Kalendarz rozwoju dziecka do jednego roku

Tworzywa termoplastyczne. Termoplastyczność, termoreaktywność, polimery trójstanowe

Każdy polimer (lub tworzywa sztuczne) można podzielić na 2 grupy - polimery termoutwardzalne (termoutwardzalne) i termoplastyczne (termoplastyczne).

Różnica polega na tym, jak jeden lub drugi polimer zachowuje się po podgrzaniu. Tworzywa termoplastyczne pod wpływem wysokich temperatur mają zdolność wielokrotnego przechodzenia w stan lepki (plastyczny) i ponownego twardnienia, gdy temperatura spada. Pod wpływem wysokich temperatur tworzywa termoutwardzalne uzyskują usieciowaną strukturę makrocząsteczek, jest to proces nieodwracalny. Podczas późniejszego ogrzewania polimery termoutwardzalne ulegają zniszczeniu bez przejścia w stan plastyczny.

W rezultacie metody i technologie przetwarzania polimerów termoplastycznych i termoplastycznych są bardzo różne. Zatem tworzywa termoplastyczne przetwarzane są głównie poprzez formowanie wtryskowe, odlewanie odśrodkowe, wytłaczanie, rozdmuchiwanie, formowanie próżniowe i pneumatyczne oraz tłoczenie. W przypadku tworzyw termoutwardzalnych zastosowanie mają technologie prasowania bezpośredniego (kompresyjnego), formowania wtryskowego i wytłaczania.

Przyjrzyjmy się terminologii, klasyfikacji i przykładom bardziej szczegółowo.

Tworzywa termoplastyczne

Tworzywa termoplastyczne (zwane także polimerami termoplastycznymi, tworzywami termoplastycznymi, polimerami termoplastycznymi, tworzywami sztucznymi, tworzywami termoplastycznymi, termoplastycznymi), z naukowego punktu widzenia, to polimery, które po podgrzaniu można wielokrotnie przekształcić w stan wysoce elastyczny lub lepki i w tej fazie przetwarzane są w produkty końcowe. Po skompletowaniu produktu można je poddać ponownemu przetworzeniu, co jest szczególnie ważne przy utylizacji odpadów polimerowych.

Do tworzyw termoplastycznych zalicza się polietylen, polimetakrylan metylu, polipropylen, politereftalan etylenu, polichlorek winylu, poliwęglan, politetrafluoroetylen, politrifluorochloroetylen, poliizobutylen, polistyren, poliamid, poliimid i inne polimery.

Takie właściwości wynikają ze struktury makrocząsteczek i ich interakcji. Zatem tworzywa termoplastyczne charakteryzują się liniową i rozgałęzioną strukturą makrocząsteczek, a także brakiem trójwymiarowych struktur usieciowanych. W tym przypadku grupy makrocząsteczek mogą tworzyć struktury zarówno amorficzne, jak i amorficzno-krystaliczne. Makrocząsteczki są ze sobą połączone z reguły tylko fizycznie, a energia rozrywania takich wiązań jest niska, znacznie niższa niż energia rozrywania wiązań na poziomie chemicznym w makrocząstce. To właśnie decyduje o przejściu tworzyw termoplastycznych w stan plastyczny bez niszczenia makrocząsteczek.

Istnieją jednak polimery o liniowej strukturze makrocząsteczek, ale nie są one termoplastyczne, ponieważ temperatura ich zniszczenia jest niższa od temperatury płynności. Doskonałym przykładem jest celuloza.

Najczęściej tworzywa termoplastyczne są nierozpuszczalne w wodzie (mało higroskopijne), są łatwopalne, odporne na środowisko zasadowe i kwaśne, są dielektrykami. Polimery termoplastyczne dzieli się na niepolarne i polarne w zależności od tego, jak zachowują się pod wpływem pola elektrycznego.

Tworzywa termoplastyczne mogą być wypełnione lub jednorodne. Homogeniczne tworzywa termoplastyczne nazywane są także żywicami, które z kolei dzielą się na naturalne i syntetyczne. Wypełniacze w znaczący sposób zmieniają właściwości użytkowe i technologiczne tworzyw termoplastycznych. Tworzywa sztuczne z włókna szklanego (polimery wypełnione włóknem szklanym), tworzywa węglowe (polimery wypełnione włóknem węglowym), a także tworzywa specjalne (polimery wypełnione różnymi dodatkami - środkami zmniejszającymi palność, dodatkami przewodzącymi prąd elektryczny i przeciwciernymi, środkami antystatycznymi, dodatkami odpornymi na zużycie itp. .) są szeroko stosowane.

Termoutwardzalne

Tworzywa termoutwardzalne (zwane także tworzywami termoutwardzalnymi, tworzywami termoutwardzalnymi, polimerami termoutwardzalnymi, duroplastami, polimerami termoutwardzalnymi, termoutwardzalnymi), z naukowego punktu widzenia, to materiały polimerowe, które po uformowaniu w produkty końcowe ulegają nieodwracalnej reakcji chemicznej, tworząc usieciowaną strukturalną sieć makrocząsteczki (utwardzanie), w wyniku czego powstaje nietopliwy i nierozpuszczalny polimer. Po zakończeniu utwardzania produkty nie nadają się już do recyklingu, a po podgrzaniu materiał nie staje się plastyczny, a jedynie ulega zniszczeniu lub zapaleniu.

W zależności od rodzaju użytego podłoża polimery termoutwardzalne dzielą się na fenoplasty (baza - żywice fenolowo-formaldehydowe), imidoplasty (baza - oligoimidy), tworzywa epoksydowe (baza - żywice epoksydowe), eteroplasty (baza - oligomery akrylowe), aminoplasty (baza - żywice mocznikowe i melaminowo-formaldehydowe) itp.

Często tworzywa termoutwardzalne w produktach nie są czystymi polimerami (ponieważ procesy skurczu są duże), ale wypełniaczami (kompozytami). Dlatego zwykle zawierają wypełniacze, takie jak włókno szklane i inne wypełniacze włókniste, sadzę, kredę, celulozę, mączkę drzewną, piasek kwarcowy itp.

Materiały termoutwardzalne ze względu na usieciowaną trójwymiarową strukturę charakteryzują się zazwyczaj wyższą twardością, kruchością i elastycznością, niższym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej niż materiały termoplastyczne, a także są odporne na rozpuszczalniki organiczne oraz słabo kwaśne i zasadowe środowisko. W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych, najczęściej można je eksploatować w wyższych temperaturach. Procesy przetwórstwa są jednak nieco bardziej złożone i wymagają przestrzegania przedziałów czasowych i temperatur, po przekroczeniu których mogą nastąpić nieodwracalne reakcje i w efekcie mogą pojawić się produkty wadliwe.

Czy pianka poliuretanowa jest termoplastyczna czy termoutwardzalna?

Odpowiedź na pytanie nie jest tak prosta, jak mogłoby się wydawać. Ściśle mówiąc, poliuretan dwuskładnikowy jest termoutwardzalny, ponieważ składnik poliestrowy utwardza się składnikiem izocyjanianowym (rzadziej stosuje się inne utwardzacze) tworząc usieciowane struktury makrocząsteczkowe (reakcja poliaddycji). To samo dotyczy poliuretanów wypełnionych gazem (pianki poliuretanowe lub prościej PUF), utwardzanych składnikiem izocyjanianowym, z tą tylko różnicą, że w strukturze polimeru zamknięte są pęcherzyki gazu. W zależności od funkcjonalności składników, stopnia usieciowania i średniej długości makrocząsteczek możemy otrzymać PUF elastyczny, integralny lub sztywny. Taka termoutwardzalna pianka poliuretanowa zwęgla się i rozkłada w podwyższonych temperaturach, omijając stan wysoce elastyczny.

Jednak już w odległych latach 60. ubiegłego wieku amerykańscy badacze po raz pierwszy uzyskali termoplastyczny poliuretan. Później pojawiła się możliwość wykonania go na gaz, czyli tzw. kup termoplastyczną piankę poliuretanową. Głównymi surowcami są poliestry i poliestry, poliestry kwasu węglowego i izocyjanian alifatyczny. Zazwyczaj poliuretany termoplastyczne (TPU) są jednoskładnikowe. W zależności od użytego komponentu zmieniają się również właściwości produktów końcowych.

TPU łączy w sobie właściwości wytrzymałościowe sztywnych tworzyw sztucznych i wysoce elastyczne właściwości gumy w szerokim zakresie temperatur. Dzięki niskiej wadze TPU może wytrzymać duże obciążenia fizyczne i mechaniczne oraz jest odporny na różnego rodzaju wpływy - ścieranie, ujemne temperatury, tłuszcze, oleje i rozpuszczalniki. Niewrażliwy na mikroorganizmy. Ma zdolność pochłaniania hałasu i wibracji i jest malowany na różne kolory.

Dzięki udanemu połączeniu właściwości i możliwości zmiany tych właściwości w szerokim zakresie, termoplastyczny poliuretan stał się dobrym substytutem wielu tworzyw sztucznych, gum, a nawet metali, a dziś jest szeroko stosowany w wielu sektorach przemysłu. Tym samym polimer ten wykorzystywany jest do produkcji podeszew butów, izolacji kabli zasilających, węży wysokociśnieniowych, opon, uszczelek, folii i arkuszy okładzinowych, podpór amortyzujących, elementów dekoracyjnych w motoryzacji, rolek na deskorolkach itp.

