Термопласти. Термопластичність, термореактивність, три стани полімерів

Будь-який полімер (або пластмас) можна класифікувати на 2 групи – реактопластичні (реактопласти) та термопластичні (термопласти) полімери.

Відмінність полягає в тому, як той чи інший полімер поводиться при нагріванні. Термопласти під впливом високих температур мають здатність багаторазово переходити у в'язкотекучий (пластичний) стан і знову затвердіти при зниженні температури. Реактопласти ж під впливом високих температур набувають зшитої структури макромолекул, це незворотний процес. При наступному нагріванні реактопластичні полімери руйнуються, не переходячи в пластичний стан.

Як наслідок, способи та технології переробки реактопластичних та термопластичних полімерів сильно відрізняються. Так термопласти переробляють переважно литтям під тиском, відцентровим литтям, екструзією, видуванням, вакуумним та пневматичним формуванням, штампуванням. У той час як до реактопластів застосовуються технології прямого (компресійного) пресування, ливарного та штранг-пресування.

Розберемося докладніше у термінології, класифікації та прикладах.

Термопласти

Термопластами (також звані термопластичними полімерами термопластиками, термопласт-полімерами, пластмасами, thermoplast, thermoplastic), кажучи науковою мовою, називають полімери, здатні багаторазово перетворюватися при нагріванні у високоеластичний або в'язкотекучий стан і в цій фазі переробляються в цій фазі. По завершенню виготовлення виробу вони мають можливість повторної переробки, що особливо важливо при утилізації полімерних відходів.

До термопластів відносять поліетилен, поліметилметакрилат, поліпропілен, поліетилентерефталат, полівінілхлорид, полікарбонат, політетрафторетилен, політрифторхлоретилен, поліізобутилен, полістирол, поліамід, поліімід та інші полімери.

Такі властивості зумовлені структурою макромолекул та їх взаємодією. Так термопластам властиві лінійні та розгалужені структури макромолекул, а також відсутність тривимірних пошитих структур. У цьому групи макромолекул можуть утворювати як аморфні, і аморфно-кристалические структури. Макромолекули пов'язані один з одним, як правило, лише фізично, і енергія обриву таких зв'язків невисока, набагато нижча за енергію обриву зв'язків на хімічному рівні в макромолекулі. Саме цим і зумовлений перехід термопластів у пластичний стан без деструкції макромолекул.

Однак існують деякі полімери з лінійною структурою макромолекул, але термопластичні не є, так як температура їх деструкції нижче температури плинності. Яскравим прикладом є целюлоза.

Найчастіше термопласти нерозчинні у воді (малогігроскопічні), є горючими, стійкими до лужних та кислотних середовищ, є діелектриками. Термопластичні полімери класифікують на неполярні та полярні по тому, як вони поводяться при накладенні електричних полів.

Термопласти бувають наповненими чи однорідними. Однорідні термопласти також називають смолами, які, своєю чергою, поділяють на природні і синтетичні. Наповнювачі значно змінюють експлуатаційні і технологічні властивості термопластів. Широке застосування отримали склопластики (полімери, наповнені скловолокном), вуглепластики (полімери, наповнені вуглеволокном), а також спеціальні пластики (полімери, наповнені різноманітними добавками – антипіренами, електропровідними та антифрикційними добавками, антистатиками, зносостійкими добавками тощо).

Реактопласти

Реактопластами (також звані, реактопластиками, термореактивними пластмасами, реактопластичними полімерами, дуропластами, реактопласт-полімерами, thermoset), кажучи науковою мовою, називають полімерні матеріали, які при формуванні в кінцеві вироби проходять незворотну хімічну реакцію в результаті якої утворюється неплавкий та нерозчинний полімер. По завершенню затвердіння виробу більше немає можливості вторинної переробки, а при нагріванні матеріал стає пластичним, лише деструктує чи займається.

За видом застосовуваних основ реактопластичні полімери ділять на фенопласти (основа - фенолформальдегідні смоли), імідопласти (основа - олігоіміди), епоксипласти (основа - епоксидні смоли), ефіропласти (основа - акрилові олігомери) ы ) та ін.

Часто реактопластмаси у виробах є не чистими полімерами (т.к. високі усадкові процеси), а наповненими (композитними). Так зазвичай вони містять такі наповнювачі як скловолокно та інші волокнисті наповнювачі, сажу, крейду, целюлозу, деревне борошно, кварцовий пісок та ін.

Термореактивні матеріали за рахунок зшитої тривимірної структури, як правило, мають більш високі показники твердості, крихкості та пружності, нижчим коефіцієнтом теплового розширення, ніж термопластичні матеріали, мають стійкість до органічних розчинників і слабких кислотних і лужних середовищ. На відміну від термопластів, найчастіше, можуть експлуатуватися за більш високих температур . Однак процеси переробки дещо складніші і вимагають дотримання тимчасових проміжків і температур, за межами яких можуть статися незворотні реакції і, як наслідок, одержання шлюбу виробів.

ППУ – термопласт чи реактопласт?

Відповідь на запитання не така проста, як може здатися. Строго кажучи, двокомпонентний поліуретан є реактопластом, оскільки поліефірний компонент отверждается ізоціанатним компонентом (рідше використовуються інші затверджувачі) з утворенням макромолекулярних структур (реакція поліприєднання). Те саме справедливо і для газонаповнених поліуретанів (пінополіуретанів або, простіше кажучи, ППУ), що затверджуються ізоціанатним компонентом, з тією різницею, що в полімерну структуру укладені бульбашки газу. Залежно від функціональності компонентів, ступеня зшивки та середньої довжини макромолекул ми можемо отримувати еластичні, інтегральні чи жорсткі ППУ. Такий реактопластиковий ППУ при підвищених температурах обвуглюється і деструктує, минаючи високоеластичний стан.

Однак ще у далеких 60-х роках минулого століття американські дослідники вперше отримали термопластичний поліуретан. Пізніше вдалося зробити його газонаповненим, тобто. отримати термопластичний пінополіуретан. Основним сировинним компонентом є прості і складні поліефіри, поліефіри вугільної кислоти, аліфатичний ізоціанат. Як правило, термопластичні поліуретани (ТПУ) є однокомпонентними. Залежно від використовуваного компонента змінюються властивості кінцевих продуктів.

ТПУ поєднує в собі властивості міцності жорстких пластиків і високоеластичні властивості каучуків в широкому діапазоні температур. При малій масі ТПУ витримує високі фізично-механічні навантаження і протистоїть різноманітним видам впливів - стирання, негативним температурам, жирам, маслам і розчинникам. Не схильний до впливу мікроорганізмів. Має здатність шумо- та віброгасіння, забарвлюється у різні кольори.

Завдяки вдалому поєднанню властивостей та можливості ці властивості варіювати у широкому діапазоні, термопластичний поліуретан став гарним замінником ряду пластиків, гум та навіть металів, і сьогодні широко використовується у багатьох промислових галузях. Так цей полімер використовується для виробництва підошв взуття, ізоляція силових кабелів, шлангів високого тиску, шин, ущільнювачів, футерувальних плівок і листів, амортизаційних опор, декоративних елементів в автомобілебудуванні, роликів на скейтбордах і т.д.

ТПУ переробляються литтям під тиском та екструзією.

Додатково на цю тему дивіться:

Вконтакте

Термопластичними називають полімери, здатні багаторазово розм'якшуватися при нагріванні та затвердіти при охолодженні. Ці та багато інших властивостей термопластичних полімерів пояснюються лінійною будовою їх макромолекул. При нагріванні взаємодія між молекулами слабшає і вони можуть зрушуватися одна щодо іншої (як це відбувається з частинками вологої глини), полімер розм'якшується, перетворюючись при подальшому нагріванні в'язку рідину. На цій властивості базуються різні способи формування виробів з термопластів, а також з'єднання їх зварюванням. Однак на практиці не всі термопласти так просто можна перевести розкладання деяких полімерів нижче температури їх плинності (полівінілхлориду, фторпластів та ін). У такому випадку використовують різні технологічні прийоми, що знижують температуру плинності (наприклад, вводячи пластифікатори) або затримують термодеструкцію (введенням стабілізаторів, переробкою в інертному середовищі газу).

