4.Модификация битумов полимерами

В нашей стране наиболее широко распространенным кровельным материалом является рубероид, как наиболее дешевый материал, пригодный для устройства плоских кровель, в основе которого лежит кровельный картон, пропитанный битумом. Однако через 1-2 года 30% таких кровель начинает протекать. Причиной этого, наряду с технологическими нарушениями процесса устройства кровель, является изменение состава и свойств битума под действием солнечного света и кислорода: повышается хрупкость и жесткость битумов за счет увеличения твердых и хрупких составляющих и снижения маслянистых фракций в их составе. Кроме того, битум имеет низкую теплостойкость - ниже +50⁰ С. Для того, чтобы улучшить свойства битумов в его состав вводят полимерный компонент. В полимербитумных материалах роль матрицы играет битум, а дисперсной фазой является полимер: при содержании полимера 2-4% частицы полимера препятствуют распространению трещин в материале, в случае большего содержания - матрица передает нагрузку на полимерные волокна, следовательно, повышается эластичность материала и прочность.

В настоящее время для модификации битумов широко используют термоэлапласты:

-АПП - атактический полипропилен (побочный продукт при производстве полипропилена). Модифицируемые битумы характеризуются высокой теплостойкостью, хорошей гибкостью на холоде (-20⁰ С), высокой стойкостью к атмосферным воздействиям.

-СБС (стиролбутадиенстирольный каучук). Модифицированные битумы отличаются высокой гибкостью на холоде (до-30⁰ С), но менее устойчивы к ультрафиолетовому излучению, поэтому при устройстве кровель необходимо предусматривать наличие декоративной посыпки, защищающей битум (керамическая посыпка, полимерная и др.).

При получении битумно-полимерного вяжущего необходимо строго контролировать гомогенность смеси: при недостаточном количестве полимера не происходит гомогенизации, т.е. равномерного смешения, в результате которого обеспечивается повышенная прочность материала и переход в новое структурно-устойчивое состояние. При введении слишком большого количества полимера не удается обеспечить долговременные положительные характеристики материала по прочности и теплостойкости. В связи с этим максимальное количество вводимого полимера - не более 12%.

Кроме того, для модификации свойств битумных кровельных материалов целесообразно в качестве основы применять не картон, а стеклоткань, алюминиевую или медную фольгу или полиэстеровую основу (стойка к воздействию кислот, оксидов, сульфатов, хлоридов; имеет большое удлинение на разрыв при отрицательных температурах).

5.Модификация древесины полимерами

Технология модифицирования древесины состоит из двух процессов: пропитки древесины мономерами и отверждения.

В последнее время ставится вопрос о повышении устойчивости древесины к деформациям и сопротивляемости грибкам. Кроме того, необходимо уменьшить водопоглощение и светоустойчивость данного строительного материала.

В модификации древесины существуют следующие подходы:

- термическая обработка- нагрев до температуры +150⁰С, сопровождающийся химическим превращение составных элементов клеток. В результате данного процесса выделяется лигнин, который является природным полимерным связующим, древесина уплотняется, повышается ее долговечность и устойчивость к деформациям;

- модификация древесины химикатами. В этом случае для модификации древесины применяют полимеры (фенолоальдегидные, мочевиноформальдегидные, кремнийорганические, фурановые) и мономеры (стирол, метилметакрилат)

В этом случае механизм действия химических веществ следующий:

1. Вещества вступают в реакцию с полимерами стенок клеток.

Вещество проникает в стенки клеток, там поликонденсируется и обеспечивает образование полимерной сетки. В результате этого стенки клеток приходят в набухшее состояние и фиксируются в нем на длительный срок. В результате такой модификации обеспечивается снижение усадки и набухания древесины. Для изменения свойств древесины применяют диметил-дигидро-этилен - мочевину.

2. Вещества накапливаются в капиллярах древесины.

Применяют термически или инициировано полимеризуемые стирол, винилхлорид, тетрафторэтилен. В результате такой модификации снижается деформативность древесины, повышается огнеупорность и твердость.

3. Вещества заполняют полости клеток.

Возрастает биохимическая стойкость древесины, снижается возгораемость.

Модифицирование древесины полимерами в сочетании с применением антипиренов, антисептиков и красителей позволяет создавать материалы, сочетающие положительные свойства древесины и полимера-модификатора.

Свойства модифицированной древесины:

1. Устойчивость к деформациям

Расширение и усадка зависят от влажности и породы древесины, направления волокон и обработки. Бук способен к сильному расширению и усадке, поэтому редко используется для производства окон. Однако после модификации, например диметил-дигидро-этилен-мочевиной, устойчивость его к деформациям возрастает на 60%.

2. Прочностные показатели.

При пропитке метилметакрилатом прочность на сжатие вдоль волокон возрастает в 3 раза, поперек –в 4-6 раз. Истираемость снижается в 2 раза. При обработке древесины фенолоспиртами прочность при сжатии увеличивается в 3 раза; в случае применения фурановых соединений -в 1,5-3 раза, твердость возрастает в 2 раза.

3. Долговечность повышается в 2-4 раза. За счет повышения долговечности снижается вероятность возникновения повреждений, способствующих повышению влажности и, как следствие, возникновению грибка.

4. Возможность использования малоценных пород (береза, ольха, липа), которые после модификации не уступают по своим свойствам твердым лиственным породам (дуб, ясень).

5. При модификации древесины достигается гидрофобизация поверхности. Гидрофобизация достигается двумя путями: либо снижается скорость поглощения воды, либо уменьшается количество поглощенной воды. И в том, и в другом случае средняя влажность уменьшается настолько, что не наступает поражение грибками.

6. Светоустойчивость.

Природная древесина не обладает светоустойчивостью: под воздействием ультрафиолетового излучения лигнин разрушается, а затем вымывается водой. Использование технологий образования полимерной сетки, а так же применение меламиновых смол, воска, обеспечивают уменьшение размывания лигнина, следовательно, повышение светоустойчивости.