TPU są przetwarzane poprzez formowanie wtryskowe i wytłaczanie.

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w:

W kontakcie z

Tworzywa termoplastyczne to polimery, które mogą wielokrotnie mięknąć po podgrzaniu i twardnieć po ochłodzeniu. Te i wiele innych właściwości polimerów termoplastycznych tłumaczy się liniową strukturą ich makrocząsteczek. Po podgrzaniu oddziaływanie między cząsteczkami słabnie i mogą one poruszać się względem siebie (jak to ma miejsce w przypadku cząstek mokrej gliny), polimer mięknie, zamieniając się w lepką ciecz po dalszym ogrzewaniu. Właściwość ta stanowi podstawę różnych metod formowania wyrobów termoplastycznych, a także łączenia ich poprzez spawanie. Jednak w praktyce nie wszystkie tworzywa termoplastyczne mogą łatwo przezwyciężyć rozkład niektórych polimerów poniżej ich temperatury płynności (polichlorek winylu, fluoroplasty itp.). W tym przypadku stosuje się różne metody technologiczne, które obniżają temperaturę płynięcia (np. poprzez wprowadzenie plastyfikatorów) lub opóźniają degradację termiczną (poprzez wprowadzenie stabilizatorów, obróbkę w środowisku gazu obojętnego).

Liniowa struktura cząsteczek wyjaśnia także zdolność tworzyw termoplastycznych nie tylko do pęcznienia, ale także dobrego rozpuszczania się w odpowiednio dobranych rozpuszczalnikach. Rodzaj rozpuszczalnika zależy od charakteru chemicznego polimeru. Roztwory polimerów, nawet o bardzo niskich stężeniach (2...5%), charakteryzują się dość dużą lepkością, powodem tego jest duży rozmiar cząsteczek polimeru w porównaniu z cząsteczkami zwykłych substancji niskocząsteczkowych. Po odparowaniu rozpuszczalnika polimer powraca do stanu stałego.

Stanowi to podstawę do stosowania roztworów termoplastycznych jako lakierów, farb, klejów i spoiw w mastyksach i roztworach polimerowych.

Wadami tworzyw termoplastycznych są niska odporność cieplna (zwykle nie wyższa niż 80...120°C), mała twardość powierzchniowa, kruchość w niskich temperaturach i płynność w wysokich temperaturach oraz skłonność do starzenia pod wpływem światła słonecznego i tlenu atmosferycznego.

W budownictwie najpowszechniej stosowane są polimery termoplastyczne: polietylen, polipropylen, polistyren, polichlorek winylu, perchlorowinyl, polioctan winylu i polialkohol winylowy, poliizobutylen, poliakrylany.

Oprócz polimerów otrzymanych z jednego monomeru syntetyzuje się kopolimery - produkty otrzymywane w wyniku wspólnej polimeryzacji (kopolimeryzacji) dwóch lub więcej monomerów. W tym przypadku powstają materiały o nowym zestawie właściwości. W ten sposób octan winylu polimeryzuje się razem z chlorkiem winylu, uzyskując kopolimer, który jest trwalszy i bardziej wodoodporny niż polioctan winylu, ale zachowuje swoje wysokie właściwości adhezyjne. Produkujemy szeroką gamę kopolimerów na bazie monomerów akrylowych,

Polietylen jest produktem polimeryzacji etylenu. To jeden z najpowszechniejszych polimerów – materiał w kształcie rogu, tłusty w dotyku, lekko prześwitujący, łatwy do krojenia nożem; po zapaleniu pali się i jednocześnie topi z charakterystycznym zapachem płonącej parafiny. Gęstość polietylenu wynosi 920...960 kg/m3. W zależności - . W zależności od masy cząsteczkowej i metody polimeryzacji polietylen topi się w temperaturze 90...130 ° C. W temperaturze pokojowej polietylen praktycznie nie rozpuszcza się w żadnym rozpuszczalniku, ale pęcznieje w benzenie i chlorowanych węglowodorach; w temperaturach powyżej

70...80° C rozpuszcza się we wskazanych rozpuszczalnikach.

Polietylen charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną i jest biologicznie obojętny. Jego wytrzymałość na rozciąganie jest dość wysoka - 20...45 MPa; ale przy długotrwałym narażeniu na obciążenie większe niż 50...60% maksymalnego polietylen zaczyna wykazywać właściwość płynności. Polietylen zachowuje elastyczność do -70°C. Można go łatwo przetwarzać na produkty i dobrze się spawa. Jego wadami są: niska odporność cieplna i twardość, palność oraz szybkie starzenie się pod wpływem światła słonecznego. Chronią polietylen przed starzeniem się poprzez wprowadzenie wypełniaczy (sadza, proszek aluminiowy) i stabilizatorów.

I Polietylen stosowany jest do produkcji folii (przezroczystych i nieprzezroczystych), rur i izolacji elektrycznych; Spieniony polietylen w postaci arkuszy i rur służy do izolacji cieplnej i akustycznej oraz jako uszczelki (patrz § 16.4).

Polipropylen jest polimerem podobnym składem do polietylenu. Podczas syntezy polipropylenu powstaje kilka polimerów o różnej budowie: izotaktyczna, ataktyczna i syndiotaktyczna.

Stosowany jest głównie polipropylen izotaktyczny. Różni się od polietylenu większą twardością, wytrzymałością i odpornością na ciepło (temperatura mięknienia wynosi około 170°C), ale przejście w stan kruchy następuje już w temperaturze -10...20°C. Gęstość polipropylenu wynosi 920.. 0,930 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie 25...30 MPa. Polipropylen ma prawie takie same cele jak polietylen, ale produkty z niego wykonane są sztywniejsze i bardziej odporne na wymiary.

Polipropylen ataktyczny (APP) otrzymywany jest w wyniku syntezy poli

propylen jako nieuniknione zanieczyszczenie, ale można go łatwo oddzielić od izotaktycznego polipropylenu poprzez ekstrakcję (rozpuszczenie w rozpuszczalnikach węglowodorowych). APP to miękki, elastyczny produkt o odpowiedniej gęstości

840...845 kg/m3 przy temperaturze mięknienia 30...80° C. APP stosowany jest jako modyfikator składów bitumicznych w pokryciach dachowych (patrz § 18.2).

Poliizobutylen jest gumopodobnym polimerem termoplastycznym, opisanym szczegółowo w § 9.5.

Polistyren (poliwinylobenzen) to przezroczysty, twardy polimer o gęstości 1050... 1080 kg/m3; w temperaturze pokojowej jest twardy i kruchy, a po podgrzaniu do 800...1000°C mięknie. Wytrzymałość na rozciąganie (w 20°C) 35...50 MPa. Polistyren jest dobrze rozpuszczalny w węglowodorach aromatycznych (wpływ pierścienia benzenowego zawartego w cząsteczkach polistyrenu), estrach i węglowodorach chlorowanych. Polistyren jest łatwopalny i delikatny. Aby zmniejszyć kruchość, polistyren syntetyzuje się z innymi monomerami lub łączy z kauczukami (polistyren odporny na uderzenia).

W budownictwie styropian wykorzystywany jest do produkcji materiału termoizolacyjnego - styropianu (gęstość 10...50 kg/m3), płytek elewacyjnych oraz drobnej armatury. Dobrym klejem jest roztwór styropianu w rozpuszczalnikach organicznych.

Polioctan winylu jest przezroczystym, bezbarwnym polimerem, twardym w temperaturze pokojowej, o gęstości 1190 kg/m3. Polioctan winylu rozpuszcza się w ketonach (aceton), estrach, węglowodorach chlorowanych i aromatycznych, pęcznieje w wodzie; nierozpuszczalny w węglowodorach alifatycznych i herpenowych. Polioctan winylu nie jest odporny na kwasy i zasady; po podgrzaniu powyżej 130...150°C rozkłada się z wydzieleniem kwasu octowego. Pozytywną właściwością polioctanu winylu jest jego wysoka przyczepność do materiałów kamiennych, szkła i drewna.

tata, znajdujący się w wodzie w postaci drobnych cząstek (mniejszych niż 5 mikronów). Do stabilizacji emulsji octanu winylu stosuje się alkohol poliwinylowy. Podczas polimeryzacji kropelki octanu winylu przekształcają się w stałe cząstki polioctanu winylu, otrzymując w ten sposób dyspersję polioctanu winylu, której stabilizatorem jest ten sam alkohol poliwinylowy. Zawartość polimeru w dyspersji wynosi około 50%.

Dyspersja octanu poliwinidu dostępna jest w średniej (C), niskiej (H) i wysokiej (V) lepkości, w formie uplastycznionej i nieplastyfikowanej. Plastyfikatorem jest ftalan dibutylu, którego zawartość jest oznaczona w marce indeksem. W grubym PVAD, zwykle stosowanym w budownictwie, zawartość plastyfikatora jest następująca (% wag. polimeru): 5...10 (indeks 4), 10...15 (indeks 7) i 30...35 ( indeks 20),

Z wyglądu dyspersje uplastycznione i nieplastyfikowane są niemal identyczne. Dlatego też, aby określić rodzaj dyspersji, niewielką jej ilość nanosi się na czyste szkło i pozostawia w temperaturze pokojowej do wyschnięcia.Dyspersja uplastyczniona tworzy przezroczystą elastyczną powłokę, natomiast nieplastyfikowana tworzy kruchą i trudną do usunięcia powłokę. do wyjęcia ze szkła i kruszy się.

