Полимерные материалы:применение, свойства, виды

Полимерные материалы:применение, свойства, виды

Основные физические свойства

Отличительной чертой этого материала является то, что в его химический состав входит вещество, обладающее высокомолекулярными цепочками, повторяющиеся с данной периодичностью.

Благодаря этому самым распространенным стал каучук (резина), отличающийся своей эластичностью и повышенной стойкостью к истиранию.

Он и другие виды не только обладают свойствами упругости, но и имеют иные важные качества:

  • • Низкая теплопроводимость. Как пример: если поставить на открытый огонь кастрюлю, то сплав из железа нагреется, а ручки, выполненные из пластмассы, останутся холодными.
  • • Высокий показатель температурного коэффициента линейного расширения, который составляет от 70 до 200 10-6 на один градус. Молекулярная структура обладает свойствами увеличивать линейные размеры в несколько раз больше, чем металл при одинаковой t.
  • • Благодаря своей гибкости, в последнее время технологи разработали методику нанесения тонким слоем полимер на металлические части изделий для защиты их от коррозии.
  • • Предел прочности уступает показателям железа. Для повышения добавляют специальные компоненты, за счет которых получаются новые разновидности материала.
  • • При разработке и производстве товара учитывается низкий коэффициент температурного нагрева. Рекомендуемым порогом является менее 80 градуса. Иначе изменятся физические свойства, которые приведут к снижению прочности.
  • • Быстро воспламеняется при пожаре, при этом выделяют токсичные вещества.
  • • Из-за сниженного показателя коэффициента трения на поверхности не остаются дефекты (царапины, сколы).
  • • Обладает электроизоляционными свойствами. Так как он не проводит ток, то все ручки инструментов покрываются пластмассой.
  • • Не поддается деформации при длительной нагрузке, способен восстанавливать свою первоначальную форму.

Это интересно: Плотность стали — справочные таблицы, метод определения

Полимерные материалы пластмассы и их свойства

Полимерные материалы:применение, свойства, виды

Полимерные материалы пластмассы обладают хорошими теплоизоляционными и электроизоляционными качествами, коррозийной стойкостью и долговечностью. Средняя плотность пластмасс — 15-2200 кг/м3; предел прочности при сжатии — 120-160 МПа. Пластмассы наделены хорошими электро-теплоизоляционными свойствами, коррозийной стойкостью и долговечностью. Некоторые из них обладают прозрачностью и высокой клеящей способностью, а также имеют свойство образовывать тонкие пленки и защитные покрытия. Благодаря своим свойствам широкое применение эти полимерные материалы нашли в строительстве, главным образом в комбинации с вяжущими веществами, металлами и каменными материалами.

Пластмассы состоят из связующего вещества — полимера, наполнителя, пластификатора и ускорителя отверждения. При изготовлении цветных пластмасс также используются минеральные красители.

В качестве наполнителей при изготовлении этого типа полимерных материалов используются органические и минеральные порошки, асбестовые, древесные и стеклянные волокна, бумага, стеклянные и хлопчатобумажные ткани, древесный шпон, асбестовый картон и др.

Наполнители не только снижают стоимость материала, но и улучшают отдельные свойства пластмасс: повышают твердость, прочность, стойкость к кислотам и теплостойкость. Они должны быть химически инертными, малолетучими и нетоксичными.

Пластификаторами при изготовлении пластмасс служат цинковая кислота, стеарат алюминия и иные, которые придают материалу большую пластичность. Катализаторы (ускорители) применяются в пластмассах для ускорения отверждения.

Примером катализатора могут служить известь или уротропин, которые применяются для отверждения фенолоформальдегидного полимера.

Какие бывают полимеры – классификация

В современной промышленности насчитывается несколько десятков разновидностей. Разделение происходит по химическому составу, агрегатному состоянию и эксплуатационным качествам.

По происхождению

К ним относятся:

  • • Синтетические. Являются самыми востребованными в производстве. Обладают исключительными особенностями из-за добавления и смешивания различных веществ.
  • • Искусственные. Изделия из такого вида окружают нас в быту.
  • • Природные (биополимеры).

По молекулярным соединениям

Различные химические свойства позволяют разделять на:

  • • Органические, которые используют для основания пластмассовой продукции.
  • • Комплексные, где одновременно применяются натуральные и синтетические вещества.
  • • Неорганические.

