Органічні полімерні матеріали в будівництві

10.1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

Будівництво належить до найбільш значних споживачів полімерних мате-ріалів. Це обумовлено їхніми цінними архітектурно-будівельними характери-стиками, а також унікальними фізико-механічними властивостями.

Полімери — високомолекулярні сполуки, молекули (макромолекули) яких побудовані з великої кількості з’єднаних між собою хімічними зв’язками однакових або різних мономерних ланок, що багатократно повторюються. Вони характеризуються молекулярною масою від декількох тисяч до багатьох мільйонів. Внаслідок великої молекулярної маси макромолекул полімери набувають деяких специфічних властивостей. Тому вони виділені в особливу групу хімічних сполук.

Окрему групу складають олігомери, які за значенням молекулярної маси займають проміжне положення між низькомолекулярними і високомолекуляр-ними сполуками.

10.2. КЛАСИФІКАЦІЯ

Усі високомолекулярні сполуки поділяються

1. Залежно від походження на:

─ синтетичні, які одержані шляхом синтезу з низькомолекулярних сполук (поліетилен, полістирол та ін.);

─ природні, які виділені з природних матеріалів (білки, нуклеїнові кислоти та ін.);

─ штучні, які одержані шляхом хімічної модифікації природних полімерів (ефіри целюлози);

2. Залежно від будови основного ланцюга на:

─ гомоланцюгові, в яких основний ланцюг побудований з однакових атомів, якщо вуглець — карболанцюгові (насичені, ненасичені і ароматичні високомолекулярні вуглеводні)

| | | |

. . . ─ С ─ С ─ С ─ С ─ . . .

| | | |

─ гетероланцюгові, в яких основний ланцюг побудований з двох або більшої кількості різних елементів (вуглецю і кисню — прості й складні поліефіри, вуглецю і азоту – поліаміди й поліуретани, кремнію і кисню – кремнійорганічні полімери)

| | | | | | | | | | | | |

. . . ─ N ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ N ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ N ─ . . .

| |            

─ основний ланцюг включає систему спряжених зв’язків (штучна гума):

. . . ─ CH=CH ─ CH=CH ─ CH=CH ─ . . .

3. Залежно від поведінки при нагріванні:

─ термопластичні, або термопласти, які при нагріванні розм’якшуються, а при охолодженні твердіють. Цей процес оборотний. Полімери при цьому не зазнають ніяких хімічних змін і зберігають здатність до формування при повторній переробці у вироби;

─ термореактивні або реактопласти, які при нагріванні структуруються і перетворюються в тверді неплавкі і нерозчинні продукти, нездатні до повтор-ного формування (процес необоротний);

4. Залежно від вихідних мономерів, з яких одержують полімер (галогенпохідні, похідні акрилової і метакрилової кислот та ін.).

10.3. МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ ПОЛІМЕРІВ

Полімери одержують методами полімеризації або поліконденсації.

Полімеризація (поліприєднання) — це реакція утворення полімерів шля-хом послідовного приєднання молекул низькомолекулярної речовини (моно-мера). При полімеризації не утворюються побічні продукти і відповідно еле-ментний склад макромолекул не відрізняється від складу молекул мономерів.

Мономерами можуть бути сполуки з кратним зв’язком:

─ С ≡ С ─; ─ С ≡ N; ─ C = C ─; ─ C = O; ─ C = C = C ─; ─ C = N ─ або сполуки

     

з циклічними групами, здатними розкриватися:

С С ; С С

О N

|

У процесі полімеризації відбувається розрив кратних зв’язків або роз-криття циклів у мономерів і виникнення хімічних зв’язків між групами з утворенням макромолекул:

nCH₂=CH₂  (—CH₂—CH₂ )_n

етилен поліетилен

nCH₂=CH  ( CH₂ CH )_n

• 

C₆H₅ C₆H₅

стирол полістирол

CH₃



nCH₂=CCH₃COOCH₃  ( CH₂ C )_n

метилметакрилат 

COOCH₃

поліметилметакрилат

nH₂C=CH CH=CH₂  ( CH₂ CH=CH CH₂ )_n

бутадієн полібутадієн

За числом видів мономерів, які приймають участь у полімеризації, розріз-няють гомополімеризацію (один вид мономера) і сополімеризацію (два і більше видів мономерів).