Należy pamiętać, że uplastyczniona dyspersja nie jest mrozoodporna i po zamrożeniu ulega nieodwracalnemu zniszczeniu wraz z osadzaniem się polimeru. Dlatego zimą plastyfikator dostarczany jest w osobnym opakowaniu. W celu plastyfikacji plastyfikator miesza się z dyspersją i pozostawia na 3...4 godziny, aby wniknął w cząstki polimeru. Nieplastyfikowana dyspersja nie wytrzymuje. mniej niż cztery cykle zamrażania - rozmrażania w temperaturze do - 40°C. Okres przydatności PVAD w temperaturze 5...20°C wynosi 6 miesięcy.

Polioctan winylu jest szeroko stosowany w budownictwie. Wykorzystuje się go do produkcji klejów, farb dyspersyjnych i zmywalnych tapet. PVAD służy do wykonywania samopoziomujących posadzek lanych oraz do modyfikacji zapraw cementowych (zapraw polimerowo-cementowych i betonu - patrz § 12.8). Dyspersję rozcieńczoną do stężenia 5...10% stosuje się do gruntowania powierzchni betonowych przed przyklejaniem okładzin na masy polimerowe oraz przed nałożeniem roztworów polimerocementowych.

Wadą materiałów na bazie dyspersji polioctanu winylu jest ich wrażliwość na wodę: materiały mogą pęcznieć i pojawiać się na nich wykwity. Tłumaczy się to obecnością w dyspersjach zauważalnej ilości rozpuszczalnego w wodzie stabilizatora oraz zdolnością samego polimeru do pęcznienia w wodzie. Ponieważ dyspersja ma odczyn lekko kwaśny (pH 4,5...6), po nałożeniu na wyroby metalowe możliwa jest korozja metalu.

Polichlorek winylu, najpopularniejszy polimer w budownictwie, to materiał stały, bezwonny i pozbawiony smaku.

bezbarwny lub żółtawy (podczas przetwarzania w wyniku zniszczenia termicznego może nabrać koloru jasnobrązowego). Gęstość polichlorku winylu 1400 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie

40...60 MPa. Temperatura płynięcia polichlorku winylu wynosi 180...200°C, ale już po podgrzaniu powyżej 160°C zaczyna się rozkładać z wydzielaniem HC]. Ta okoliczność utrudnia przetwarzanie polichlorku winylu na produkty.

Polichlorek winylu dobrze łączy się z plastyfikatorami. Ułatwia to obróbkę i pozwala na produkcję tworzyw sztucznych o różnorodnych właściwościach: sztywnych blach i rur, wyprasek elastycznych, miękkich folii. Polichlorek winylu dobrze się spawa; Skleja się tylko z niektórymi rodzajami klejów np. perchlorowinylowymi.Pozytywnymi cechami polichlorku winylu są wysoka odporność chemiczna, właściwości dielektryczne i niska palność. .

W budownictwie polichlorek winylu wykorzystywany jest do produkcji materiałów na podłogi (różne rodzaje linoleum, płytki), rur, listew (poręcze, listwy przypodłogowe itp.) oraz wykończeniowych folii dekoracyjnych i tworzyw piankowych.

Perchlorowinyl ▪ jest produktem chlorowania polichlorku winylu, zawierającym 60...70% (wagowo) chloru, zamiast 56% w polichlorku winylu. Gęstość perchlorowinylu wynosi około 1500 kg/m3. Charakteryzuje się bardzo dużą odpornością chemiczną (na kwasy, zasady, utleniacze); trudne do spalenia. W przeciwieństwie do polichlorku winylu, perchlorowinyl łatwo rozpuszcza się w chlorowanych węglowodorach, acetonie, octanie etylu, toluenie, ksylenie i innych rozpuszczalnikach. Pozytywną cechą perchlorowinylu jest jego wysoka przyczepność do metalu, betonu, drewna, skóry i polichlorku winylu. Połączenie wysokiej przyczepności i dobrej rozpuszczalności pozwala na zastosowanie perchlorowinylu w klejach i kompozycjach malarskich. Ze względu na wysoką odporność tego polimeru do wykańczania elewacji budynków stosuje się farby perchlorowinylowe (patrz § 18.2 i 18.5).

Po pracy ze związkami zawierającymi polimer perchlorowinylowy należy dokładnie umyć ręce gorącą wodą z mydłem i nasmarować je bogatym kremem (wazelina, lanolina itp.). Jeśli masz mocno zabrudzone ręce, najpierw przetrzyj je szmatką nasączoną benzyną lakową (nie wolno używać do tego celu benzenu, toluenu ani benzyny ołowiowej).

Polimery kumaroneindenu to polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji mieszaniny kumaronu i indenu zawartej w smole węglowej i produktach pirolizy ropy naftowej.Polimer kumaroneindenu ma małą masę cząsteczkową (poniżej 3000) i w zależności od wartości może mieć postać gumopodobną lub twardą materiał kruchy.Redukują kruchość, polimery kumaroneindenu można łączyć z gumami, żywicami fenolowo-formaldehydowymi i innymi

moje polimery. Polimery te dobrze rozpuszczają się w benzenie, terpentynie, acetonie, olejach roślinnych i mineralnych. Kumaronoinde - nowe polimery w postaci stopionej lub rozpuszczonej dobrze zwilżają inne materiały, a po stwardnieniu zachowują przyczepność do materiału, na który zostały nałożone. Wykorzystuje się je do produkcji płytek podłogowych, farb i mas klejących.

Zdolny do wielokrotnego mięknięcia po podgrzaniu i utwardzania podczas chłodzenia. Te i wiele innych właściwości polimerów termoplastycznych tłumaczy się liniową strukturą ich makrocząsteczek. Po podgrzaniu oddziaływanie między cząsteczkami słabnie i mogą one poruszać się względem siebie, polimer mięknie, zamieniając się w lepką ciecz po dalszym ogrzewaniu. Właściwość ta stanowi podstawę różnych metod formowania wyrobów termoplastycznych, a także łączenia ich poprzez spawanie.

Jednak w praktyce nie wszystkie tworzywa termoplastyczne można tak łatwo przenieść do stanu lepkiego płynu, ponieważ temperatura początku rozkładu termicznego niektórych polimerów jest niższa niż ich temperatura płynności (polichlorek winylu, fluoroplast itp.). W tym przypadku stosuje się różne metody technologiczne, które obniżają temperaturę płynięcia (np. poprzez wprowadzenie plastyfikatorów) lub opóźniają degradację termiczną (poprzez wprowadzenie stabilizatorów, obróbkę w środowisku gazu obojętnego).

Liniowa struktura cząsteczek wyjaśnia także zdolność tworzyw termoplastycznych nie tylko do pęcznienia, ale także dobrego rozpuszczania się w odpowiednio dobranych rozpuszczalnikach. Rodzaj rozpuszczalnika zależy od charakteru chemicznego polimeru. Roztwory polimerów już o bardzo niskich stężeniach (2...5%) charakteryzują się dość dużą lepkością. Powodem tego jest duży rozmiar cząsteczek polimeru w porównaniu z cząsteczkami konwencjonalnych substancji niskocząsteczkowych. Po odparowaniu rozpuszczalnika polimer powraca do stanu stałego. Stanowi to podstawę do stosowania roztworów termoplastycznych jako lakierów, farb, klejów i spoiw w mastyksach i roztworach polimerowych.

Wady tworzyw termoplastycznych obejmują; niska żaroodporność (zwykle nie wyższa niż 80...120°C), mała twardość powierzchniowa, kruchość w niskich temperaturach i płynność w wysokich temperaturach, skłonność do starzenia pod wpływem światła słonecznego i tlenu atmosferycznego.

Polietylen (-CH2-CH2-);1 jest produktem polimeryzacji etylenu, którego znaczna część otrzymywana jest w wyniku termicznej obróbki gazów ropopochodnych (etan, propan, butan) i hydrolizy produktów naftowych. Reakcje polimeryzacji zachodzą pod wysokim ciśnieniem (do 250 MPa) i temperaturze 240...280°C w obecności tlenu, natomiast polimeryzacja katalityczna zachodzi pod średnim lub niskim ciśnieniem.

Polimeryzacja etylenu pod wysokim ciśnieniem prowadzona jest w reaktorach rurowych i charakteryzuje się złożonością wyposażenia technologicznego. W Republice Białorusi taka produkcja organizowana jest w Nowopołocku OJSC „Polymir”.

Polietylen wysokociśnieniowy jest produktem odpornym chemicznie o gęstości 0,92...0,95 g/cm3. Posiada zwiększoną elastyczność, co tłumaczy się obecnością w nim 45% fazy amorficznej. Dostępny w postaci granulatu.

Polietylen niskociśnieniowy produkowany jest w temperaturze nie wyższej niż 80°C i pod ciśnieniem 0,05...0,6 MPa w rozpuszczalniku (benzynie) i w obecności katalizatorów. Jest bardziej kruchy i bardziej podatny na starzenie niż HDPE.