Виды полимерных материалов по агрегатному состоянию

Характеристики вещества, подверженного различными температурами и давлением:

  • • Эластичный. Гибкость позволяет использование при производстве строительного товара (поролон, силикон). Также большое применение находит для изготовления автомобильных покрышек.
  • • Твердый. В этой форме пластмасса обладает повышенной прочностью и пластичностью. Область применения широка: оргтехника, пылесосы, холодильники, садовая мебель и другие предметы домашней утвари.
  • • Жидкий. На такой основе изготавливаются лакокрасочные материалы, герметики, монтажная пена.

По структуре, на которую влияет макромолекула

Бывает: разветвленный, линейный, сетчатый, плоский, ленточный, гребнеобразный.

Типы полимеров по полярности

В этом случае на конструкцию влияют положительные и отрицательные заряды, которые определяют характер растворимости в различных средах:

  • • полярный (гидрофильный);
  • • неполярный (гидрофобный);
  • • смешанный (амфильный).

Полимерные материалы:применение, свойства, виды

Поликонденсация

В отличие от предыдущей обработки, здесь происходит слияние частиц ступенчатым методом. При этом образуется высокомолекулярное соединение, где уничтожаются некоторые элементы, при этом выделяется (вода, хлор, водород).

Характеристики полимерных клеящих материалов

Полимерные клеящие материалы выпускают в виде жидкостей порошков и пленок.

Жидкие клеи бывают двух типов. Первый тип клеевых составов представляет собой растворенные в органическом летучем растворителе (спирте или ацетоне) каучуки, смолы или производные целлюлозы.

После испарения растворителя образуется твердое клеевое соединение. Второй тип клеевых составов — это водные растворы специально приготовленных для клеев смол. Такие растворы при правильном хранении не густеют в течение нескольких месяцев.

Жидкие клеи содержат 40-70% твердого клеящего вещества.

Из жидких клеев самыми распространенными являются меламиноформальдегидные, фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные, каучуковые, эпоксидные, поливинилацетатные, а также клеи с добавлением силиконов.

Клей КМЦ (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) используется при изготовлении мастик и растворов, применяемых при облицовке каменными материалами.

Карбинольный клей (винилацетилен карболен) — это вязкая прозрачная жидкость светло-оранжевого цвета, обладающая высокой клеящей способностью. Поэтому его называют универсальным. Он способен склеивать различные материалы, даже такие, как бетон, камень, металл, дерево. Затвердевший карбинольный клей устойчив к воздействию масел, кислот, щелочей, бензина, ацетона и воды.

В качестве катализаторов для ускорения твердения карбинольного клея используются концентрированная азотная кислота или перекись бензоила. Последняя представляет собой взрывоопасный порошок, поэтому его следует хранить, оберегая от огня.

Карбинольный клей выпускается на основе карбинольного сиропа (100 мас.ч) двух составов: в 1-й добавляется в качестве отвердителя перекись бензоила (1-3 мас.ч.), во 2-й – концентрированную азотную кислоту (1-2 мас.ч.).

Карбинольный клей хранят при температуре 20°С и в темноте, так как под влиянием света он теряет клеящую способность.

Эпоксидный клей представляет собой прозрачную вязкую жидкость светло-коричневого цвета, обладающую высокой клеящейся способностью. Он применяется для склеивания камня, бетона, керамической плитк.

Затвердевший шов эпоксидного клея устойчив к воздействию кислот, щелочей, растворителей, воды, а также к большим механическим нагрузкам.

Отвердителями эпоксидной смолы служат полиэтиленполиамин или гексаметилендиамин, пластификатором – дибутилфтолат.

Свойства

Внутреннее строение трехмерных форм полимера, соединенных вследствие полимеризации, а в некоторых случаях поликонденсации, четко выявлена и часто просматривается на изломе и разрыве материала. Основная часть полимеров – это органические соединения, при этом встречаются нередко – неорганические варианты.

Свойства полимерных материалов определяются в большей степени строением макромолекул, из которых они состоят. Для изменения характеристик материала используют различные добавки:

  • смазки, которые позволяют избежать прилипания полимерной структуры к металлическим поверхностям оборудования, на котором производится переработка;
  • красители, применяемые в декоративных целях;
  • инсектициды и антисептики, способствующие устойчивости к плесени и воздействию насекомых;
  • антиперенами, позволяющими снизить горючесть полимеров;
  • пластификаторами, с помощью которых снижается температура переработки, повышается морозоустойчивость и улучшается эластичность;
  • наполнители в различном фазовом состоянии позволяют изменить специфические свойства материалов;
  • стабилизаторы, способствующие улучшению прочности полимерных материалов и увеличению срока службы.