Полімеризація — самочинний екзотермічний процес (G<0, H<0), тому що розрив подвійних зв’язків призводить до зменшення енергії системи. Однак без зовнішнього впливу (ініціаторів, каталізаторів) полімеризація відбувається повільно. Полімеризація — ланцюгова реакція. Залежно від характеру активних

часток розрізняють радикальну й іонну полімеризації. Методом полімеризації у промисловості одержують приблизно ¾ вього об’єму полімерів: поліетилен, полістирол, поліпропілен, полівінілацетат та ін.

Поліконденсація — це реакція синтезу полімера зі сполук, які мають дві або більше функціональних груп, що супроводжується утворенням побічних низькомолекулярних продуктів (H₂O, NH₃, HCl і ін). Елементний склад полімера й вихідних речовин не збігається. Поліконденсація відбувається за ступінчатим механізмом, при цьому проміжні продукти стабільні і можуть взаємодіяти з низькомолекулярними продуктами реакції. Тому їх виводять з реакційного середовища. Методом поліконденсації у промисловості одержують приблизно чверть полімерів: полі – ε – капроамід (капрон), полігексаметиленадипинамід (найлон), поліефіри, поліуретани, фенолформальдегідні смоли та ін. Наприк-лад, амінокапронова кислота перетворюється у кінцевий продукт полі - ε – капроамід (капрон)

2NH₂―(CH₂)₅―COOH→ NH₂―(CH₂)₅―CO―NH―(CH₂)₅―COOH + H₂O →

→ NH₂ (CH₂)₅ CO NH (CH₂)₅ COOH + NH₂ (CH₂)₅ COOH→

→ NH₂ (CH₂)₅ CO NH (CH₂)₅ CO NH (СН₂)₅― COOH + H₂O и т. д.

К інцевим продуктом є [ CO NH (CH₂)₅ ]_n

10.4. БУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІМЕРІВ

Макромолекули полімерів можуть бути лінійними, розгалуженими і сіт-чатими.

Лінійні полімери утворюються при полімеризації мономерів або при лі-нійній поліконденсації. Вони можуть мати регулярну і нерегулярну структуру. В полімерах регулярної структури окремі ланки ланцюга повторюються у про-сторі в певному порядку. Полімери регулярної структури називаються стерео-регулярними. Наприклад, поліпропілен нерегулярної (а) і регулярної (б) структури :

H CH₃ CH₃ H H

а )...―CH₂ C CH₂ C CH₂ C CH₂ C CH₂ C― ...

CH₃ H H CH₃ CH₃

CH₃ CH₃ СH₃ СH₃ СН₃

б )...―CH₂ C CH₂ C CH₂ C CH₂ C CH₂ C― ...

H H H H H

Розгалужені полімери утворюються як при полімеризації, так і при полі-конденсації.

Сітчаті полімери утворюються в результаті зшивки ланцюгів при вулка-нізації або твердінні термореактивних олігомерів.

Фазові і фізичні стани полімерів. Полімери можуть існувати у двох фазових станах — аморфному і кристалічному.

Кристалізуватися можуть тільки стереорегулярні полімери. Завдяки регу-лярній структурі й гнучкості макромолекули можуть зближуватися на достатньо близьку відстань, щоб між ними виникли міжмолекулярні взаємодії і водневі зв’язки, які призводять до впорядкування структури.

Процес кристалізації полімера відбувається в декілька стадій. На першій стадії утворюються пачки — асоціати впорядковано розташованих молекул. Із пачок утворюються фібрили — агрегати пачок продовгуватої форми і сферо-літи — голковидні утворення, які радіально розходяться від одного центра. Фібрили і сфероліти утворюють одиничні кристали. Кристалічні полімери характеризуються ступенем кристалічності, тому що мають окремі ділянки з невпорядкованою аморфною структурою.

Аморфні полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах — скли-стому, високоеластичному і в’язкоплинному. Полімери переходять з одного фізичного стану в інший при зміні температури. Для визначення температурних меж існування цих станів вивчають залежність деформації полімера () від температури, на основі якої будують термомеханічну криву (Рис.28).