Właściwości fizyczne i mechaniczne polietylenu są w dużej mierze

zależą w dużej mierze od stopnia polimeryzacji, czyli od struktury molekularnej

szerokie rzesze. Jego wytrzymałość na rozciąganie w zależności od

masa cząsteczkowa waha się od 18 do 45 MPa, gęstość -

920...960 kg/m3, temperatura topnienia - 110-125 °C. Szczegółowo

obciążenie fizyczne powyżej 50...60%.

granicy, polietylen zaczyna wykazywać właściwość płynięcia

honor. Zachowuje elastyczność do temperatury minus 70°C,

łatwo przetwarzane na produkty i dobrze się spawają. Jego

wady - niska odporność na ciepło i twardość; palność i

szybkie starzenie się pod wpływem światła słonecznego. Aby uzyskać więcej

odporność na procesy oksydacyjne i wpływy atmosferyczne

do polietylenu wprowadza się różne stabilizatory. Na przykład

mierzy, że po wprowadzeniu 2% sadzy do polietylenu jej żywotność wynosi ok

warunki atmosferyczne wzrastają 30-krotnie.

Z polietylenu wykonuje się folie (przezroczyste i nieprzezroczyste), rury oraz izolację elektryczną; Spieniony polietylen w postaci arkuszy i rur służy do izolacji cieplnej i akustycznej oraz do uszczelniania uszczelek.

Polipropylen, [-CH2-CH-]„, jest produktem polimeryzacji gazowego propylenu w rozpuszczalniku. Podczas syntezy polipropylenu powstaje kilka polimerów o różnej budowie: izotaktyczna, ataktyczna i syndiotaktyczna. Taktyczność to sposób, w jaki grupy boczne są rozmieszczone wzdłuż szkieletu cząsteczki polimeru.

Polipropylen izotaktyczny stosuje się głównie wtedy, gdy wszystkie grupy metylowe znajdują się po jednej stronie makrocząsteczki. Różni się od polietylenu większą twardością, wytrzymałością i odpornością na ciepło (temperatura mięknienia wynosi około 170 ° C), ale przejście w stan kruchy następuje już w temperaturze minus 10...20 ° C. Gęstość polipropylenu - 920...930 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie - 25...30 MPa. Polipropylen ma prawie takie same cele jak polietylen, ale produkty z niego wykonane są sztywniejsze i bardziej odporne na wymiary.

Ataktyczny polipropylen (APP) (w APP grupy metylowe są losowo rozmieszczone po obu stronach głównego łańcucha makrocząsteczki) otrzymuje się podczas syntezy propylenu jako nieuniknione zanieczyszczenie, ale można go łatwo oddzielić od izotaktycznego propylenu poprzez ekstrakcję (rozpuszczenie w węglowodorze rozpuszczalniki). APP jest miękkim, elastycznym wyrobem o gęstości 840...845 kg/m3 i temperaturze mięknienia 30...80°C. APP stosowany jest jako modyfikator składów bitumicznych w pokryciach dachowych.

Stosując specjalne katalizatory metalocenowe, syndiotaktyczny polipropylen powstaje w wyniku uporządkowanego ułożenia grup metylowych po obu stronach głównego łańcucha makrocząsteczki. Polimer ten jest podobny do gumy i jest dobrym elastomerem.

Poliizobutylen jest gumopodobnym polimerem termoplastycznym (sekcja 17.5).

Polistyren, (-CH2-CH-)P, - przezroczysty twardy polimer o gęstości 1050... 1080 kg/m3; w temperaturze pokojowej jest twardy i kruchy, mięknie po podgrzaniu do 80...100°C. Wytrzymałość na rozciąganie - 35...50 MPa. Polistyren jest dobrze rozpuszczalny w węglowodorach aromatycznych, estrach i węglowodorach chlorowanych; łatwopalny i delikatny; odporny na działanie wielu agresywnych substancji: zasad, kwasów siarkowych i innych; Półprzezroczysty, odporny na światło.

Surowcem do produkcji jest styren – przezroczysta, żółta, łatwopalna ciecz powstająca w wyniku hydrolizy ropy naftowej lub suchej destylacji węgla. Styren łatwo polimeryzuje pod wpływem światła słonecznego i ciepła. Styropian zwija się w przezroczyste arkusze, granulki, kulki lub biały proszek.

W budownictwie styropian stosowany jest do produkcji materiału termoizolacyjnego - styropianu ekspandowanego o gęstości 10...50 kg/m3, płytek elewacyjnych oraz drobnej armatury. Dobrym klejem jest roztwór styropianu w rozpuszczalnikach organicznych.

Blokowy kopolimer styrenowo-butadienowy (SBS) to twarda guma stosowana do modyfikacji bitumicznej warstwy powłokowej w materiałach hydroizolacyjnych.

Polioctan winylu (-CH2-CH-) otrzymuje się przez polimeryzację octanu winylu. Jest to przezroczysty, twardy w temperaturze pokojowej polimer o gęstości 1190 kg/m3. Polioctan winylu jest rozpuszczalny w acetonie, estrach, węglowodorach chlorowanych i aromatycznych oraz pęcznieje w wodzie. Jego pozytywną właściwością jest wysoka przyczepność do materiałów kamiennych, szkła i drewna.

W budownictwie polioctan winylu stosuje się w postaci dyspersji polioctanu winylu (PVAD) - kremowej masy o barwie białej lub jasnokremowej, dobrze mieszającej się z wodą. PVAD otrzymuje się poprzez polimeryzację ciekłego octanu winylu, który ma postać drobnych cząstek (mniejszych niż 5 mikronów) w wodzie. W tym przypadku kropelki octanu winylu zamieniają się w stałe cząstki polioctanu winylu. Stabilizatorem emulsji jest alkohol poliwinylowy. Zawartość polimeru w dyspersji wynosi około 50%.

Dostępny w średniej (C), niskiej (H) i wysokiej (B) lepkości, w postaci plastyfikowanej i nieplastyfikowanej. Plastyfikatorem jest ftalan dibutylu, którego zawartość jest oznaczona w marce indeksem. W grubym PVAD, zwykle stosowanym w budownictwie, zawartość plastyfikatora jest następująca (% wag. polimeru): 5...10 (indeks 4), 10...15 (indeks 7) i 30...35 (indeks 7) indeks 20).

Należy pamiętać, że uplastyczniona dyspersja nie jest mrozoodporna i po zamrożeniu ulega nieodwracalnemu zniszczeniu wraz z osadzaniem się polimeru. Dlatego zimą plastyfikator dostarczany jest w osobnym opakowaniu. W celu plastyfikacji plastyfikator miesza się z dyspersją i pozostawia na 3...4 godziny, aby wniknął w cząstki polimeru. Nieplastyfikowana dyspersja może wytrzymać co najmniej cztery cykle zamrażania i rozmrażania w temperaturach do -40°C. Okres trwałości PVAD w temperaturze 5...20°C wynosi 6 miesięcy.

Polioctan winylu jest szeroko stosowany w budownictwie. Obecność grupy polarnej powoduje, że cząsteczki PVAD charakteryzują się dużą adhezją do powierzchni polarnych, w tym także do elementów betonowych. Wykorzystuje się go do produkcji klejów, farb dyspersyjnych i zmywalnych tapet. PVAD służy do wykonywania samopoziomujących posadzek lanych oraz do modyfikacji zapraw cementowych (zaprawy polimerowo-cementowe i beton omówione są w 14LZ). Dyspersję rozcieńczoną do stężenia 5...10% stosuje się do gruntowania powierzchni betonowych przed przyklejaniem okładzin na masy polimerowe oraz przed nałożeniem roztworów polimerocementowych.

Wadą materiałów na bazie dyspersji polioctanu winylu jest hydroliza w środowisku zasadowym z utworzeniem polialkoholu winylowego i kwasu. Ponieważ powstałe produkty hydrolizy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, materiały pęcznieją i mogą pojawiać się na nich wykwity. Tłumaczy się to obecnością w dyspersjach zauważalnej ilości rozpuszczalnego w wodzie stabilizatora oraz zdolnością samego polimeru do pęcznienia w wodzie. Ponieważ dyspersja ma odczyn lekko kwaśny (pH 4,5...6), po nałożeniu na wyroby metalowe możliwa jest korozja metalu.

Polichlorek winylu, (-СН2-СНС1-)„, jest najpowszechniejszym polimerem w budownictwie. Jest to materiał stały, bezwonny, bezbarwny lub żółtawy (podczas przetwarzania w wyniku rozkładu termicznego może nabrać jasnobrązowej barwy). Surowcem do produkcji polichlorku winylu (PVC) jest chlorek winylu (chlorek winylu), bezbarwny gaz o eterycznym zapachu i działaniu narkotycznym.

Gęstość PVC wynosi 1400 kg/m3, wytrzymałość na rozciąganie 40...60 MPa. Dzięki dużej zawartości chlorków polichlorek winylu jest niepalny i praktycznie się nie pali. Temperatura płynięcia polichlorku winylu wynosi 180...200°C, lecz już po podgrzaniu powyżej 160°C zaczyna się rozkładać z wydzieleniem chlorowodoru, co utrudnia przetwarzanie polichlorku winylu na produkty.

Polichlorek winylu dobrze łączy się z plastyfikatorami. Ułatwia to obróbkę i pozwala na produkcję tworzyw sztucznych o różnorodnych właściwościach: sztywnych blach i rur, wyprasek elastycznych, miękkich folii. Polichlorek winylu dobrze się spawa; Skleja się tylko z niektórymi rodzajami klejów, na przykład perchlorowinylowymi. Pozytywnymi cechami polichlorku winylu są wysoka odporność chemiczna, właściwości dielektryczne i niska palność.