Лінійною будовою молекул пояснюється також здатність термопластів не лише набухати, а й добре розчинятися у правильно підібраних розчинниках. Тип розчинника залежить від хімічної полімеру природи. Розчини полімерів, навіть дуже невеликої концентрації (2...5 %), відрізняються досить високою в'язкістю, причиною цього є великі розміри полімерних молекул у порівнянні з звичайними молекулами низькомолекулярних речовин. Після випаровування розчинника полімер знову перетворюється на твердий стан.

На цьому засновано використання розчинів термопластів як лаків, фарб, клеїв і в'яжучого компонента в мастиках і полімер - розчинах.

До недоліків термопластів відносяться низькі теплостійкість (зазвичай не вище 80...120° С), низька поверхнева твердість, крихкість при знижених температурах і плинність при високих, схильність до старіння під дією сонячних променів та кисню повітря.

Найбільше застосування у будівництві мають такі термопластичні полімери: поліетилен, поліпропілен, полістирол, полівінілхлорид, перхлорвініл, полівінілацетат та полівініловий спирт, поліізобутилен, поліакрилати.

Крім полімерів, одержуваних з одного мономеру, синтезують сополімери - продукти, одержувані спільною полімеризацією (з полімеризацією) двох і більше мономерів. У разі утворюються матеріали з новим комплексом властивостей. Так, вініл ацетат полімеризують спільно з вінілхлоридом для отримання кополімеру більш міцного і водостійкого, ніж полівінілацетат, але зберігає його високі адгезійні властивості. Широкий спектр кополімерів випускають на базі акрилових мономерів,

Поліетилен – продукт полімеризації етилену. Це один з найбільш поширених полімерів - рогоподібний, жирний на дотик, матеріал, що злегка просвічується, легко ріжеться ножем; при підпалюванні горить і одночасно плавиться з характерним запахом парафіну, що горить. Щільність поліетилену 920...960 кг/м3. У залежності - . мости від молекулярної маси та способу полімеризації поліетилен плавиться при 90...130° С. При кімнатній температурі поліетилен практично не розчиняється в жодному з розчинників, але набухає в бензолі та хлорованих вуглеводнях; при температурі вище

70.. .80° З він розчиняється у зазначених розчинниках.

Поліетилен має високу хімічну стійкість, біологічно інертен. Міцність при розтягуванні в нього досить висока - 20...45 МПа; Проте за тривалому дії навантаження, що становить понад 50...60 % граничної, у поліетилену починає проявлятися /властивість плинності. Поліетилен зберігає еластичність до - 70 ° С. . Він легко переробляється у вироби та добре зварюється. Його недоліки - низькі теплостійкість і твердість, горючість і швидке старіння під дією сонячного світла. Захищають поліетилен від старіння, вводячи в нього наповнювачі (сажу, алюмінієву пудру) і стабілізатори.

I З поліетилену роблять плівки (прозорі та непрозорі), труби, електроізоляцію; спінений поліетилен у вигляді листів і труб і використовується для цілей тепло - і звукоізоляції і як гермети - : зуючих прокладок (див. § 16.4).

Поліпропілен – полімер, за складом близький до поліетилену. При синтезі поліпропілену утворюється кілька різних за будовою полімерів: ізотактичний, атактичний та синдіотактичний.

В основному застосовується ізотактичний поліпропілен. Він відрізняється від поліетилену більшою твердістю, міцністю і теплостійкістю (температура розм'якшення близько 170 ° С), але перехід у крихкий стан відбувається вже при мінус 10 ... 20 ° С. Щільність поліпропілену 920 ... 930 кг / м3; міцність при розтягуванні 25...30 МПа. Застосовують поліпропілен практично для тих же цілей, що і поліетилен, але вироби з нього жорсткіші і формостійкі.

Атактичний поліпропілен (АПП) виходить при синтезі полі

пропілену як неминуча домішка, але легко відокремлюється від ізотактичного поліпропілену екстракцією (розчиненням у вуглеводневих розчинниках). АПП - м'який еластичний продукт щільністю

840.. .845 кг/м3 з температурою розм'якшення 30...80° С. Застосовують АПП як модифікатор бітумних композицій у покрівельних матеріалах (див. § 18.2).

Поліізобутилен - каучукоподібний термопластичний полімер, детально описаний § 9.5.

Полістирол (полівінілбензол) - прозорий жорсткий полімер щільністю 1050...1080 кг/м3; при кімнатній температурі жорсткий і тендітний, а при нагріванні до 800 ... 1000 ° С розм'якшується. Міцність при розтягуванні (при 20 ° С) 35 ... 50 МПа. Полістирол добре розчиняється в ароматичних вуглеводнях (вплив бензольного кільця, що входить до складу молекул полістиролу), складних ефірних та хлорованих вуглеводнів. Полістирол горючий і тендітний. Для зниження крихкості полістирол синтезують з іншими мономерами або поєднують з каучуками (ударостійкий полістирол).

У будівництві полістирол застосовують для виготовлення теплоізоляційного матеріалу - пінополістиролу (щільністю 10...50 кг/м3), облицювальних плиток та дрібної фурнітури. Розчин полістиролу в органічних розчинниках – гарний клей.

Полівінілацетат - прозорий безбарвний твердий при кімнатній температурі полімер щільністю 1190 кг/м3. Полівінілацетат розчинний у кетонах (ацетоні), складних ефірах, хлорованих та ароматичних вуглеводнях, набухає у воді; в аліфатичних та герпенових вуглеводнях не розчиняється. Полівінілацетат не стійкий до дії кислот та лугів; при нагріванні вище 130 ... 150 ° С він розкладається з виділенням оцтової кислоти. Позитивна властивість полівінілацетату - висока адгезія до кам'яних матеріалів, скла, деревини.

У будівництві полівінілацетат застосовують у вигляді полівінілу - цетатної дисперсії (ПВАД) - сметаноподібної маси білого або світло-кремового кольору, що добре змішується з водою. Полівініл - ацетатну дисперсію отримують полімеризацією рідкого вінілаце -

тата, що у вигляді дрібних частинок (менше 5 мкм) у воді. Для стабілізації емульсії вініл ацетату використовують полівініловий спирт. При полімеризації крапельки вінілацетату перетворюються на тверді частинки полівіналацетату, таким чином виходить полі - вінілацетатна дисперсія, стабілізатором якої є той же полівініловий спирт. Вміст полімеру в дисперсії близько 50%.

Полівінідацетатна дисперсія випускається середньою (С), низькою (Н) та високою (В) в'язкості у пластифікованому та непластифікованому вигляді. Пластифікатором служить дибутилфталат, зміст якого вказується в марці індексом. У грубодисперсної ПВАД, зазвичай застосовується у будівництві, вміст пластифікатора наступне (% від маси полімеру): 5...10 (індекс 4), 10...15 (індекс 7) і 30...35 (індекс 20),

На вигляд пластифікована і непластифікована дисперсії майже не відрізняються одна від одної. Тому, щоб визначити вид дисперсії, невелику її кількість наносять на чисте скло і витримують при кімнатній температурі до висихання. У пластифікованої дисперсії утворюється прозора еластична плівка, у непластифікованої - плівка ламка, знімається зі скла насилу, кришиться.

Необхідно пам'ятати, що пластифікована дисперсія є неморозостійкою і при заморожуванні незворотно руйнується з осадженням полімеру. Тому взимку пластифікатор поставляють в окремій упаковці. Для пластифікації пластифікатор перемішують ш дисперсією і витримують 3...4 год для його проникнення частинки полімеру. Непластифікована дисперсія не витримує. менше чотирьох циклів заморожування - відтавання за нормальної температури до - 40° З. Термін зберігання ПВАД за нормальної температури 5...20° З - 6 міс.