, %

I II III

Tc

Tп

Tp

Т

Рис.28. Термомеханічна крива аморфного полімера

При низькій температурі полімер знаходиться в склистому стані і пово-дить себе як пружне тверде тіло. В цьому стані відсутній рух як усієї молекули, так і окремих ланок, атоми лише коливаються навколо положення рівноваги (рис.28, зона I).

При підвищенні температури полімер переходить у високоеластичний стан, характерний тільки для високомолекулярних сполук (рис.28, зона II). В даному стані полімер спроможний до дуже великих оборотних деформацій, що обумовлюється рухомістю ланок і, відповідно, гнучкістю макромолекул.

Переміщення ланок не відбувається миттєво, тому деформації полімерів у високоеластичному стані мають релаксаційну природу, тобто характеризу-ються часом встановлення рівноваги.

Високоеластичний стан полімерів проявляється в інтервалі від темпера-тури склування (Т_с) до температури плинності (Т_п). Якщо температурний інтервал достатньо широкий і охоплює звичайні температури, то такі полімери називають еластиками або еластомерами, або каучуками.

Полімери з вузьким інтервалом температур Т_с-Т_п, зміщеним в зону під-вищених температур, називають пластиками або пластомерами. За звичайних температур пластики знаходяться в склистому стані.

При температурі вищій за температуру плинності (рис.28, зона III), полімер переходить у в’язкоплинний стан. Речовина у в’язкоплинному стані під дією напруги зсуву тече як в’язка рідина, причому деформація полімеру є незворотною (пластичною). В’язкоплинний стан характеризується рухливістю як окремих ланок, так і всієї макромолекули.

Підвищення температури до вищої за температуру руйнування Т_р веде до деструкції — руйнування полімеру.

Молекулярно-масові характеристики полімерів. Дуже важливою характеристикою полімерів, яка обумовлює їхні унікальні властивості, є молекулярна маса і молекулярно – масовий розподіл.

Враховуючи особливості синтезу макромолекул і можливість їхньої ви-падкової деструкції, більшість синтетичних полімерів є полімолекулярними (полідисперсними), тобто складаються з макромолекул різної молекулярної маси.

Макромолекули, які складаються з однакових хімічних ланок, але мають різну довжину, називаються полімергомологами. Молекулярну масу макромо-лекул розраховують за формулою

М=m₀n

де m₀ — молекулярна маса ланки, яка повторюється;

n — ступінь полімеризації.

Зі збільшенням молекулярної маси різниця у властивостях полімергомо-логів згладжується, вони втрачають свою індивідуальність. Тому полімери характеризують деякою середньою молекулярною масою. Залежно від типу усереднення розрізняють середньочислову, середньомасову й середньов’язкісну молекулярні маси

Хімічні властивості полімерів. Розрізняють 3 типи реакцій полімерів: реакції деструкції, міжмолекулярні реакції, реакції внутримолекулярних перегрупувань.

1.Деструкція полімерів — це руйнування макромолекул під дією різних фізичних і хімічних впливів (кисень, світло, теплота, радіація та ін.). В резуль-таті деструкції, як правило, зменшується молекулярна маса полімера, зміню-ється його будова, а також фізичні й механічні властивості. Полімер стає непри-датним для практичного використання. Процес погіршення властивостей полі-мерів у часі в результаті деструкції макромолекул називають старінням полі-мерів.

Для затримки деструкції до складу полімерів вводять стабілізатори, часті-ше антиоксиданти, тобто інгібітори реакції окиснення (фосфіти, феноли, арома-тичні аміни). Стабілізація обумовлюється обривом ланцюга при взаємодії анти-оксидантів із вільними радикалами, які утворюються в процесі реакції окис-нення.