W budownictwie polichlorek winylu wykorzystywany jest do produkcji materiałów podłogowych (różnego rodzaju linoleum, płytki PCV) oraz indywidualnych folii dekoracyjnych i tworzyw piankowych.

Perchlorowinyl to produkt chlorowania polichlorku winylu, zawierający 60...70% wagowych chloru (zamiast 56% w polichlorku winylu). Gęstość perchlorowinylu wynosi około 1500 kg/m. Charakteryzuje się bardzo dużą odpornością chemiczną na kwasy, zasady i utleniacze; trudne do spalenia. W przeciwieństwie do polichlorku winylu, perchlorowinyl jest łatwo rozpuszczalny w chlorowanych węglowodorach, acetonie, toluenie, ksylenie i innych rozpuszczalnikach. Pozytywną cechą perchlorowinylu jest jego wysoka przyczepność do metalu, betonu, drewna, skóry i polichlorku winylu. Połączenie wysokiej przyczepności i dobrej rozpuszczalności pozwala na zastosowanie perchlorowinylu w klejach i kompozycjach malarskich. Ze względu na dużą trwałość tego polimeru, do wykańczania elewacji budynków stosowane są farby perchlorowinylowe.

Poliakrylany otrzymuje się w wyniku polimeryzacji kwasów akrylowych i metakrylowych oraz ich pochodnych. Najszerzej stosowanymi poliakrylanami są polimetakrylan metylu, poliakrylan metylu, poliakrylan etylu i poliakrylan butylu. Są to bezbarwne, światłoodporne, przezroczyste polimery. Na przykład polimetakrylan metylu nazywany jest również szkłem organicznym. W porównaniu do zwykłych jest mniej kruchy i łatwy w obróbce. Produkty wykonane ze szkła organicznego charakteryzują się stosunkowo dużą wytrzymałością; wytrzymałość na ściskanie sięga 160 MPa, wytrzymałość na zginanie - 80... 140 MPa i wytrzymałość na rozciąganie do 100 MPa. Jest wyjątkowo przezroczysty i może przepuszczać do 74% promieni ultrafioletowych. Szkło organiczne wykorzystywane jest do oszklenia budynków specjalnego przeznaczenia, witryn sklepowych, szklarni, latarni w warsztatach produkcyjnych itp. Jednak wysoki koszt tego polimeru i niewystarczająca odporność na ścieranie ograniczają jego zastosowanie w budownictwie.

Polimery akrylowe znajdują szerokie zastosowanie w produkcji lakierów i farb jako dodatki do produkcji suchych mieszanek.

Kategoria K: Dobór materiałów budowlanych

Polimery termoplastyczne

Termoplastyczność polimerów wynika z liniowej struktury cząsteczek. Po podgrzaniu oddziaływanie między cząsteczkami słabnie, a polimer mięknie, zamieniając się w lepką ciecz po dalszym ogrzewaniu. Na tej właściwości opierają się różne metody formowania wyrobów termoplastycznych, a także łączenia poprzez spawanie. Praktycznie nie wszystkie tworzywa termoplastyczne można przekształcić w stan lepko-płynny poprzez proste ogrzewanie, ponieważ temperatura, w której rozpoczyna się rozkład termiczny niektórych polimerów, jest niższa niż ich temperatura płynności. Jednakże stosując różne metody technologiczne można obniżyć temperaturę płynięcia (np. wprowadzając plastyfikator) lub opóźnić początek rozkładu polimeru (poprzez wprowadzenie stabilizatora, obróbkę w atmosferze gazu obojętnego).

Liniowa struktura cząsteczek wyjaśnia także zdolność tworzyw termoplastycznych nie tylko do pęcznienia w rozpuszczalnikach, ale także do dobrego rozpuszczania się w odpowiednio dobranych rozpuszczalnikach. Rodzaj rozpuszczalnika zależy od charakteru chemicznego polimeru. Roztwory polimerów, nawet o bardzo niskich stężeniach (2...5%), charakteryzują się dość dużą lepkością, powodem tego jest duży rozmiar cząsteczek polimeru w porównaniu z cząsteczkami zwykłych substancji niskocząsteczkowych. Po odparowaniu rozpuszczalnika polimer powraca do stanu stałego. Stanowi to podstawę do stosowania roztworów termoplastycznych jako klejów i spoiw w mastyksach i zaprawach.

Do wad tworzyw termoplastycznych można zaliczyć małą odporność cieplną (zwykle nie wyższą niż 80...120°C) i twardość powierzchni, występowanie kruchości w niskich temperaturach i płynność w wysokich temperaturach oraz tendencję do starzenia się pod wpływem światła słonecznego i czynników atmosferycznych. tlen.

W budownictwie najpowszechniej stosowane są polimery termoplastyczne: polietylen, polistyren, polichlorek winylu, perchlorowinyl, polioctan winylu i polialkohol winylowy, poliizobutylen, polimery indenu-kumaronu.

Polietylen jest produktem polimeryzacji etylenu. To jeden z najpowszechniejszych polimerów – materiał w kształcie rogu, tłusty w dotyku, lekko prześwitujący, łatwy do krojenia nożem; po zapaleniu pali się i jednocześnie topi z charakterystycznym zapachem płonącej parafiny. Gęstość polietylenu wynosi 920…960 kg/m3. W zależności od masy cząsteczkowej i metody polimeryzacji polietylen topi się w temperaturze 90...130°C. W temperaturze pokojowej polietylen jest praktycznie nierozpuszczalny w żadnym rozpuszczalniku, ale pęcznieje w benzenie i chlorowanych węglowodorach; w temperaturach powyżej 70...80°C rozpuszcza się we wskazanych rozpuszczalnikach.

Polietylen charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną i jest biologicznie obojętny. Jego wytrzymałość na rozciąganie jest dość wysoka - 20...45 MPa; ale przy długotrwałym narażeniu na obciążenie większe niż 50...60% maksymalnego obciążenia polietylen zaczyna wykazywać właściwość płynności. Polietylen zachowuje elastyczność do -70°C. Można go łatwo przetwarzać na produkty i dobrze się spawa. Jego wadami są niska odporność na ciepło i twardość, palność i szybkie starzenie się pod wpływem światła słonecznego. Chronią polietylen przed starzeniem poprzez wprowadzenie do niego wypełniaczy (sadza, proszek aluminiowy) i stabilizatorów. Folie (przezroczyste i nieprzezroczyste), rury i izolacje elektryczne produkowane są z polietylenu.

Polipropylen jest polimerem podobnym składem i właściwościami do polietylenu. Różni się od tego ostatniego dużą twardością, wytrzymałością i odpornością na ciepło (temperatura topnienia około 170°). Służy do produkcji płytek elewacyjnych, blach, rur i folii.

Poliizobutylen jest gumopodobnym termoplastycznym polimerem węglowodorowym.

Polistyren jest przezroczystym, twardym polimerem o gęstości 1050…1080 kg/m3; w temperaturze pokojowej jest kruchy, a po podgrzaniu do 80...100°C mięknie. Polistyren jest dobrze rozpuszczalny w węglowodorach aromatycznych (wpływ pierścienia benzenowego zawartego w cząsteczkach polistyrenu), estrach i węglowodorach chlorowanych. Polistyren jest łatwopalny i delikatny. Aby zmniejszyć kruchość, polistyren syntetyzuje się z innymi monomerami lub łączy z kauczukami (polistyren odporny na uderzenia).

W budownictwie styropian wykorzystywany jest do produkcji materiału termoizolacyjnego - styropianu (gęstość 40...60 kg/m3), płytek elewacyjnych oraz drobnej armatury. Dobrym klejem jest roztwór styropianu w rozpuszczalnikach organicznych.

Polioctan winylu jest przezroczystym, bezbarwnym polimerem, twardym w temperaturze pokojowej, o gęstości 1190 kg/m3. Polioctan winylu rozpuszcza się w ketonach (aceton), estrach, węglowodorach chlorowanych i aromatycznych, pęcznieje w wodzie; nie rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych i terpenowych. Polioctan winylu nie jest odporny na kwasy i zasady; po podgrzaniu powyżej 130...150°C rozkłada się z wydzieleniem kwasu octowego. Pozytywną właściwością polioctanu winylu jest jego wysoka przyczepność do kamienia, szkła i drewna.

W budownictwie polioctan winylu stosuje się w postaci dyspersji polioctanu winylu (PVAD) - kremowej masy o barwie białej lub jasnokremowej, dobrze mieszającej się z wodą. Dyspersja polioctanu winylu otrzymywana jest poprzez polimeryzację ciekłego octanu winylu, który występuje w wodzie w postaci drobnych cząstek (poniżej 5 mikronów). Do stabilizacji emulsji octanu winylu stosuje się alkohol poliwinylowy. Podczas polimeryzacji kropelki octanu winylu przekształcają się w stałe cząstki polioctanu winylu, otrzymując w ten sposób dyspersję polioctanu winylu, której stabilizatorem jest ten sam alkohol poliwinylowy. Zawartość polimeru w dyspersji wynosi około 50%.

Dyspersja polioctanu winylu dostępna jest w średniej (C), niskiej (H) i wysokiej (B) lepkości, w formie uplastycznionej i nieplastyfikowanej. Plastyfikatorem jest ftalan dibutylu (indeks D), którego zawartość jest oznaczona w marce indeksem. W grubym PVAD, zwykle stosowanym w budownictwie, zawartość plastyfikatora jest następująca (% wag. polimeru): 5...10 (indeks 4), 10...15 (indeks 7) i 30...35 ( indeks 20).