Полівінілацетат широко застосовують у будівництві. На його основі роблять клеї, водно-дисперсійні фарби, шпалери, що миються. ПВАД застосовують для влаштування наливних мастичних підлог та для модифікації цементних розчинів (полімерцементні розчини та бетони - див. § 12.8). Дисперсією, розведеною до 5...10 %-ної концентрації, ґрунтують бетонні поверхні перед приклеюванням облицювання на полімерних мастиках і перед нанесенням полімерцементних розчинів.

Недолік матеріалів на основі дисперсій полівінілацетату – чутливість до води: матеріали набухають, і на них можуть з'явитися висоли. Це пояснюється наявністю в дисперсіях помітної кількості водорозчинного стабілізатора та здатністю самого полімеру набухати у воді. Оскільки дисперсія має слабокислу реакцію (pH 4,5...6), при нанесенні на металеві вироби можлива корозія металу.

Полівінілхлорид - найпоширеніший у будівництві полімер - є твердим матеріалом без запаху і смаку,

40.. .60 МПа. Температура плинності поливинилхлорида 180...200° З, але при нагріванні вище 160° З він починає розкладатися з виділенням НС]. Ця обставина ускладнює переробку полівінілхлориду на вироби.

Полівінілхлорид добре поєднується з пластифікаторами. Це полегшує переробку та дозволяє отримувати пластмаси з найрізноманітнішими властивостями: жорсткі листи та труби, еластичні погонажні вироби, м'які плівки. Полівінілхлорид добре зварюється; склеюється він лише деякими видами клеїв, наприклад перхлорвініловим, Позитивна якість полівінілхлориду - високі хімічна стійкість, діелектричні показники та низька горючість. .

У будівництві полівінілхлорид застосовують для виготовлення матеріалів для підлоги (різні види лінолеуму, плитки), труб, погонажних виробів (поручні, плінтуси тощо) та оздоблювальних декоративних плівок та пінопластів.

Перхлорвініл - продукт хлорування полівінлхлориду, що містить 60...70 % (за масою) хлору, замість.56 % в полівінілхлориді. Щільність перхлорвінілу близько 1500 кг/м3. Він характеризується дуже високою хімічною стійкістю (до кислот, лугів, окислювачів); важкозгоряємо. На відміну від полівінілхлориду перхлорвініл легко розчиняється в хлорованих вуглеводнях, ацетоні, етилацетаті, толуолі, ксилолі та інших розчинниках. Позитивна якість перхлорвінілу - висока адгезія до металу, бетону, деревини, шкіри та полівінілхлориду. Поєднання високої адгезії та хорошої розчинності дозволяє використовувати перхлорвініл у клеях та забарвлювальних складах. Перхлорвінілові фарби завдяки високій стійкості цього полімеру використовуються для обробки фасадів будівель (див. § 18.2 та 18.5).

Після роботи зі складами, що містять перхлорвініловий полімер, необхідно ретельно вимити руки гарячою водою з милом і змастити жирним кремом (вазеліном, ланоліном і т. п.). При сильному забрудненні рук їх попередньо витирають ветошыо, змоченому в уайт-спіриті (застосовувати для цієї мети бензол, толуол, етилований бензин забороняється).

Кушроноїпдепові полімери - полімери, одержувані полімеризацією суміші кумарону та індену, що містяться в кам'яновугільній" смолі і продуктах піролізу нафти. Кумароноінденовий полімер має невелику молекулярну масу (менше 3000) і в залежності від її значення може бути каучукоподобно. денових полімерів можна поєднуючи їх з каучуками, фенолформальдегідними смолами та ін-

ми полімерами. Ці полімери добре розчиняються в бензолі, скипидарі, ацетоні, рослинних та мінеральних оліях. Кумароноінд - нові полімери в розплавленому або розчиненому вигляді добре змочують інші матеріали, а після затвердіння зберігають адгезію до матеріалу, на який були нанесені. З них виготовляють плитки для підлоги, лакофарбові матеріали та мастики, що приклеюють.

Здатні багаторазово розм'якшуватися при нагріванні та затвердіти при охолодженні. Ці та багато інших властивостей термопластичних полімерів пояснюються лінійною будовою їх макромолекул. При нагріванні взаємодія між молекулами слабшає і можуть зрушуватися одна щодо іншої, полімер розм'якшується, перетворюючись при подальшому нагріванні в в'язку рідину. На цій властивості базуються різні способи формування виробів із термопластів, а також з'єднання зварюванням.

Однак на практиці не всі термопласти так просто можна перевести у в'язко-плинний стан, так як температура початку термічного розкладання деяких полімерів нижче за температуру їх плинності (полівінілхлорид, фторопласти та ін). У такому випадку використовують різні технологічні прийоми, що знижують температуру плинності (наприклад, вводячи пластифікатори) або затримують термодеструкцію (введенням стабілізаторів, переробкою в інертному середовищі газу).

Лінійною будовою молекул пояснюється також здатність термопластів не лише набухати, а й добре розчинятися у правильно підібраних розчинниках. Тип розчинника залежить від хімічної полімеру природи. Розчини полімерів дуже невеликої концентрації (2...5 %) відрізняються досить високою в'язкістю. Причиною цього є великі розміри полімерних молекул, порівняно з молекулами звичайних низькомолекулярних речовин. Після випаровування розчинника полімер знову перетворюється на твердий стан. На цьому засновано використання розчинів термопластів як лаків, фарб, клеїв і в'яжучого компонента в мастиках та полімеррозчинах.

До недоліків термопластів належать; низька теплостійкість (зазвичай не вище 80...120 °С), низька поверхнева твердість, крихкість при знижених температурах і плинність при високих, схильність до старіння під дією сонячних променів та кисню повітря.

Поліетилен, (-СН2-СН2-);1, - продукт полімеризації етилену, значну частину якого отримують при термічній переробці нафтових газів (етану, пропану, бутану) та гідролізі нафтопродуктів. Реакції полімеризації протікають при високих тиску (до 250 МПа) і температурі 240...280 °З при кисню, а каталітичної полімеризації - при середньому або низькому тиску.

Полімеризація етилену при високому тиску проводиться у трубчастих реакторах і відрізняється складністю технологічного обладнання. У Республіці Білорусь таке виробництво організовано Новополоцькому ВАТ «Полімир».

Поліетилен високого тиску – хімічно стійкий продукт щільністю 0,92...0,95 г/см3. Він має підвищену еластичність, що пояснюється наявністю в ньому 45% аморфної фази. Випускається як гранул.

Поліетилен низького тиску одержують при температурі не вище 80 °С та тиску 0,05...0,6 МПа у середовищі розчинника (бензину) та у присутності каталізаторів. Він тендітніший і більш схильний до старіння, ніж поліетилен високого тиску.

Фізико-механічні властивості поліетилену у значній

мері залежать від ступеня полімеризації, тобто від молекулярної

маси. Його межа міцності при розтягуванні залежить від

молекулярна маса коливається від 18 до 45 МПа, щільність -

920.. .960 кг/м3, температура плавлення – 110 125 °С. При довжині

цій дії навантаження, що становить понад 50...60 % від

граничною, у поліетилену починає проявлятися властивість теку

честі. Він зберігає еластичність до температури мінус 70 °С,

легко переробляється у вироби та добре зварюється. Його

недоліки - низькі теплостійкість та твердість; горючість та

швидке старіння під впливом сонячного світла. Для більшої

стійкості до окислювальних процесів та атмосферних впливів

ним поліетилен вводять різні стабілізатори. Наприклад

заходів, при введенні в поліетилен 2% сажі термін служби його в ат

Мосферні умови збільшується в 30 разів.

З поліетилену роблять плівки (прозорі та непрозорі), труби, електроізоляцію; спінений поліетилен у вигляді листів і труб використовується для цілей тепло-і звукоізоляції, а також як прокладки, що герметизують.

Поліпропілен, [-СН2-СН-]„, є продуктом полімеризації газу пропілену в розчиннику. При синтезі поліпропілену утворюється кілька різних за будовою полімерів: ізотактичний, атактичний та синдіотактичний. Тактовність - це спосіб, яким збудовані бічні групи вздовж основного ланцюга молекули полімеру.

