сборных резервуаров для во­ды, плавательных бассейнов, подземных сооружений.

Состав, строение, назначение наполнителей и добавочных веществ в полимерах.

Полимеры (от греческого «поли» — много, «мерос» — часть, доля) — это высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из боль­шого количества звеньев одинаковой структуры, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

Так, при получении многих полимерных материалов использу­ются в качестве связующего фенолформальдегидные смолы, содержащие до 9 % свободного фенола, до 11 % свободного формальдегида и 1,5-2,0 % метанола. В процессе производства и эксплуатации изделий значительная часть этих высокотоксичных веществ выделяется в воздух. Пенополистирол при обычных условиях эксплуатации (и особенно при горении) выделяет высокотоксичный стирол. Пенополиуретановые теплоизоляционные мате­риалы при горении образуют множество летучих высокотоксичных соеди­нений, включая синильную кислоту.

Наполнители в пластических массах, снижая расход полимера, уде­шевляют пластмассы. Кроме того, структурируя полимерное связующее, они улучшают ряд технических свойств пластмасс: прочность, твердость, термостойкость, сопротивляемость усадке и ползучести и др.

Наполнители в зависимости от химической природы разделяют на орга­нические и неорганические; в зависимости от формы и структуры — порош­кообразные и волокнистые. В производстве полимерных композиционных материалов широкое применение нашли органические и неорганические по­рошкообразные наполнители (древесная мука, лигнин — отход целлюлозно­го производства, микрослюда, кварцевая мука, тальк и т.д.).

Волокнистыми наполнителями служат целлюлозное, асбестовое и стеклянное, а также синтетические (из капрона, нейлона, лавсана и др.) волокна.

Добавочные вещества.

Введение пластификаторов (эфиры алифати­ческих и ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей, и эфиры фосфорной кислоты, эпоксидированные и хлорированные соеди­нения) позволяет улучшить условия переработки полимерных композиций, снизить их хрупкость.

Добавки стабилизаторы (антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы) способствуют длительному сохранению свойств пла­стмасс в процессе их эксплуатации.

Отвердители (сшивающие и вулкани­зующие агенты) обеспечивают процесс отверждения полимеров (формиро­вание их пространственной структуры).

Для получения окрашенных пластмасс используют пигменты.

Стойкость пластмасс против возгорания повышают антипирены.

Создание газонаполненных (ячеистых) пластмасс достигается с помощью парообразователей.

Все многообразие пластмасс в зависимости от назначения их в строи­тельстве сводится к группам:

конструкционным,

кровельным,

гидроизоля­ционным и герметизирующим;

тепло- и звукоизоляционным;

отделочным (покрытия полов и стен, лаки, краски, клеи и т.п.)

материалам для инженерных коммуникаций.

Основными конструкционными материалами на основе полимеров являются полимербетоны. К конструк­ционно-отделочным материалам относятся стеклопластики, бумажно-слоистые, угольные и другие пластики; древесноволокнистые и древесно­стружечные плиты (которые могут являться также конструкционно-теплоизоляционными материалами).