Для большинства полимеров характерны различные механические свойства, которые зависят от структуры и внешних факторов воздействия:

  • нагрузки, давления, температуры. Из достоинств полимерных материалов можно выделить такие как: простота механической обработки;
  • водо- и газонепроницаемость;
  • способность к свариванию и склеиванию; химическая устойчивость; низкая теплопроводность;
  • высокая прочность и эластичность;
  • малая плотность;
  • является диэлектриком.

Как и любой другой материал, полимеры обладают недостатками:

  • горючесть;
  • слабая твердость;
  • ускоренное старение;
  • повышенная ползучесть;
  • способность к тепловому расширению;
  • низкая теплостойкость.

Основной характеристикой полимеров считают их деформируемость. Именно по этому признаку в различных температурных режимах обычно оценивают свойства полимерных материалов.

Полиприсоединение

Это изготовление синтетического сырья путем многократного соединения мономерных звеньев в одну огромную молекулу без отделения других веществ. Производство происходит при помощи растворителей: «Пиридин», «Диметилсульфоксид», « Диметилформамид», в азотной среде при температуре от -20 до 110 градуса.

Сущность

Состав и основа полимерных материалов – это однотипные группы атомов, из которых синтезируется высокомолекулярное вещество. Обычно производство происходит из продуктов переработки нефти, угля и газа. Второй способ – из вторичного сырья (целлюлоза, лигнин).

Синтетические полимерные материалы и их применение

По способу производства синтетические полимерные материалы подразделяются на два класса: класс А — полимеры, получаемые цепной полимеризацией; класс Б — полимеры, получаемые поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией.

Процесс полимеризации представляет собой соединение одинаковых и разных молекул. Побочных продуктов при полимеризации не образуется.

Процесс поликонденсации представляет собой соединение большого количества одинаковых и различных полиреактивных молекул низкомолекулярных веществ, в результате чего образуется высокомолекулярное вещество. При процессе поликонденсации выделяются вода, хлористый водород, аммиак и другие вещества.

Кремнийорганические смолы — это особая группа высокомолекулярных соединений. Особенность этих полимерных строительных материалов состоит в том, что они обладают свойствами как органических, так и неорганических веществ.

Физические и механические характеристики этих полимерных материалов практически не зависят от колебаний температуры по сравнению с обычными смолами, к тому же они обладают высокой гидрофобностью и теплостойкостью. Кремнийорганические смолы служат для получения различных изделий, стойких к действию повышенных температур (400-500°С).

Основная область применения этих синтетических полимерных материалов – изготовление бетонов и растворов для повышения их долговечности. Также их применяют в виде защитных покрытий на природных и искусственных каменных материалах (бетоне, известняке, травертине, мраморе и т. д.). Пропитка оказывает защитное действие в течение 6-10 лет, после чего ее следует возобновить.

Для поверхностей пропитки изделий из природного камня и других строительных конструкций применяют гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости (ГКЖ), которые перед употреблением растворяют органическими растворителями, а также водную 50%-ную эмульсию (молочно-белого цвета), которую перед употреблением смешивают с водой в соотношении 1:10.

Поливинилацетатная дисперсия (ПВА) — это продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида. Это вязкая жидкость белого цвета, однородная, без криков и посторонних включений.

Читайте также:  Современный аналоги советских токарных станков 1к62, 16к20

ПВА в зависимости от вязкости изготавливается трех марок: Н — низковязкая, С — средневязкая, В — высоковязкая. Она применяется при изготовлении полимерцементных растворов, мастик, паст, которые используются при облицовочных работах.

Латекс синтетический СКС-65ГП — продукт совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 35:65 (по массе) в водной эмульсии с применением в качестве эмульгатора некаля и натриевого мыла синтетических жирных кислот. Латекс СКС-65ГП используется при изготовлении полимербетонов, эмульсионных красок, мастик и паст, применяемых при облицовочных работах. Также латекс используется при нанесении различных покрытий.

Полимерные материалы:применение, свойства, видыФизико-химические свойства этого полимерного строительного материала латекс СКС-65ГП:

  • содержание сухого вещества, %, не менее 47;
  • содержание незаполимеризованного стирола, %, не более 0,08;
  • концентрация водородных ионов (pH), не менее 11;
  • поверхностное натяжение, дин/см2, не более 40;
  • вязкость, с — 11-15;
  • содержание золы, %, не более 1,5.