2.Міжмолекулярні реакції — це реакції взаємодії декількох макромолекул одна з одною. Прикладом можуть бути реакції утворення поперечних зв’язків при переведенні лінійних молекул термореактивних полімерів у сітчаті структури та при вулканізації каучуку:

2 [ CH₂ CH=CH CH₂—]_n +nS →

→ CH₂ CH СH CH₂



S



C H₂ CH CH CH₂ n



S



3. Внутришньолекулярні перегрупування — це хімічні реакції функціо-нальних груп або атомів основного ланцюга однієї й тієї ж макромолекули, які призводять до зміни її будови. Наприклад, при нагріванні полівінілхлориду в присутності цинку відбувається утворення тричленних циклів в основному ланцюзі:

~ CH₂ CH CH₂ CH CH₂ CH CH₂ CH

   

Cl Cl Cl Сl

  CH₂ CH CH CH₂ CH CH₂ CH CH 



CH₂ Cl CH₂

Розчини полімерів. Особливістю процесу розчинення полімеру є те, що першою стадією розчинення є набрякання. Набрякання — це процес поглинання полімером низькомолекулярної рідини, який супроводжується збільшенням об’єму полімеру та зміною конформації його макромолекул. Великі молекули полімеру мають низькі значення коефіцієнтів дифузії. Тому змішування відбувається повільно. Набряклий полімер є розчинником низькомолекулярної рідини в полімері.

Якщо процес розчинення самочинно зупиняється на стадії набрякання, то це є обмежене набрякання. Сітчаті полімери не можуть повністю розчинитися без розриву хімічних зв’язків. Вони можуть тільки обмежено набрякати, утво-рюючи гелі.

Розміри макромолекул сумірні з розмірами колоїдних часток. Тому розчини полімерів мають ряд властивостей, характерних для колоїдних золей (ефект Тиндаля, уповільнена дифузія, тиксотропія та ін.). Між тим, на відміну від колоїдних золей розчини полімерів є молекулярно-дисперсними системами і відповідають основним критеріям істиних розчинів, якими є:

1) самочинність утворення, термодинамічна стійкість, рівноважність і оборотність;

2) сталість концентрації у часі;

3) однофазність, гомогенність.

Властивості полімерних розчинів залежать від молекулярної маси полі-мера і геометричних характеристик макромолекул. Чим більша молекулярна маса полімера, тим при меншій концентрації розчин можна вважати концентро-ваним.

10.5. ВИКОРИСТАННЯ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ У БУДІВНИЦТВІ

Матеріали, які одержують на основі полімерів. На основі полімерів одержують пластмаси, полімербетони, лакофарбові матеріали, клеї.

Пластмаси, пластики — матеріали, основу яких складають полімери, які знаходяться в період формування виробів у в’язкоплинному або високоеластичному станах, а при експлуатації у склистому або кристалічному станах.

Крім полімерів до складу пластмас входять пластифікатори, барвники, наповнювачі, отверджувачі, стабілізатори та інші домішки.

Пластифікатори (дибутилфталат, трикрезилфосфат та ін.) знижують тем-пературу склистості, підвищують плинність, поліпшують морозостійкість, во-гнестійкість, еластичність.

Наповнювачі покращують механічні властивості, зменшують усадку при твердінні, а також зменшують вартість полімерних матеріалів. Частіше використовують такі наповнювачі як: слюда, кварцова мука, тальк, азбест, скляне волокно, графіт, сажа, крейда, папір, тканина.

Стабілізатори вводять для затримки процесів деструкції полімеру.

Для створення тривимірної структури полімеру використовують отверд-жувачі.

Введеня забарвників і пігментів в полімер дозволяє одержати забарвлені пластмаси.

Полімербетони — це бетони на основі органічного високомолекулярного зв’язуючого (в’яжучого). Зв’язуючими в полімербетонах є термореактивні олі-гомери: фуранові, поліефірні, епоксидні та ін. У полімербетон також вводять наповнювачі — гранітний або андезітовий щебінь, кварцовий пісок. Крім грубодисперсних наповнювачів у полімербетон додають різні речовини, які покращують технологічні й експлуатаційні властивості:

1. тонкодисперсні наповнювачі (графіт, сажа, фарфорова мука);

2. пластифікатори (дибутилфталат, синтетичні каучуки);

3. розчинники й розріджувачі;

4. пороутворювачі.

Полімербетон характеризується підвищеною морозостійкістю, хімічною стійкістю і широко використовується для покриття підлог у виробничих примі-щеннях з агресивним середовищем, для покриття мостів і доріг, а також для де-коративного оздоблення споруд. Недоліками полімербетону є його повзучість при низьких температурах і горючість.

Полімери є основою багатьох лакофарбових матеріалів і клеїв.

Лакофарбові матеріали — багатокомпонентні системи, з яких при нане-сенні тонким шаром на поверхню виробів формуються покриття з заданим комплексом властивостей.