В основному застосовується ізотактичний поліпропілен, коли всі металеві групи розташовані з одного боку макромолекули. Він відрізняється від поліетилену більшою твердістю, міцністю та теплостійкістю (температура розм'якшення - близько 170 °С), але перехід у крихкий стан відбувається вже за мінус 10...20 °С. Щільність поліпропілену - 920...930 кг/м3; міцність при розтягуванні – 25...30 МПа. Застосовують поліпропілен практично для тих же цілей, що і поліетилен, але вироби з нього жорсткіші і формостійкі.

Атактичний поліпропілен (АПП) (в АПП металеві групи розташовані випадковим чином по обидва боки основного ланцюга макромолекули) виходить при синтезі пропілену як неминуча домішка, але легко відокремлюється від ізотактичного пропілену екстракцією (розчиненням у вуглеводневих розчинниках). АПП - м'який еластичний продукт щільністю 840...845 кг/м3 із температурою розм'якшення 30...80 °З. Застосовують АПП як модифікатор бітумних композицій у покрівельних матеріалах.

Використовуючи спеціальні металоценові каталізатори отримують синдіотактичний поліпропілен, коли металеві групи розташовані впорядковано з обох боків основного ланцюга макромолекули. Цей полімер схожий на гуму і є добрим еластомером.

Поліізобутилен - каучукоподібний термопластичний полімер (параграф 17.5).

Полістирол, (-СН2-СН-)П, -прозорий жорсткий полімер щільністю 1050... 1080 кг/м3; при кімнатній температурі він жорсткий і тендітний, розм'якшується при нагріванні до 80 ... 100 °С. Міцність при розтягуванні – 35...50 МПа. Полістирол добре розчиняється в ароматичних вуглеводнях, складних ефірних та хлорованих вуглеводнях; горючий і тендітний; стійок до дії багатьох агресивних речовин: лугів, сірчаної та інших кислот; світлопроникний, світлостійкий.

Сировиною для отримання служить стирол - прозора жовта займиста рідина, що виробляється при гідролізі нафти або сухій перегонці вугілля. Стирол легко полімеризується під дією сонячного світла та теплоти. Полістирол витісняють у вигляді прозорих листів, гранул, бісеру або білого порошку.

У будівництві полістирол застосовують для виготовлення теплоізоляційного матеріалу - пінополістиролу щільністю 10...50 кг/м3, облицювальних плиток і дрібної фурнітури. Розчин полістиролу в органічних розчинниках – гарний клей.

Блок – сополімер бутадієну та стиролу (СБС) – це тверда гума, яка використовується для модифікації бітуму покривного шару в гідроізоляційних матеріалах.

Полівінілацетат (CH2-CH-) отримують полімеризацією вінілацетату. Це прозорий, твердий при кімнатній температурі полімер щільністю 1190 кг/м3. Полівінілацетат розчинний в ацетоні, складних ефірах, хлорованих та ароматичних вуглеводнях, набухає у воді. Його позитивна властивість - висока адгезія до кам'яних матеріалів, скла та деревини.

У будівництві полівінілацетат застосовують у вигляді поливі-іілацетатіой дисперсії (ПВАД) - сметаноподібної маси білого або світло-кремового кольору, що добре змішується з водою. ПВАД отримують полімеризацією рідкого вінілацетату, що знаходиться у вигляді найдрібніших частинок (менше 5 мкм) у воді. При цьому крапельки вінілацетату перетворюються на тверді частинки полівінілацетату. Стабілізатором емульсії є полівініловий спирт. Вміст полімеру в дисперсії-близько 50%.

Випускається середньою (С), низькою (Н) та високою (В) в'язкості у пластифікованому та не-пластифікованому видах. Пластифікатором служить дибу-тилфталат, зміст якого вказується в марці індексом. У грубодисперсної ПВАД, зазвичай застосовується у будівництві, вміст пластифікатора наступне (% від маси полімеру): 5... 10 (індекс4), 10... 15 (індекс 7) та 30...35 (індекс 20).

Необхідно пам'ятати, що пластифікована дисперсія є неморозостійкою і при заморожуванні незворотно руйнується з осадженням полімеру. Тому взимку пластифікатор поставляють в окремій упаковці. Для пластифікації пластифікатор перемішують з дисперсією і витримують 3...4 години для його проникнення частинки полімеру. Непластифікована дисперсія витримує не менше чотирьох циклів заморожування-відтавання при температурі до мінус 40 °С. Термін зберігання ПВАД при температурі 5...20 °С - 6 місяців.

Полівінілацетат широко застосовують у будівництві. Наявність полярної групи призводить до того, що молекули ПВАД мають високу адгезію до полярних поверхонь, у тому числі і до компонентів бетону. На його основі роблять клеї, водно-дисперсійні фарби, шпалери, що миються. ПВАД застосовують для влаштування наливних мастичних підлог та для модифікації цементних розчинів (полімерцементні розчини та бетони розглянуті в 14ЛЗ). Дисперсією, розведеною до 5...10% концентрації, грунтують бетонні поверхні перед приклеюванням облицювання на полімерних мастиках і перед нанесенням полімерцементних розчинів.

Недолік матеріалів на основі дисперсій полівінілацетату – гідроліз у лужному середовищі з утворенням полівінілового спирту та кислоти. Оскільки продукти гідролізу, що утворюються, добре розчиняються у воді, матеріали набухають і на них можуть з'явитися висоли. Це пояснюється наявністю в дисперсіях помітної кількості водорозчинного стабілізатора та здатністю самого полімеру набухати у воді. Оскільки дисперсія має слабокислу реакцію (рН 4,5...6), за її нанесенні на металеві вироби можлива корозія металу.

Полівінілхлорид, (-СН2-СНС1-)„, - найпоширеніший полімер у будівництві. Він є твердим матеріалом без запаху, безбарвним або жовтуватим (при переробці в результаті термодеструкції може придбати світло-коричневий колір). Сировиною для отримання полівінілхлориду (ПВХ) служить вінілхлорид (хлористий вініл) - безбарвний газ з ефірним запахом та наркотичною дією.

Щільність ПВХ – 1400 кг/м3, межа міцності при розтягуванні – 40...60 МПа. Завдяки високому вмісту хлориду полівінілхлорид не спалахує і практично не горить. Температура плинності полівінілхлориду - 180 ... 200 ° С, але вже при нагріванні вище 160 ° С він починає розкладатися з виділенням хлористого водню Ця обставина ускладнює переробку полівінілхлориду у вироби.

Полівінілхлорид добре поєднується з пластифікаторами. Це полегшує переробку та дозволяє отримувати пластмаси з найрізноманітнішими властивостями: жорсткі листи та труби, еластичні погонажні вироби, м'які плівки. Полівінілхлорид добре зварюється; склеюється він лише деякими видами клеїв, наприклад, перхлорвініловим. Позитивна якість полівінілхлориду – високі хімічна стійкість, діелектричні показники та низька горючість.

У будівництві полівінілхлорид застосовують для виготовлення матеріалів для підлоги (різні види лінолеуму, пвх-плитки) та окремих декоративних плівок та пінопластів.

Перхлорвініл - продукт хлорування полівінілхлориду, що містить 60 ... 70% масою хлору (замість 56% в полівінілхлориді). Щільність перхлорвінілу - близько 1500 кг/м. Він характеризується дуже високою хімічною стійкістю до кислот, лугів, окислювачів; важкозгоряємо. На відміну від полівінілхлориду перхлорвініл легко розчиняється у хлорованих вуглеводнях, ацетоні, толуолі, ксилолі та інших розчинниках. Позитивна якість перхлорвінілу - висока адгезія до металу, бетону, деревини, шкіри та полівінілхлориду. Поєднання високої адгезії та хорошої розчинності дозволяє використовувати перхлорвініл у клеях та забарвлювальних складах. Перхлорвінілові фарби завдяки високій стійкості цього полімеру використовуються для обробки фасадів будівель.