Z wyglądu dyspersje uplastycznione i nieplastyfikowane są niemal identyczne. Dlatego, aby określić rodzaj dyspersji, niewielką jej ilość nanosi się na czyste szkło i pozostawia w temperaturze pokojowej do wyschnięcia. Dyspersja plastyfikowana tworzy przezroczystą elastyczną powłokę, natomiast dyspersja nieplastyfikowana tworzy kruchą, trudną do usunięcia ze szkła powłokę i kruszy się.

Należy pamiętać, że uplastyczniona dyspersja nie jest mrozoodporna i po zamrożeniu ulega nieodwracalnemu zniszczeniu wraz z osadzaniem się polimeru. Dlatego zimą plastyfikator dostarczany jest w osobnym opakowaniu. W celu plastyfikacji plastyfikator miesza się z dyspersją i pozostawia na 3...4 godziny, aby wniknął w cząstki polimeru. Nieplastyfikowana dyspersja wytrzymuje co najmniej cztery cykle zamrażania i rozmrażania w temperaturach do -40°C. Okres trwałości PVAD w temperaturze 5...20°C wynosi 6 miesięcy.

Polioctan winylu jest szeroko stosowany w budownictwie. Wykorzystuje się go do produkcji klejów, farb dyspersyjnych i zmywalnych tapet. PVAD służy do montażu samopoziomujących posadzek lanych oraz do modyfikacji zapraw cementowych. Dyspersję rozcieńczoną do stężenia 5...10% stosuje się do gruntowania powierzchni betonowych przed przyklejaniem okładzin na masy polimerowe oraz przed nałożeniem roztworów polimerocementowych.

Polimery indenu kumaronu to polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji mieszaniny kumaronu i indenu zawartej w smole węglowej i produktach pirolizy ropy naftowej. Polimer kumaroneindenu ma niską masę cząsteczkową (poniżej 3000) i w zależności od swojej wartości może być materiałem gumowatym lub twardym i kruchym. Kruchość polimerów indenu kumaronu można zmniejszyć łącząc je z kauczukami, żywicami fenolowo-formaldehydowymi i innymi polimerami. Polimery te dobrze rozpuszczają się w benzenie, terpentynie, acetonie, olejach roślinnych i mineralnych. Polimery kumaroneindenu w postaci stopionej lub rozpuszczonej dobrze zwilżają inne materiały, a po stwardnieniu zachowują przyczepność do materiału, na który zostały nałożone. W budownictwie wykonuje się z nich (zmieszane z azbestem) płytki podłogowe, farby i lakiery oraz masy klejące.

Polichlorek winylu, najpopularniejszy polimer w budownictwie, to materiał stały, bezwonny, pozbawiony smaku, bezbarwny lub żółtawy (w wyniku obróbki termicznej może nabrać jasnobrązowej barwy). Gęstość polichlorku winylu 1400 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie 40...60 MPa. Temperatura płynięcia polichlorku winylu wynosi 180...200°C, lecz już po podgrzaniu powyżej 160°C jego struktura zaczyna się zapadać wraz z wydzielaniem się HC1. Ta okoliczność utrudnia przetwarzanie polichlorku winylu na produkty.

Polichlorek winylu dobrze łączy się z plastyfikatorami. Ułatwia to obróbkę i pozwala na produkcję tworzyw sztucznych o różnorodnych właściwościach: sztywnych blach i rur, wyprasek elastycznych, miękkich folii. Polichlorek winylu dobrze się spawa; Skleja się tylko z niektórymi rodzajami klejów, na przykład perchlorowinylowymi. Pozytywnymi cechami polichlorku winylu są wysoka odporność chemiczna, właściwości dielektryczne i niska palność.

Perchlorowinyl jest produktem chlorowania polichlorku winylu, zawierającym 60...70% (wagowo) chloru, zamiast 56% polichlorku winylu. Gęstość perchlorowinylu wynosi około 1500 kg/m3. Charakteryzuje się bardzo dużą odpornością chemiczną (na kwasy, zasady, utleniacze); trudne do spalenia. W przeciwieństwie do polichlorku winylu, perchlorowinyl łatwo rozpuszcza się w chlorowanych węglowodorach, acetonie, octanie etylu, toluenie, ksylenie i innych rozpuszczalnikach. Pozytywną cechą perchlorowinylu jest jego wysoka przyczepność do metalu, betonu, drewna, skóry i polichlorku winylu. Połączenie wysokiej przyczepności i dobrej rozpuszczalności pozwala na zastosowanie perchlorowinylu w klejach i kompozycjach malarskich. Ze względu na dużą trwałość tego polimeru, do wykańczania elewacji budynków stosowane są farby perchlorowinylowe.

- Polimery termoplastyczne

Jednak w praktyce nie wszystkie tworzywa termoplastyczne można tak łatwo przenieść do stanu lepko-płynnego, ponieważ temperatura początku rozkładu termicznego niektórych polimerów jest niższa niż temperatura ich płynności (polichlorek winylu, fluoroplasty itp.). W tym przypadku stosuje się różne metody technologiczne, które obniżają temperaturę płynięcia (np. poprzez wprowadzenie plastyfikatorów) lub opóźniają degradację termiczną (poprzez wprowadzenie stabilizatorów, obróbkę w środowisku gazu obojętnego).

Liniowa struktura cząsteczek wyjaśnia także zdolność tworzyw termoplastycznych nie tylko do pęcznienia, ale także dobrego rozpuszczania się w odpowiednio dobranych rozpuszczalnikach. Rodzaj rozpuszczalnika zależy od charakteru chemicznego polimeru. Roztwory polimerów, nawet o bardzo niskich stężeniach (2...5%), charakteryzują się dość dużą lepkością, powodem tego jest duży rozmiar cząsteczek polimeru w porównaniu z cząsteczkami zwykłych substancji niskocząsteczkowych. Po usunięciu drenażu polimeo ponownie wraca do normalnego stanu.

Na to na podstawie zastosowanie roztworów termoplastycznych jako lakierów, farb, klejów i spoiw w mastyksach i roztworach polimerowych.

Wadami tworzyw termoplastycznych są niska odporność cieplna (zwykle nie wyższa niż 80... 120°C), mała twardość powierzchniowa, kruchość w niskich temperaturach i płynność w wysokich temperaturach oraz skłonność do starzenia pod wpływem światła słonecznego i tlenu atmosferycznego.

Oprócz polimerów otrzymanych z pojedynczego monomeru syntetyzują kopolimery- produkty otrzymane w wyniku wspólnej polimeryzacji (kopolimeryzacji) dwóch lub więcej monomerów. W tym przypadku powstają materiały o nowym zestawie właściwości. W ten sposób octan winylu polimeryzuje się razem z chlorkiem winylu, uzyskując kopolimer, który jest mocniejszy i bardziej wodoodporny niż polioctan winylu, ale zachowuje swoje wysokie właściwości adhezyjne. Na bazie monomerów akrylowych wytwarzana jest szeroka gama kopolimerów.

Polietylen- produkt polimeryzacji etylenu. To jeden z najpowszechniejszych polimerów – materiał w kształcie rogu, tłusty w dotyku, lekko prześwitujący, łatwy do krojenia nożem; po zapaleniu pali się i jednocześnie topi z charakterystycznym zapachem płonącej parafiny. Gęstość polietylenu wynosi 920...960 kg/m3. W zależności od masy cząsteczkowej i metody polimeryzacji polietylen topi się w temperaturze 90...130 ° C. W temperaturze pokojowej polietylen jest praktycznie nierozpuszczalny w żadnym rozpuszczalniku, ale pęcznieje w benzenie i chlorowanych węglowodorach; w temperaturach powyżej 70...80°C rozpuszcza się we wskazanych rozpuszczalnikach.

Polietylen charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną i jest biologicznie obojętny. Jego wytrzymałość na rozciąganie jest dość wysoka - 20...45 MPa; ale przy długotrwałym narażeniu na obciążenie większe niż 50...60% maksymalnego obciążenia polietylen zaczyna wykazywać właściwość płynności. Polietylen zachowuje elastyczność do -70°C. Można go łatwo przetwarzać na produkty i dobrze się zgrzewa. Jego wadami są niska odporność na ciepło i twardość, palność i szybkie starzenie się pod wpływem światła słonecznego. Chronią polietylen przed starzeniem poprzez wprowadzenie do niego wypełniaczy (sadza, proszek aluminiowy) i stabilizatorów.

Folie (przezroczyste i nieprzezroczyste), rury i izolacje elektryczne wykonane są z polietylenu; Spieniony polietylen w postaci arkuszy i rur służy do izolacji cieplnej i akustycznej oraz jako uszczelki (patrz § 16.4).

Polipropylen- polimer podobny składem do polietylenu. Podczas syntezy polipropylenu powstaje kilka polimerów o różnej budowie: izotaktyczna, ataktyczna i syndiotaktyczna.

Głównie używane polipropylen izotaktyczny. Różni się od polietylenu większą twardością, wytrzymałością i odpornością na ciepło (temperatura mięknienia wynosi około 170° C), ale przejście w stan kruchy następuje już w temperaturze -10...20° C. Gęstość polipropylenu wynosi 920... 930 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie 25...30 MPa. Polipropylen ma prawie takie same cele jak polietylen, ale produkty z niego wykonane są sztywniejsze i bardziej odporne na wymiary.