Основою будь-якого лакофарбового матеріалу є плівкоутворююча речо-вина (епоксидні олігомери, поліуретани, поліакрилати, кремнійорганічні полі-мери). Крім того, до нього входять пігменти, наповнювачі, спеціальні домішки.

Лакофарбові матеріали в залежності від складу й призначення поділя-ються на лаки, емалі, фарби, грунтовки, шпатльовки.

Лаками називаються розчини плівкоутворюючих речовин в органічних розчинниках, які не містять пігментів і наповнювачів. Їх використовують для одержання прозорих покрить.

Емалі, фарби, грунтовки і шпатлевки — це наповнені лакофарбові матеріали.

Клеї — композиції, які здатні з’єднувати різні матеріали за рахунок утво-рення міцних зв’язків між їхніми поверхнями і клейовим шаром. Синтетичні органічні клеї утворюються на основі мономерів, олігомерів, полімерів або їхніх сумішей. До складу композицій входять отверджувачі, наповнювачі, пластифікатори. Клеї підрозділяються на термопластичні, термореактивні та гумові.

Термопластичні клеї утворюють зв’язок з поверхнею в результаті твер-діння при охолодженні від температури плинності до кімнатної температури або випаровування розчинника. Полімерна основа термопластичних клеїв — поліакрили, поліаміди, полівінілацеталі, полівінілхлориди та ін.

Термореактивні клеї утворюють зв’язок з поверхнею в результаті струк-турування і утворення поперечних зшивок. Полімерна основа термореактивних клеїв — фенол-, мочевиноформальдегідні, епоксидні олігомери, поліуретани, поліефіри та ін.

Гумові клеї утворюють зв’язок з поверхнею в результаті вулканізації каучуків.

Використання полімерів. У будівництві використовують багато полімерів.

Поліетилен [― CH₂― CH₂―]_n — термопласт, який одержують методом радикальної полімеризації етилену при температурі до 320˚С і тиску 120—320МПа (поліетилен високого тиску) або при тиску до 5 МПа з використанням комплексних каталізаторів (поліетилен низького тиску). Поліетилен низького тиску має більш високу міцність, густину, еластичність і температуру розм’якшення, ніж поліетилен високого тиску. Поліетилен хімічно стійкий у водних розчинах кислот, лугів, солей, жирів, гасу та інших вуглеводнів, але під дією окисників старіє. Має високі діелектричні властивості. Може експлуатуватися в межах температур від –60 до +100˚С.

Поліетилен практично не шкідливий і не виділяє в навколишнє середо-вище небезпечних для здоров’я людини речовин, тому широко використо-вується у житловому будівництві. Поліетилен застосовують у вигляді плівок, декоративних занавісок, гідро-, паро-, газоізоляції, захисних покрить від агресивного впливу і корозії, для виготовлення санітарно – технічних труб.

Поліпропілен [― CH₂―CH―]_n – кристалічний термопласт, який

|

CH₃

одержують з пропілену методом стереоспецифічної полімеризації.

Характеризується більш високою термостійкістю (до 120-140С), ніж поліети-лен. Має високі діелектричні властивості, не розчиняється в органічних роз-чинниках, кислотах, лугах, мінеральних маслах.

Недоліком поліпропілену є невисока морозостійкість (-30С).

У будівництві поліпропілен використовують у вигляді плівок для га-зо-, паро-, гідроізоляції; листів для захистних покрить від агресивних впливів; для виробництва санітарно-технічних труб.

Полістирол [ - CH - CH₂ - ] _n - термопласт, який одержують шляхом

С₆Н₅

радикальної полімеризаціі стиролу.

Полімер стійкий до дії окисників, але нестійкий до впливу сильних кис-лот, розчиняється в ароматичних розчинниках.

Недоліками полістиролу є низька теплостійкість і ударна міцність, схиль-ність до старіння. Полістирол нешкідливий.

Полістирол використовується як конструкційний матеріал у промисло-вості будівельних матеріалів для виготовлення деталей, які не працюють під великими механічними навантаженнями (панелі, плитки, плівка, дверні ручки та ін.). Для тепло- і звукоізоляції на основі полістиролу виготовляють поро-пласт.