Поліакрилати отримують полімеризацією акрилової та метакрилової кислот та їх похідних. Найбільш широке застосування з поліакрилатів отримали поліметилметакрилат, поліметилакрилат, поліетилакрилат та полібутилакрилат. Це безбарвні, світлостійкі, прозорі полімери. Поліметилметакрилат, наприклад, називають ще органічним склом. Порівняно із звичайним воно менш тендітне і легко обробляється. Вироби із органічного скла мають відносно високу міцність; межа міцності на стиск досягає 160 МПа, при вигині - 80 ... 140 МПа і розтяг до 100 МПа. Воно відрізняється винятковою прозорістю і здатне пропускати до 74% ультрафіолетових променів. Використовують органічне скло для скління будівель спеціального призначення, вітрин магазинів, оранжерей, ліхтарів виробничих цехів і т.п.

Акрилові полімери широко використовують у виробництві лаків та фарб як добавки при виробництві сухих сумішей.

До категорії: Вибір будматеріалів

Термопластичні полімери

Термопластичність полімерів обумовлена лінійною будовою молекул. При нагріванні взаємодія між молекулами слабшає і полімер розм'якшується, перетворюючись при подальшому нагріванні у в'язку рідину. На цій властивості ґрунтуються різні способи формування виробів із термопластів, а також з'єднання зварюванням. Практично ж не всі термопласти простим нагріванням можна перевести у в'язко-плинний стан, так як температура початку термічного розкладання деяких полімерів нижче за температуру їх плинності. Однак, використовуючи різні технологічні прийоми, можна знизити температуру плинності (наприклад, вводячи пластифікатор) або відтягнути початок розкладання полімеру (запровадженням стабілізатора, переробкою в атмосфері інертного газу).

Лінійною будовою молекул пояснюється також здатність термопластів не лише набухати в розчинниках, але добре розчинятися у правильно підібраних розчинниках. Тип розчинника залежить від хімічної полімеру природи. Розчини полімерів, навіть дуже невеликої концентрації (2...5%), відрізняються досить високою в'язкістю, причиною цього є великі розміри полімерних молекул, порівняно з молекулами звичайних низькомолекулярних речовин. Після випаровування розчинника полімер знову перетворюється на твердий стан. На цьому засновано використання розчинів термопластів як клеїв та в'яжучого компонента в мастиках та будівельних розчинах.

До недоліків термопластів відносяться низькі теплостійкість (зазвичай не вище 80...120 °С) та поверхнева твердість, поява крихкості при знижених температурах та плинності при високих, схильність до старіння під дією сонячних променів та кисню повітря.

Найбільше застосування у будівництві мають такі термопластичні полімери: поліетилен, полістирол, полівінілхлорид, перхлорвініл, полівінілацетат та полівініловий спирт, поліізобутилен, інден-кумаронові полімери.

Поліетилен – продукт полімеризації етилену. Це один з найбільш поширених полімерів - рогоподібний, жирний на дотик, матеріал, що злегка просвічується, легко ріжеться ножем; при підпалюванні горить і одночасно плавиться з характерним запахом парафіну, що горить. Щільність поліетилену 920...960 кг/м3. Залежно від молекулярної маси та способу полімеризації поліетилен плавиться за 90...130°С. При кімнатній температурі поліетилен практично не розчиняється в жодному з розчинників, але набухає в бензолі та хлорованих вуглеводнях; при температурі вище 70 ... 80 ° С він розчиняється у зазначених розчинниках.

Поліетилен має високу хімічну стійкість, біологічно інертен. Міцність при розтягуванні має досить високу - 20...45 МПа; Проте за тривалому впливі навантаження, що становить понад 50…60% від граничної, у поліетилену починає проявлятися властивість плинності. Поліетилен зберігає еластичність до -70°С. Він легко переробляється у вироби та добре зварюється. Його недоліки – низькі теплостійкість та твердість, горючість та швидке старіння під дією сонячного світла. Захищають поліетилен від старіння, вводячи в нього наповнювачі (сажу, алюмінієву пудру) та стабілізатори. З поліетилену роблять плівки (прозорі та непрозорі), труби, електроізоляцію.

Поліпропілен - полімер за складом та властивостями близький до поліетилену. Відрізняється від останнього великою твердістю, міцністю та теплостійкістю (температура плавлення близько 170 °). Застосовують його для виготовлення облицювальних плиток, листів, труб та плівок.

Поліізобутилен - каучукоподібний термопластичний вуглеводневий полімер.

Полістирол - прозорий твердий полімер щільністю 1050...1080 кг/м3; при кімнатній температурі тендітний, а при нагріванні до 80 ... 100 ° С розм'якшується. Полістирол добре розчиняється в ароматичних вуглеводнях (вплив бензольного кільця, що входить до складу молекул полістиролу), складних ефірних та хлорованих вуглеводнів. Полістирол горючий і тендітний. Для зниження крихкості полістирол синтезують з іншими мономерами або поєднують з каучуками (ударостійкий полістирол).

У будівництві полістирол застосовують для виготовлення теплоізоляційного матеріалу - пінополістиролу (щільністю 40...60 кг/м3), облицювальних плиток та дрібної фурнітури. Розчин полістиролу в органічних розчинниках – гарний клей.

Полівінілацетат - прозорий безбарвний твердий при кімнатній температурі полімер щільністю 1190 кг/м3. Полівінілацетат розчинний у кетонах (ацетоні), складних ефірах, хлорованих та ароматичних вуглеводнях, набухає у воді; в аліфатичних та терпенових вуглеводнях не розчиняється. Полівінілацетат не стійкий до дії кислот та лугів; при нагріванні вище 130 ... 150 ° С він розкладається з виділенням оцтової кислоти. Позитивна властивість полівінілацетату - висока адгезія до каменю, скла, деревини.

У будівництві полівінілацетат застосовують у вигляді полівінілацетатної дисперсії (ПВАД) - сметаноподібної маси білого або світло-кремового кольору, що добре змішується з водою. Полівінілацетатну дисперсію отримують полімеризацією рідкого вінілацетату, що знаходиться у вигляді найдрібніших частинок (менше 5 мкм) у воді. Для стабілізації емульсії вінілацетату використовують полівініловий спирт. При полімеризації крапельки вінілацетату перетворюються на тверді частинки полівінілацетату, таким чином виходить полівінілацетатна дисперсія, стабілізатором якої є той же полівініловий спирт. Зміст полімеру дисперсії близько 50%.

Полівінілацетатна дисперсія випускається середньою (С), низькою (Н) та високою (В) в'язкості у пластифікованому та непластифікованому вигляді. Пластифікатором є дибутилфталат (індекс Д), зміст якого вказується в марці індексом. У грубодисперсної ПВАД, зазвичай застосовується у будівництві, вміст пластифікатора наступне (% від маси полімеру): 5…10 (індекс 4), 10…15 (індекс 7) та 30…35 (індекс 20).

На вигляд пластифікована і непластифікована дисперсії майже не відрізняються одна від одної. Тому, щоб визначити вид дисперсії, її невелику кількість наносять на чисте скло і витримують при кімнатній температурі до висихання. У пластифікованої дисперсії утворюється прозора еластична плівка, у непластифікованої - плівка ламка, знімається зі скла насилу, кришиться.

Необхідно пам'ятати, що пластифікована дисперсія є неморозостійкою і при заморожуванні незворотно руйнується з осадженням полімеру. Тому взимку пластифікатор поставляють в окремій упаковці. Для пластифікації пластифікатор перемішують з дисперсією і витримують 3…4 год для його проникнення частинки полімеру. Непластифікована дисперсія витримує не менше чотирьох циклів заморожування - розморожування при температурі до -40°С. Термін зберігання ПВАД за нормальної температури 5…20 °З - 6 міс.

Полівінілацетат широко застосовують у будівництві. На його основі роблять клеї, водно-дисперсійні фарби, шпалери, що миються. ПВАД застосовують для влаштування наливних мастичних підлог та для модифікації цементних розчинів. Дисперсією, розведеною до 5 ... 10%-ної концентрації, грунтують бетонні поверхні перед приклеюванням облицювання на полімерних мастиках і перед нанесенням полімерцементних розчинів.