Ataktyczny polipropylen(APP) otrzymuje się podczas syntezy polipropylenu jako nieuniknione zanieczyszczenie, ale można go łatwo oddzielić od izotaktycznego polipropylenu metodą ekstrakcji (rozpuszczenie w rozpuszczalnikach węglowodorowych). APP jest miękkim, elastycznym wyrobem o gęstości 840...845 kg/m 3 i temperaturze mięknienia 30...80° C. APP stosowany jest jako modyfikator składów bitumicznych w pokryciach dachowych (patrz § 18.2).

Poliizobutylen- gumopodobny polimer termoplastyczny, szczegółowo opisany w § 9 ust.5.

Polistyren(noliwinylobenzen) – przezroczysty, twardy polimer o gęstości 1050...1080 kg/m 3; w temperaturze pokojowej jest twardy i kruchy, a po podgrzaniu do 800...1000°C mięknie. Wytrzymałość na rozciąganie (w 20°C) 35...50 MPa. Polistyren jest dobrze rozpuszczalny w węglowodorach aromatycznych (wpływ pierścienia benzenowego zawartego w cząsteczkach polistyrenu), estrach i węglowodorach chlorowanych. Polistyren jest łatwopalny i delikatny. Aby zmniejszyć kruchość, polistyren syntetyzuje się z innymi monomerami lub łączy z kauczukami (polistyren odporny na uderzenia).

W budownictwie styropian wykorzystuje się do produkcji materiału termoizolacyjnego - styropianu (gęstość 10...50 kg/m 3), płytek elewacyjnych i drobnej armatury. Dobrym klejem jest roztwór styropianu w rozpuszczalnikach organicznych.

Polioctan winylu- przezroczysty, bezbarwny polimer, twardy w temperaturze pokojowej, o gęstości 1190 kg/m 3. Polioctan winylu rozpuszcza się w ketonach (aceton), estrach, węglowodorach chlorowanych i aromatycznych, pęcznieje w wodzie; nie rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych i terpenowych. Polioctan winylu nie jest odporny na kwasy i zasady; po podgrzaniu powyżej 130..., 150°C rozkłada się z wydzieleniem kwasu octowego. Pozytywną właściwością polioctanu winylu jest jego wysoka przyczepność do materiałów kamiennych, szkła i drewna.

Dyspersja polioctanu winylu dostępna jest w średniej (C), niskiej (H) i wysokiej (B) lepkości, w formie uplastycznionej i nieplastyfikowanej. Plastyfikatorem jest ftalan dibutylu, którego zawartość jest oznaczona w marce indeksem. W grubym PVAD, zwykle stosowanym w budownictwie, zawartość plastyfikatora jest następująca (% wag. polimeru): 5...10 (indeks 4), 10...15 (indeks 7) i 30...35 ( indeks 20).

Należy pamiętać, że uplastyczniona dyspersja nie jest mrozoodporna i po zamrożeniu ulega nieodwracalnemu zniszczeniu wraz z osadzaniem się polimeru. Dlatego zimą plastyfikator dostarczany jest w osobnym opakowaniu. W celu plastyfikacji plastyfikator miesza się z dyspersją i pozostawia na 3...4 godziny, aby wniknął w cząstki polimeru. Nieplastyfikowana dyspersja wytrzymuje co najmniej cztery cykle zamrażania-rozmrażania w temperaturach do -40°C. Okres trwałości PVAD w temperaturach 5...20°C wynosi 6 miesięcy.

Polioctan winylu jest szeroko stosowany w budownictwie. Wykorzystuje się go do produkcji klejów, farb dyspersyjnych i zmywalnych tapet. PVAD służy do wykonywania samopoziomujących posadzek lanych oraz do modyfikacji zapraw cementowych (zapraw polimerowo-cementowych i betonu - patrz § 12.8). Dyspersję rozcieńczoną do stężenia 5...10% stosuje się do gruntowania powierzchni betonowych przed klejeniem okładzin na mastyksach polimerowych oraz przed nałożeniem roztworów polimerowo-cementowych.

Chlorek winylu- najpopularniejszy polimer w budownictwie - jest materiałem stałym, bezwonnym i pozbawionym smaku,

bezbarwny lub żółtawy (podczas przetwarzania w wyniku zniszczenia termicznego może nabrać koloru jasnobrązowego). Gęstość polichlorku winylu 1400 kg/m3; wytrzymałość na rozciąganie 40...60 MPa. Temperatura płynięcia polichlorku winylu wynosi 180...200°C, lecz już po podgrzaniu powyżej 160°C zaczyna się rozkładać z wydzielaniem HC1. Ta okoliczność utrudnia przetwarzanie polichlorku winylu na produkty.

Polichlorek winylu dobrze łączy się z plastyfikatorami. Ułatwia to obróbkę i pozwala na produkcję tworzyw sztucznych o różnorodnych właściwościach: sztywnych blach i rur, wyprasek elastycznych, miękkich folii. Polichlorek winylu dobrze się spawa; Skleja się tylko z niektórymi rodzajami klejów, na przykład perchlorowinylowymi. Pozytywnymi cechami polichlorku winylu są wysoka odporność chemiczna, właściwości dielektryczne i niska palność.

Perchlorowinyl- produkt chlorowania polichlorku winylu, zawierający 60...70% (wagowo) chloru, zamiast 56% polichlorku winylu. Gęstość perchlorowinylu wynosi około 1500 kg/m3. Charakteryzuje się bardzo dużą odpornością chemiczną (na kwasy, zasady, utleniacze); trudne do spalenia. W przeciwieństwie do polichlorku winylu, perchlorowinyl łatwo rozpuszcza się w chlorowanych węglowodorach, acetonie, octanie etylu, toluenie, ksylenie i innych rozpuszczalnikach. Pozytywną cechą perchlorowinylu jest jego wysoka przyczepność do metalu, betonu, drewna, skóry i polichlorku winylu. Połączenie wysokiej przyczepności i dobrej rozpuszczalności pozwala na zastosowanie perchlorowinylu w klejach i kompozycjach malarskich. Ze względu na wysoką odporność tego polimeru do wykańczania elewacji budynków stosuje się farby perchlorowinylowe (patrz § 18.2 i 18.5).

Polimery kumarioindenowe- polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji mieszaniny kumaronu i indenu zawartej w smole węglowej i produktach pirolizy oleju. Polimer kumaroneindenu ma niską masę cząsteczkową (poniżej 3000) i w zależności od swojej wartości może być materiałem gumowatym lub twardym i kruchym. Kruchość polimerów indenu kumaronu można zmniejszyć łącząc je z kauczukami, żywicami fenolowo-formaldehydowymi i innymi

moje polimery. Polimery te dobrze rozpuszczają się w benzenie, terpentynie, acetonie, olejach roślinnych i mineralnych. Polimery kumaronu indenu w postaci stopionej lub rozpuszczonej dobrze zwilżają inne materiały, a po stwardnieniu zachowują przyczepność do materiału, na który zostały nałożone.Wytwarza się z nich płytki podłogowe, farby i lakiery oraz masy klejące.

9.4. POLIMERY TERMOutwardzalne

Cząsteczki polimerów termoutwardzalnych przed utwardzeniem mają budowę liniową, taką samą jak cząsteczki polimerów termoplastycznych, jednak wielkość cząsteczek polimerów termoutwardzalnych jest znacznie mniejsza niż tworzyw termoplastycznych (jak już wspomniano, takie produkty nazywane są oligomerami).

W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych, których cząsteczki są chemicznie obojętne i nie mogą się ze sobą wiązać, cząsteczki termoutwardzalnych oligomerów są chemicznie aktywne. Zawierają one wiązania podwójne (nienasycone) lub grupy aktywne chemicznie. Dlatego w określonych warunkach (po podgrzaniu, napromieniowaniu lub dodaniu utwardzaczy) cząsteczki termoutwardzalnych oligomerów łączą się ze sobą, tworząc ciągłą przestrzenną sieć, jak jedna gigantyczna makrocząsteczka.

Po utwardzeniu właściwości polimerów zmieniają się znacząco: przestają mięknąć po podgrzaniu, nie rozpuszczają się, a jedynie pęcznieją w rozpuszczalnikach, stają się trwalsze, twarde i żaroodporne.

Do polimerów termoutwardzalnych stosowanych w budownictwie należą fenol, mocznik, poliester, żywica epoksydowa i poliuretan.

Polimery fenolowe- pierwsze polimery syntetyczne, których produkcję rozpoczęto na początku XX wieku.

Najpopularniejszym polimerem tej klasy są polimery fenolowo-formaldehydowe. Otrzymuje się je w wyniku polikondensacji fenolu i formaldehydu. Cechą charakterystyczną tych polimerów jest ich brązowa barwa. W zależności od proporcji surowców można syntetyzować żywice oligomerowe nowolaku i rezolu.

Żywice nowolakowe utwardzają się dopiero po dodaniu substancji utwardzających (np. heksaminy), a bez nich zachowują się jak polimery termoplastyczne (topią się po podgrzaniu i twardnieją po ochłodzeniu).