Полівінілхлорид [ - CH₂ - CH -] _n - термопласт, який одержують шляхом

Сl

радикальної полімеризації вінілхлориду. Стійкий у воді, спирті, бензині, кисло-тах, лугах, маслах; важкогорючий, механічно міцний.

Полівінілхлорид — крихкий, неморозостійкий матеріал, тому без пла-стифікаторів не використовується. Пластифікатори (алкілфталати, епоксидовані масла та ін.) додаються у великій кількості, до 50%.

Полівінілхлорид — один із найбільш поширених полімерів, які використовують у будівництві. На його основі виготовляють лінолеум, шпалери, поропласти, труби, гідро- й газоізоляційні плівки та листи, якими покривають резервуари, басейни.

Поліметилметакрилат (плексиглаз, органічне скло)

CH₃

[ - CH₂ - C -]n

СOОCH₃

— термопласт, який одержують методом радикальної полімеризації метилметакрилату.

Безбарвний прозорий полімер, який добре пропускає світло і УФ-промені. Атмосферостійкий, механічно міцний, стійкий до розчинів лугів, розведених кислот, масел, бензину, води.

У будівництві поліметилметакрилат використовується у вигляді листо-вого матеріалу для декоративних цілей, матеріалу для дверних і віконних ру-чок. Поліметилметакрилатна емульсія застосовується для виготовлення миючих шпалер, емульсійних фарб і грунтовок.

Політетрафторетилен (фторопласт) [-CF₂ - CF₂ -] _n — термопласт, який одержують методом радикальної полімеризації тетрафторетилену.

Фторопласт має унікальну хімічну стійкість до кислот, лугів, окиснювачів. Прекрас-ний діелектрик. Характеризується широкими температурними межами експлу-атації (від -270 до +260С), не змочується водою. Недоліком є трудність переробки у вироби.

Фторопласт використовують як хімічностійкий конструкційний матеріал у хімічній промисловості, а також для нанесення антифрикаційних, гідро-фобних і захисних покрить.

Полівінілацетат [- CH₂ -CH -] n — термопласт, який одержують ради-

ОСOCH₃

кальною полімеризацією вінілацетату.

Полівінілацетат — аморфний, прозорий склистий полімер. Температура його склування - 28С, за звичайних температур він деформується і є непри-датним для виготовлення виробів.

Полівінілацетат, як полярний полімер, набрякає у воді, руйнується під дією сильних кислот і лугів, добре розчиняється у багатьох органічних розчин-никах.

Полівінілацетат має добрі адгезійні властивості, тому основне проми-слове застосування він одержав для виготовлення клеїв і лаків. З нього виготов-ляють полівінілацетатну емульсію (клей ПВА), яка використовується як до-мішка при виготовленні підлог, полімербетону підвищеної міцності, емульсій-них фарб для внутрішніх і зовнішніх робіт.

Поліуретани — термопласти, які містять у основному ланцюзі групи

–NH–(CO)–O–, а також ефірні, карбонатні та інші групи. Їх одержують взає-модією ізоціанатів (сполук, які мають одну або декілька NCO — груп) з поліспиртами, наприклад, з гліколями та гліцерином. Стійкі до дії розведених мінеральних кислот, лугів, масел, аліфатичних вуглеводнів.

Вони випускаються у вигляді пінополіуретанів (поролонів), еластомерів, входять до складу лаків, клеїв, герметиків. Використовуються в основному для тепло- і звукоізоляції, як захисні покриття для відновлення каналізаційних мереж.

Кремнійорганічні полімери (силікони) — вміщують атоми кремнію в елементарних ланках макромолекул:

R R

(-O-Si-)n або (-Si-R-)n

R R

У будівництві найбільше використання одержали поліорганосилоксани: R

[-O-Si-]n,

R

які одержують методом гідролітичної поліконденсації алкіл (арил) хлор-силанів R_xCl_4-x і заміщених ефірів ортокремнієвої кислоти- алкіл (арил)- етоксисиланів R_x (OC₂H₅)_4-x , де х=1-3. Найбільш часто використовують сполуки, де R-CH₃,

- C₂H₅, -C₆H₅.