Недолік матеріалів на основі дисперсій полівініл-ацетату – чутливість до води: матеріали набухають, і на них можуть з'явитися висоли. Це пояснюється наявністю в дисперсіях помітної кількості водорозчинного стабілізатора та здатністю самого полімеру набухати у воді. Так як дисперсія має слабокислу реакцію (рН 4,5 ... 6), при нанесенні на металеві вироби можлива корозія металу.

Кумароноінденові полімери - полімери, одержувані полімеризацією суміші кумарону та індену, що містяться в кам'яновугільній смолі та продуктах піролізу нафти. Кумароноінденовий полімер має невелику молекулярну масу (менше 3000) і, залежно від її значення, може бути каучукоподібним або твердим крихким матеріалом. Зменшити крихкість кумароноінденових полімерів можна поєднуючи з каучуками, фенолформальдегідними смолами та іншими полімерами. Ці полімери добре розчиняються в бензолі, скипидарі, ацетоні, рослинних та мінеральних оліях. Кумароноінденові полімери у розплавленому або розчиненому вигляді добре змочують інші матеріали, а після затвердіння зберігають адгезію до матеріалу, на який були нанесені. Для будівництва з них виготовляють (у суміші з азбестом) плитки для підлоги, лакофарбові матеріали та мастики, що приклеюють.

Полівінілхлорид - найпоширеніший у будівництві полімер - є твердим матеріалом без запаху і смаку, безбарвний або жовтуватий (при переробці в результаті термодеструкції може придбати світло-коричневий колір). Щільність полівінілхлориду 1400 кг/м3; межа міцності при розтягуванні 40...60 МПа. Температура плинності полівінлхлориду 180...200°С, але вже при нагріванні вище 160°С структура починає руйнуватися з виділенням НС1. Ця обставина ускладнює переробку полівінілхлориду на вироби.

Полівінілхлорид добре поєднується з пластифікаторами. Це полегшує переробку та дозволяє отримувати пластмаси з найрізноманітнішими властивостями: жорсткі листи та труби, еластичні погонажні вироби, м'які плівки. Полівінілхлорид добре зварюється; склеюється він лише деякими видами клеїв, наприклад перхлорвініловим. Позитивна якість полівінілхлориду – високі хімічна стійкість, діелектричні показники та низька горючість.

Перхлорвініл - продукт хлорування полівінілхлориду, що містить 60 ... 70% (за масою) хлору, замість 56% в полівінілхлориді. Щільність перхлорвінілу близько 1500 кг/м3. Він характеризується дуже високою хімічною стійкістю (до кислот, лугів, окислювачів); важкозгоряємо. На відміну від полівінілхлориду перхлорвініл легко розчиняється в хлорованих вуглеводнях, ацетоні, етилацетаті, толуолі, ксилолі та інших розчинниках. Позитивна якість перхлорвінілу - висока адгезія до металу, бетону, деревини, шкіри та полівініл-хлориду. Поєднання високої адгезії та хорошої розчинності дозволяє використовувати перхлорвініл у клеях та забарвлювальних складах. Перхлорвінілові фарби завдяки високій стійкості цього полімеру використовуються для обробки фасадів будівель.

Після роботи зі складами, що містять перхлорвініловий полімер, необхідно ретельно вимити руки гарячою водою з милом і змастити жирним кремом (вазеліном, ланоліном і т. п.). При сильному забрудненні рук їх попередньо витирають ганчір'ям, змоченим у уайт-спіриті (застосовувати для цієї мети бензол, толуол, етильований бензин забороняється).

- Термопластичні полімери

Однак на практиці не всі термопласти так просто можна перевести у в'язко-плинний стан, так як температура початку термічного розкладання деяких полімерів нижче за температуру їх плинності (полівінілхлориду, фторпластів та ін.). У такому випадку використовують різні технологічні прийоми, що знижують температуру плинності (наприклад, вводячи пластифікатори) або затримують термодеструкцію (введенням стабілізаторів, переробкою в інертному середовищі газу).

Лінійною будовою молекул пояснюється також здатність термопластів не лише набухати, а й добре розчинятися у правильно підібраних розчинниках. Тип розчинника залежить від хімічної полімеру природи. Розчини полімерів, навіть дуже невеликої концентрації (2...5 %), відрізняються досить високою в'язкістю, причиною цього є великі розміри полімерних молекул у порівнянні з звичайними молекулами низькомолекулярних речовин. Після викрадення оаствооітеля полімео знову переходить у твій стан.

На цьому засновановикористання розчинів термопластів в якості лаків, фарб, клеїв та в'яжучого компонента в мастиках та полімер-розчинах.

До недоліків термопластів відносяться низькі теплостійкість (зазвичай не вище 80... 120° С), низька поверхнева твердість, крихкість при знижених температурах та плинність при високих, схильність до старіння під дією сонячних променів та кисню повітря.

Найбільше застосування в будівництві мають такі термопластичні полімери: поліетилен, поліпропілен, полістирол, полівінілхлорид, перхлорвініл, полівінілацетат і полівініловий спирт, поліізобутилен, поліакрилати.

Крім полімерів, одержуваних з одного мономеру, синтезують сополімери- продукти, одержувані спільною полімеризацією (сополімеризацією) двох і більше мономерів. У разі утворюються матеріали з новим комплексом властивостей. Так, вінілацетат полімеризують спільно з вінілхлоридом для отримання кополімеру більш міцного і водостійкого, ніж полівінілацетат, але зберігає його високі адгезійні властивості. Широкий спектр кополімерів випускають на основі акрилових мономерів.

Поліетилен- Продукт полімеризації етилену. Це один з найбільш поширених полімерів - рогоподібний, жирний на дотик, матеріал, що злегка просвічується, легко ріжеться ножем; при підпалюванні горить і одночасно плавиться з характерним запахом парафіну, що горить. Щільність поліетилену 920...960 кг/м3. Залежно від молекулярної маси та способу полімеризації поліетилен плавиться при 90...130° С. При кімнатній температурі поліетилен практично не розчиняється в жодному з розчинників, але набухає в бензолі та хлорованих вуглеводнях; при температурі вище 70...80° З він розчиняється у зазначених розчинниках.

Поліетилен має високу хімічну стійкість, біологічно інертен. Міцність при розтягуванні має досить високу - 20...45 МПа; Проте за тривалому впливі навантаження, що становить понад 50...60 % від граничної, у поліетилену починає проявлятися властивість плинності. Поліетилен зберігає еластичність до -70 ° С. Він легко переробляється у вироби і добре зварюється. Його недоліки – низькі теплостійкість та твердість, горючість та швидке старіння під дією сонячного світла. Захищають поліетилен від старіння, вводячи в нього наповнювачі (сажу, алюмінієву пудру) та стабілізатори.

З поліетилену роблять плівки (прозорі та непрозорі), труби, електромзоляцію; спінений поліетилен у вигляді листів і труб використовується для цілей тепло- і звукоізоляції та як герметизуючі прокладки (див. § 16.4).

Поліпропілен- Полімер, за складом близький до поліетилену. При синтезі поліпропілену утворюється кілька різних за будовою полімерів: ізотактичний, атактичний та синдіотактичний.

В основному застосовується ізотактичний поліпропілен.Він відрізняється від поліетилену більшою твердістю, міцністю та теплостійкістю (температура розм'якшення близько 170° С), але перехід у крихкий стан відбувається вже при мінус 10...20° С. Щільність поліпропілену 920...930 кг/м 3 ; міцність при розтягуванні 25...30 МПа. Застосовують поліпропілен практично для тих же цілей, що і поліетилен, але вироби з нього жорсткіші і формостійкі.

Атактичний поліпропілен(АПП) виходить при синтезі поліпропілену як неминуча домішка, але легко відокремлюється від ізотактичного поліпропілену екстракцією (розчиненням у вуглеводневих розчинниках). АПП - м'який еластичний продукт щільністю 840 ... 845 кг/м 3 з температурою розм'якшення 30 ... 80 ° С. Застосовують АПП як модифікатор бітумних композицій в покрівельних матеріалах (див. § 18.2).

Поліізобутилен- каучукоподібний термопластичний полімер, детально описаний у § 9.5.