Żywice rezolowe zdolny do utwardzania po podgrzaniu bez dodawania utwardzaczy. Najpierw topią się, następnie w stanie stopionym zaczynają gęstnieć i stopniowo nieodwracalnie przekształcają się w stan stały.

Przed utwardzeniem żywice fenolowo-maldehydowe są dobrze rozpuszczalne w alkoholach, acetonie i innych rozpuszczalnikach. Polimery fenolformidowe charakteryzują się dobrą przyczepnością do tkanin, drewna i innych materiałów oraz są kompatybilne z wypełniaczami. Utwardzone polimery mają doskonałą odporność na suche chemikalia; są mocne, ale kruche. Aby zwiększyć elastyczność i poprawić właściwości adhezyjne, modyfikuje się je innymi polimerami. Przykładowo, łącząc żywicę fenolowo-formaldehydową typu rezolowego z poliwinylobutyralem, otrzymuje się wodoodporne i trwałe kleje typu BF (BF-2, BF-3, BF-6). Takie kleje mogą łączyć materiały w normalnych temperaturach, ale po utwardzeniu na gorąco mają większą wytrzymałość.

Żywice rezorcynowo-aldehydowe mają podobne właściwości do żywic fenolowo-formaldehydowych. Ponieważ rezorcynol jest znacznie bardziej aktywny niż fenol, utwardzanie żywic rezorcynowo-formaldehydowych może zachodzić bez ogrzewania. Dlatego żywice rezorcynowe wykorzystuje się do produkcji szpachli, mastyksów i klejów utwardzanych na zimno. Twardość, odporność cieplna i chemiczna polimerów rezorcynowo-formaldehydowych jest wyższa niż polimerów fenolowo-formaldehydowych.

Polimery fenolowe są toksyczne w stanie nieutwardzonym, dlatego podczas pracy z nimi należy przestrzegać środków bezpieczeństwa.

Polimery mocznika- produkty polikondensacji mocznika i jego pochodnych z formaldehydem; obejmują one polimery mocznikowo-formaldehydowe i melaminowo-formaldehydowe. Polimery mocznikowe pod względem właściwości mają wiele wspólnego z polimerami fenoloformaldehydowymi. Cechą polimerów mocznikowych jest ich bezbarwność, odporność na światło, bezwonność i mniejsza toksyczność.

Polimery mocznikowo-formaldehydowe są jednymi z najtańszych polimerów, ze względu na ich dostępność i łatwość syntezy. W budownictwie polimery mocznikowo-formaldehydowe są szeroko stosowane jako spoiwa polimerowe. Do tych celów stosuje się głównie wodne roztwory żywic mocznikowo-formaldehydowych. Żywice utwardza się za pomocą utwardzaczy kwasowych w normalnych temperaturach lub przez ogrzewanie.

Wadą polimerów mocznikowo-formaldehydowych jest duży skurcz podczas utwardzania i niewystarczająca wodoodporność utwardzonego polimeru. Aby uzyskać materiały bardziej wodoodporne, polimery mocznikowo-formaldehydowe modyfikuje się wyższymi alkoholami, tworząc polimery estryfikowane, które są rozpuszczalne w alkoholach.

Większość stosowanych polimerów mocznikowo-formaldehydowych

do klejenia drewna i produkcji płyt wiórowych.

Polimerów melaminowo-formaldehydowych jest więcej

drogie, ponieważ do ich syntezy wykorzystuje się droższe surowce -

melamina. W stanie utwardzonym mają lepsze właściwości niż polimery mocznikowo-formaldehydowe. Charakteryzują się wysoka twardość i wodoodporność. Często stosuje się mieszane polimery mocznikowo-melaminowo-formaldehydowe.

Polimery melaminowo-formaldehydowe służą do produkcji klejów do klejenia drewna i papieru. Przykładem materiału produkowanego z użyciem takich klejów jest dekoracyjny papier laminowany, który ma gładką, twardą powierzchnię o dość dużej odporności termicznej oraz laminowane wykładziny podłogowe (laminat).

Duża ilość polimerów mocznikowych, po odpowiedniej modyfikacji, wykorzystywana jest do produkcji wysokiej jakości lakierów i farb, np. do malowania samochodów.

Nienasycone poliestry- produkty oligomeryczne w postaci lepkich cieczy, które po wprowadzeniu utwardzaczy mogą przejść w stan stały. W budownictwie stosuje się dwa rodzaje żywic poliestrowych: maleiniany poliestrów i akrylany poliestrów.

Żywice maleinianowe poliestru są roztworem liniowego nienasyconego, tj. sieciowalnego poliestru w styrenie. Jeśli do tej żywicy wprowadzi się parę inicjującą: inicjator nadtlenkowy (np. hyperiz) i przyspieszacz rozkładu nadtlenku (np. naftenian kobaltu), to rozkładający się nadtlenek inicjuje aktywność chemiczną styrenu i sieciuje poliester cząsteczki wzdłuż wiązań nienasyconych w sieć przestrzenną. W tym przypadku płynna żywica zamienia się w solidny, trwały materiał. Zwykle stosunek żywicy, inicjatora i przyspieszacza wynosi 100:3:8. W temperaturze 20°C proces utwardzania trwa 20...60 godzin, jednak żywica traci płynność (żele) już po 0,5...2 godzinach.

Poliestrowe akrylany są żywicami oligomerycznymi, ale nie zawierają styrenu i są utwardzane utwardzaczami nadtlenkowymi w połączeniu z przyspieszaczami.

Polimery poliestrowe po utwardzeniu charakteryzują się dużą wytrzymałością i odpornością chemiczną. Aby zmniejszyć kruchość i uzyskać materiały konstrukcyjne o wysokiej wytrzymałości, wzmacnia się je włóknem szklanym. Takie materiały nazywane są włókno szklane.

W pracach wykończeniowych budynków żywice poliestrowe stosuje się do budowy samopoziomujących posadzek bezspoinowych, produkcji szpachlówek i szpachlówek. Do lakierowania i polerowania powierzchni drewna wykorzystuje się dużą liczbę żywic poliestrowych.

Polimery epoksydowe- duża grupa produktów oligomerycznych (od cieczy o niskiej lepkości po żywice stałe), nazwana tak od grup epoksydowych wchodzących w skład cząsteczki oligomeru. Na tych grupach epoksydowych można sieciować liniowe cząsteczki żywic oligomerycznych za pomocą utwardzaczy, głównie związków aminowych (na przykład polietylenopoliamina PEPA). Ze względu na wysoki

Polimery epoksydowe ze względu na swoje właściwości użytkowe znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki.

Cechami charakterystycznymi polimerów epoksydowych jest wysoka przyczepność do większości materiałów, uniwersalna odporność chemiczna, wodoodporność i wodoodporność. Wytrzymałość utwardzonych żywic epoksydowych jest wysoka - do 100...150 MPa.

W budownictwie coraz częściej stosuje się żywice epoksydowe marek ED-16 i ED-20, które są żółtymi cieczami o różnej lepkości. Po wprowadzeniu utwardzacza, już w normalnej temperaturze, żywica żeluje po 2...4 godzinach, a nieodwracalnie twardnieje po 8...12 godzinach. Ogrzewanie przyspiesza utwardzanie i zwiększa stopień utwardzenia. Pozytywną cechą żywic epoksydowych jest ich niski skurcz podczas utwardzania, co zwiększa wytrzymałość i odporność na pękanie wyrobów na ich bazie. Aby zwiększyć elastyczność, do żywic można dodać plastyfikatory.

Polimery epoksydowe stosowane są do budowy samopoziomujących posadzek bez szwu o wysokiej odporności na zużycie i chemikalia, do produkcji klejów konstrukcyjnych do budownictwa (do klejenia i naprawy konstrukcji betonowych i metalowych), a także znajdują zastosowanie w farbach i masach szpachlowych, w uszczelniaczach i specjalne rozwiązania polimerowe.

Polimery poliuretanowe w głównym łańcuchu makrocząsteczka zawiera grupę uretanową (- HN - CO - O -). Produkcja przemysłowa poliuretanów z każdym rokiem wzrasta ze względu na szeroką gamę polimerów poliuretanowych o cennych właściwościach. Poliuretany charakteryzują się dużą wytrzymałością i bardzo dużą odpornością na ścieranie. Dlatego wykorzystuje się je do produkcji opon, taśm przenośnikowych, podeszew butów, wykładzin podłogowych budynków użyteczności publicznej, przemysłowych oraz obiektów sportowych. Duża ilość poliuretanów wykorzystywana jest do produkcji tworzyw piankowych, materiałów elastycznych (guma piankowa) oraz sztywnych pianek konstrukcyjnych. Jedną z najciekawszych odmian pianek poliuretanowych są pianki poliuretanowe nakładane metodą natryskową: na izolowaną powierzchnię z rozpylacza natryskiwana jest płynna żywica poliuretanowa, na której poliuretan spienia się i twardnieje w ciągu 10...30 s. Utwardzaczem jednego rodzaju żywicy poliuretanowej jest woda, dlatego mokre powierzchnie można również pokrywać lakierami na bazie tych żywic.

Podczas pracy z oligomerycznymi produktami poliuretanowymi, zwłaszcza fenolowymi, należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa, gdyż produkty te działają drażniąco na skórę i błony śluzowe, a także są silnymi alergenami. Miejsca pracy muszą mieć dobrą wentylację, a pracownicy muszą być wyposażeni w środki ochrony indywidualnej (rękawice, okulary, maski oddechowe).