Особливістю поліорганосилоксанів є невелика залежність фізико-ме-ханічних властивостей від температури. Вони характеризуються високою моро-зо- і термостійкістю. Стійкі до дії слабких кислот і лугів, багатьох розчинників, мінеральних масел, поєднують у собі еластичність органічних полімерів з твердістю і теплостійкістю неорганічних речовин.

Кремнійорганічні полімери використовують для надання гідрофобних властивостей матеріалам і виробам. Їх застосовують для гідрофобізації зовні-шніх поверхонь будівельних конструкцій, а також у вигляді домішок до бетонів, для створення лаків, емалей, клеїв, зв’язуючих при виготовленні скло-текстолітів, пінопласту та ін.

Феноло- і аміноформальдегідні олігомери одержують методом поліконденсації формальдегіду з фенолом або амінами. Це термореактивні полімери, в яких у результаті утворення поперечних зв’язків утворюється сітчата просторова структура.

Пластмаси на основі фенолоформальдегідних олігомерів називаються фенопластами, на основі мочевино-формальдегідних олігомерів — амінопла-стами. Наповнювачами фенопластів і амінопластів можуть бути папір або кар-тон (гетинакс), тканина (текстоліт), деревина, кварцова та слюдяна мука.

Фенопласти і амінопласти стійкі до дії води, розчинів кислот, солей, лу-гів, органічних розчинників, важкогорючі, атмосферостійкі.

Їх використовують для виготовлення фанери, сотопластів, мінерало- і скловатних матів для тепло- і звукоізоляції споруд.

Епоксидні олігомери одержують за допомогою реакції поліприєднання з різних сполук, які вміщують реакційноздатну епоксидну групу

С-С

O

Найбільше розповсюдження одержали епоксидні олігомери на основі дифенілолпропану і епіхлоргідрину (епоксидіанові) загальної формули

CH₂ - CH -CH₂-[-ORO-CH₂-CH-CH₂]_n-ORO-CH₂-CH-CH₂

O OH O

Епоксидні олігомери — термопластичні в’язкі рідини, які набувають цін-них технічних властивостей (механічої міцності, хімічої стійкіості, малої усад-ки, високої адгезійної міцності) після створення в них просторової структури, за рахунок твердіння. Отверджувачами є ди- і поліфункціональні сполуки з амінокарбоксильними, андгідридними, ізоціанатними групами.

У будівництві епоксидні олігомери використовують для виготовлення клеїв, лаків, емалей, зв’язуючих для склопластиків.

Переваги й недоліки полімерних матеріалів. Полімерні матеріали знаходять широке застосування в будівництві завдяки їхнім цінним властивостям.

1. Мала густина (15...2200г/м³) пластмас дозволяє значно зменшити масу будівельних конструкцій, скоротити транспортні витрати, спростити під’ємнотранспортне обладнання при монтажі, покращити теплоізолюючі властивості конструкцій. У середньому, пластмаси в 2-3 рази легші за алюміній, у 5-8 разів легші за сталь, мідь, свинець.

2. Низька стираність пластмас обумовлює їхнє широке використання для виготовлення підлог, наприклад, стираність лінолеума 45-90мкм, граніту—40мкм.

3. Хімічна стійкість полімерів висока. Вони стійкі до води, розчинів кислот, солей, лугів. Термін експлуатації деталей з пластмаси у корозійних середовищах значно вищий, ніж деталей з металу.

4. Низька теплопровідність пластмас: у пористих — 0,03 Вт/м·С, у щільних — 0,22-0,68 Вт/м·С. Низька теплопровідність дозволяє виготовляти конструкції споруд тонкими і легкими.

5. Прозорість і світлопроникність пластмас — 83-94, а прозорість алмазу прийнята за 100. Тому пластмаси використовують для скління спеціальних приміщень.

6. Високі декоративні якості пластмас розширюють зони їхнього використання як оздоблюючого матеріалу.

7. Цінні технологічні властивості: легко формуються (лиття, штампування, пресування) і обробляються (розпилювання, стругання, сверління), зварюються і склеюються між собою.

Недоліками полімерних матеріалів є:

1. горючість;

2. здатність змінювати свої розміри в процесі експлуатації;

3. великий електричний опір, що призводить до виникнення статичної елек-трики;

4. невисока теплостійкість;

5. підвищена повзучість;

6. старіння.

Розділ 11.