Полістирол(нолівінілбензол) - прозорий жорсткий полімер щільністю 1050...1080 кг/м3; при кімнатній температурі жорсткий і тендітний, а при нагріванні до 800 ... 1000 ° С розм'якшується. Міцність при розтягуванні (при 20 ° С) 35 ... 50 МПа. Полістирол добре розчиняється в ароматичних вуглеводнях (вплив бензольного кільця, що входить до складу молекул полістиролу), складних ефірних та хлорованих вуглеводнів. Полістирол горючий і тендітний. Для зниження крихкості полістирол синтезують з іншими мономерами або поєднують з каучуками (ударостійкий полістирол).

Полівінілацетат- прозорий безбарвний жорсткий при кімнатній температурі полімер щільністю 1190 кг/м3. Полівінілацетат розчинний у кетонах (ацетоні), складних ефірах, хлорованих та ароматичних вуглеводнях, набухає у воді; в аліфатичних та терпенових вуглеводнях не розчиняється. Полівінілацетат не стійкий до дії кислот та лугів; при нагріванні вище 130...150° С він розкладається з виділенням оцтової кислоти. Позитивна властивість полівінілацетату - висока адгезія до кам'яних матеріалів, скла, деревини.

тата, що у вигляді дрібних частинок (менше 5 мкм) у воді. Для стабілізації емульсії вінілацетату використовують полівініловий спирт. При полімеризації крапельки вінілацетату перетворюються на тверді частинки пояивиналацетата, таким чином виходить полікнилацетатна дисперсія, стабілізатором якої служить той же полівініловий спирт. Вміст полімеру в дисперсії близько 50%.

Полівінілацетатна дисперсія випускається середньою (С), низькою (Н) і високою (В) в'язкості в пластифікованому та непластифікованому вигляді. Пластифікатором служить дибутилфталат, зміст якого вказується в марці індексом. У грубодисперсної ПВАД, зазвичай застосовується у будівництві, вміст пластифікатора наступне (% від маси полімеру): 5...10 (індекс 4), 10...15 (індекс 7) та 30...35 (індекс 20).

Необхідно пам'ятати, що пластифікована дисперсія є неморозостійкою і при заморожуванні незворотно руйнується з осадженням полімеру. Тому взимку пластифікатор поставляють в окремій упаковці. Для пластифікації пластифікатор перемішують з дисперсією і витримують 3...4 год для його проникнення частинки полімеру. Непластифікована дисперсія витримує не менше чотирьох циклів заморожування - розморожування при температурі до - 40° С. Термін зберігання ПВАД при температурі 5...20° С - 6 міс.

Полівінілацетат широко застосовують у будівництві. На його основі роблять клеї, водно-дисперсійні фарби, шпалери, що миються. ПВАД застосовують для влаштування наливних мастичних підлог та для модифікації цементних розчинів (полімерцементні розчини та бетони - див. § 12.8). Дисперсією, розведеною до 5... 10%-ної концентрації, грунтують бетонні поверхні перед приклеюванням облицювання на полімерних мастиках і перед нанесенням полімерцементних розчинів.

Недолік матеріалів на основі дисперсій полівінілацетату – чутливість до води: матеріали набухають, і на них можуть з'явитися висоли. Це пояснюється наявністю в дисперсіях помітної кількості водорозчинного стабілізатора та здатністю самого полімеру набухати у воді. Оскільки дисперсія має слабокислу реакцію (рН 4,5...6), при нанесенні на металеві вироби можлива корозія металу.

Полівінілхлорид- найпоширеніший у будівництві полімер - є твердим матеріалом без запаху і смаку,

безбарвний або жовтуватий (при переробці в результаті термодеструкції може набути світло-коричневого кольору). Щільність полівінілхлориду 1400 кг/м 3; межа міцності при розтягуванні 40...60 МПа. Температура плинності поливииилхлорида 180...200° З, але при нагріванні вище 160° З він починає розкладатися із НС1. Ця обставина ускладнює переробку полівінілхлориду на вироби.

Полівінілхлорид добре поєднується з пластифікаторами. Це полегшує переробку та дозволяє отримувати пластмаси з найрізноманітнішими властивостями: жорсткі листи та труби, еластичні погонажні вироби, м'які плівки. Полівінілхлорид добре зварюється; склеюється він лише деякими видами клеїв, наприклад, перхлорвініловим. Позитивна якість полівінілхлориду – високі хімічна стійкість, діелектричні показники та низька горючість.

Перхлорвініл- продукт хлорування полівінлхлориду, що містить 60...70% (за масою) хлору, замість 56% полівінілхлориду. Щільність перхлорвінілу близько 1500 кг/м 3 . Він характеризується дуже високою хімічною стійкістю (до кислот, лугів, окислювачів); важкозгоряємо. На відміну від полівінілхлориду перхлорвініл легко розчиняється в хлорованих вуглеводнях, ацетоні, етилацетаті, толуолі, ксилолі та інших розчинниках. Позитивна якість перхлорвінілу - висока адгезія до металу, бетону, деревини, шкіри та полівінілхлориду. Поєднання високої адгезії та хорошої розчинності дозволяє використовувати перхлорвініл у клеях та забарвлювальних складах. Перхлорвінілові фарби завдяки високій стійкості цього полімеру використовуються для обробки фасадів будівель (див. § 18.2 та 18.5).

Після роботи зі складами, що містять перхлорвініловий полімер, необхідно ретельно вимити руки гарячою водою з милом і змастити жирним кремом (вазеліном, ланоліном і т. п.). При сильному забрудненні рук їх попередньо витирають ганчір'ям, змоченим у уайт-спіриті (застосовувати для цієї мети бензол, толуол, етильований бензин забороняється).

Кумароїоінденові полімери- полімери, одержувані полімеризацією суміші кумарону та індену, що містяться в кам'яновугільній смолі та продуктах піролізу нафти. Кумароноінденовий полімер має невелику молекулярну масу (менше 3000) і, залежно від її значення, може бути каучукоподібним або твердим крихким матеріалом. Знизити крихкість кумароноінденових полімерів можна поєднуючи їх з каучуками, фенолформальдегідними смолами та ін-

ми полімерами. Ці полімери добре розчиняються в бензолі, скипидарі, ацетоні, рослинних та мінеральних оліях. Кумароно"інде-нові полімери в розплавленому або розчиненому вигляді добре змочують інші матеріали, а після затвердіння зберігають адгезію до матеріалу, на який були нанесені. З них виготовляють плитки для підлоги, лакофарбові матеріали і мастики, що приклеюють.

9.4. ТЕРМОРЕАКТИВНІ ПОЛІМЕРИ

Молекули термореактивних полімерів до їх затвердіння мають лінійну будову, таку ж, як молекули термопластичних полімерів, але розмір молекул реактопластів істотно менший, ніж у термопластів (як говорилося, такі продукти називають олиго-мерами).

На відміну від термопластів, у яких молекули хімічно інертні і не здатні з'єднуватись один з одним, молекули термореактивних олігомерів хімічно активні. Вони містять подвійні (ненасичені) зв'язку, або хімічно активні групи. Тому за певних умов (при нагріванні, опроміненні або додаванні речовин затверджувачів) молекули термореактивних олігомерів з'єднуються один з одним, утворюючи суцільну просторову сітку, як одну гігантську макромолекулу.

Після затвердіння властивості полімерів суттєво змінюються: вони перестають розм'якшуватися при нагріванні, не розчиняються, а лише набухають у розчинниках, стають міцнішими, твердішими та термостійкими.

До термореактивних полімерів, що використовуються в будівництві, відносяться фенолоальдегідні, карбамідні, поліефірні, епоксидні та поліуретанові.

Фенолоальдегідні полімери- Перші синтетичні полімери, випуск яких розпочався на початку XX ст.

Фенолформальдегідні полімери – найпоширеніший полімер цього класу. Їх одержують поліконденсацією фенолу та формальдегіду. Характерна особливість цих полімерів – коричневий колір. Залежно від співвідношення сировинних компонентів можна синтезувати новолачні та резольні олігомерні смоли.

Новолачні смолизатверджуються тільки при додаванні речовин-затверджувачів (наприклад, уротропіну), а без них поводяться як термопластичні полімери (при нагріванні плавляться і тверднуть при охолодженні).

Резольні смолиздатні до затвердіння при нагріванні без додавання затверджувачів. Вони спочатку плавляться, потім у розплавленому стані починають густіти і поступово незворотно переходити у твердий стан.

До затвердіння фенолфсрмальдегідні смоли добре розчиняються у спиртах, ацетоні та інших розчинниках. Фенолформапьдегад-ние полімери мають хорошу адгезію до тканин, деревини та інших матеріалів і добре поєднуються з наповнювачами. Затверділі полімери мають високу хімічну стійкість; вони міцні, але крихкі. Для підвищення еластичності та поліпшення властивостей, що клеять, їх модифікують іншими полімерами. Наприклад, поєднуючи фенол-формальдегідну смолу резольного типу з полівінілбутиралем отримують водостійкі та міцні клеї типу БФ (БФ-2, БФ-3, БФ-6). Такі клеї можуть склеювати матеріали за нормальної температури, але при гарячому затвердінні мають велику міцність.

Резорцінформ альдегідні смоли аналогічні за властивостями фенолформальдегідними. Так як резорцин значно активніший за фенол, то затвердіння резорцінформальдегідних смол може відбуватися без нагрівання. Тому резорцинові смоли використовують для отримання замазок, мастик: та клеїв холодного затвердіння. Твердість, тепло- і хімічна стійкість резорцінформ-дегідних полімерів вище, ніж фенолформальдегідних.

Фенолоальдегідні полімери в невіддаленому стані токсичні, тому при роботі з ними необхідно дотримуватись правил техніки безпеки.

Карбамідні полімери- продукти поліконденсації сечовини та її похідних із формальдегідом; до них відносяться сечовинофор-мальдегідні та меламіноформальдегідні полімери. За своїми властивостями карбамідні полімери мають багато спільного з фенолфор-мальдегідними. Особливістю карбамідних полімерів є їхня безбарвність, світлостійкість, відсутність запаху та менша токсичність.

Сечовиноформальдегідні полімери - один із найдешевших полімерів, що пояснюється доступністю та простотою синтезу. У будівництві сечовиоформальдегідні полімери широко застосовують як полімерний сполучний. Для цього використовують головним чином водні розчини сечовино-формальдегідних смол. Затвердіння смол проводиться за допомогою кислотних затверджувачів при звичайній температурі або нагріванні.

Недолік сечовиноформальдегідних полімерів - велика усадка при затвердінні та недостатня водостійкість затверденого полімеру. Для отримання водостійких матеріалів сечовиноформальдегідні полімери модифікують вищими спиртами, отримуючи етерифіковані полімери, розчинні в спиртах.

Більшість сечовиноформальдегідних полімерів використовують

для склеювання деревини та виготовлення деревостружкових плит.

Меламіноформальдегідні полімери більше

дорогі, тому що для їх синтезу застосовують дорожчу сировину.

меламін. У знедоленому стані вони мають кращі, ніж сечовиноформальдегідні полімери, властивості. Вони характеризуються високою твердістю та водостійкістю.Часто застосовують змішані сечовино- та меламіноформальдегідні полімери.

З меламіноформальдегідних полімерів отримують клеї для склеювання деревини, паперу. Приклад матеріалу, що отримується на таких клеях,-декоративний паперово-шаровий пластик, що має гладку, тверду поверхню, з досить високою термостійкістю, і покриття для ламінування підлог (ламінат).

Велика кількість карбамідних полімерів після відповідної модифікації використовують для отримання високоякісних лаків та фарб, наприклад, для фарбування автомашин.

Ненасичені поліефіри- олігомерні продукти у вигляді в'язких рідин, здатні переходити у твердий стан при введенні затверджувачів. У будівництві застосовують поліефірні смоли двох типів: поліефірмалеїнати та поліефіракрилати.

Поліефірмалеїнатні смоли є розчином лінійного ненасиченого, тобто здатного до зшивання, поліефіру в стиролі. Якщо в цю смолу ввести пару, що ініціює: перекисний ініціатор (наприклад, гіперіз) і прискорювач розкладання перекису (наприклад, нафтенат кобальту), то перекис, розпадаючи, ініціює хімічну активність стиролу і він зшиває молекули поліефіру по ненасиченим зв'язкам у просторову. При цьому рідка смола перетворюється на міцний твердий матеріал. Зазвичай приймають співвідношення смоли, ініціатора та прискорювача 100: 3: 8. При 20° С процес затвердіння триває 20...60 год, але смола втрачає плинність (желіруется) через 0,5...2 год.

Поліефіракрилати - олігомерні смоли, але не містять стиролу і тверді перекисними затверджувачами в поєднанні з прискорювачами.

У ствердженому вигляді поліефірні полімери характеризуються високою міцністю та хімічною стійкістю. Для зниження крихкості та отримання високоміцних конструкційних матеріалів їх армують скловолокном. Такі матеріали називають склопластиками.

У будівельних оздоблювальних роботах поліефірні смоли використовують для влаштування наливної безшовної підлоги, виготовлення замазок і шпаклівок. Велика кількість поліефірних смол застосовують для лакування та полірування поверхні деревини.

Епоксидні полімери- велика група олігомерних продуктів (від низьков'язких рідин до твердих смол), які отримали свою назву за епоксидними групами, що входять до молекули олігомерів. За цими епоксидними групами лінійні молекули олігомерних смол можна зшивати затверджувачами, головним чином амінними сполуками (наприклад, поліетиленполіаміном ПЕПА). У зв'язку з високі-

ними експлуатаційними властивостями епоксидні полімери знайшли широке застосування в різних галузях техніки.

Характерні особливості епоксидних полімерів – висока адгезія до більшості матеріалів, універсальна хімічна стійкість, водостійкість та водонепроникність. Міцність твердих епоксидних смол висока - до 100...150 МПа.

У будівництві частіше застосовують епоксидні смоли марок ЕД-16, ЕД-20, що є рідиною жовтого кольору різної в'язкості. При введенні затверджувача вже за нормальної температури смола через 2...4 год желируется, а ще через 8...12 год необоротно твердне. Нагрівання прискорює твердіння та збільшує ступінь затвердіння. Позитивна якість епоксидних смол - мала усадка при твердінні, що підвищує міцність та тріщиностійкість виробів на їх основі. Для підвищення еластичності смоли можна вводити пластифікатори.

Епоксидні полімери застосовують для влаштування наливних безшовних підлог високої зносо- та хімічної стійкості, виготовлення конструкційних будівельних клеїв (для склеювання та ремонту бетонних та металевих конструкцій), застосовують також у фарбах та шпаклювальних складах, у герметиках та полімеррозчинах спеціального призначення.

Поліуретанові полімерив головному ланцюзі макромолекули містять уретанову групу (- HN - ЗІ - Про -). Промислове виробництво поліуретанів з кожним роком збільшується завдяки великій різноманітності поліуретанових полімерів, що мають цінні властивості. Поліуретани відрізняються високою міцністю та дуже високою стійкістю до стирання. Тому їх застосовують при виготовленні шин, конвеєрних стрічок, підошв для взуття, покриттів підлог громадських та промислових будівель та спортивних майданчиків. Багато поліуретанів використовують для отримання пінопластів, еластичних матеріалів (поролону) і жорстких будівельних пінопластів. Один з найцікавіших різновидів пінополіуретанів - пінополіуретани, що наносяться напиленням: рідку поліурета-нову смолу розбризкують з розпилювача на поверхню, що ізолюється, на якій протягом 10...30 з поліуретан спінюється і твердне. Затверджувачем одного з типів поліуретанових смол є вода, тому лаками на цих смолах можна покривати і вологі поверхні.

При роботі з олігомерними поліуретановими продуктами, особливо фенольними, необхідно суворо дотримуватися техніки безпеки, оскільки ці продукти дратівливо діють на шкіру і слизові оболонки, а також є сильними алергенами. Робочі місця повинні мати хорошу вентиляцію, а працюючі мають засоби індивідуального захисту (рукавички, окуляри, респіратори).