Латекс синтетический СКС-ЗОШР — продукт совместной полимеризации бутадиена со стиролом в водной эмульсии, применяется в качестве связующего или клеящего материала при облицовочных работах.

Физико-химические свойства латекса СКС-ЗОШР:

  • содержание сухого вещества, %, не менее 33;
  • температура желатинизации, °С, не выше 14;
  • содержание свободной щелочи, %, не более 0,15.

Структура

Свойства и технические характеристики полимерного материала зависят от молекулярных соединений в цепи. По строению идет разделение на:

  • • Линейное. Это соединения, где макромолекулы составляют длинные цепочки и имеют спиральную или зубчатую комбинацию. При этом они чрезвычайно гибкие. Такое качество дает высокую эластичность, и товар не крошится при застывшем состоянии.
  • • Лестничное. Здесь макромолекулы создают пару длинных цепей, которые являются основой для создания изделий с высокой жесткостью и стойкостью к большим температурам. Помимо этих положительных качеств, есть главное достоинство – не вступают в химическую реакцию с растворителями из органики.
  • • Пространственное. Мономолекулы связаны между собой поперечными мостиками и синтезируются при помощи мочевины и формальдегида. Итогом такой операции становится пространственная или неоднородная структура основы сетки. Из такого сырья создаются жесткие конструкционные продукты.
  • • Линейно-разветвленное. Это когда от основной цепи идут ответвления, численность и размер которых различны. Такая структура наиболее прочная. Это свойство нашло применение в изготовлении полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида.
Поделитесь в соц.сетях:

Источник: https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/polimernye-materialy-chto-takoe-osnovnye-vidy-primery-izdeliy.html

Разновидности полимеров и сферы их применения в строительстве

В настоящее время в строительстве широко применяются различные виды полимеров.

Современные синтетические материалы с успехом используются при конструировании и отделке зданий и сооружений наряду с металлом, бетоном, древесиной, стеклом.

В некоторых случаях полимеры выступают в качестве аналогов традиционных стройматериалов, но иногда уникальные свойства синтетических композитов делают их незаменимыми.

К полимерам относятся различные пластики АБС, ПВХ, поликарбонат, полиэтилен, полистирол, фторопласт, искусственный каучук, композитные составы с армирующими элементами из углеволокна, стекловолокна, стеклохолста, металла и так далее.

В отличие от традиционных строительных материалов, нужные технические характеристики полимеров задаются при их производстве.

В зависимости от конкретных требований синтетические материалы могут обладать различной прочностью, гибкостью, цветом, степенью прозрачности, стойкостью к температурным воздействиям.

Сферы применения полимеров в строительстве

Направления применения полимеров в строительстве чрезвычайно разнообразны. Часто один и тот же материал может использоваться в различных областях, например – в качестве звуко- и теплоизоляции, конструкционных и декоративно-отделочных элементов. Основные направления применения полимеров в строительстве следующие:

  • несущие и ограждающие конструкции;
  • теплоизоляция;
  • гидроизоляция;
  • полы и напольные покрытия;
  • инженерные коммуникации;
  • клеи, пены;
  • модифицирующие добавки.

Несущие и ограждающие конструкции

 

В современных несущих и ограждающих конструкциях широко применяются полимеры, обладающие высокой прочностью, пластичностью и низкой теплопроводностью.

Основными направлениями использования полимеров являются: конструкции из полимербетона, композитные стойки, балки и арматура, многокамерные рамы для стеклопакетов, остекление из монолитного и сотового поликарбоната, светопрозрачное покрытие для теплиц, оранжерей и так далее.

Полимербетон. В настоящее время насчитывается около 30 видов полимерного бетона, обладающего различными свойствами.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации для изготовления полимербетона могут использоваться эпоксидные, фурановые, полиэфирные и другие виды искусственных смол.

В сравнении с традиционным бетоном, полимербетон обладает более высокими эксплуатационными качествами и успешно противостоит воздействию агрессивных сред.

Например, раствор, изготовленный на основе полиэфирных и эпоксидных смол, отличается прочностными характеристиками. Применение в качестве заполнителя кварцевого песка, базальта, гранита придают смеси кислотостойкие свойства.

Определенные виды связующих позволяют значительно увеличить срок службы бетона, повысить стойкость к различным излучениям, понизить хрупкость.

Прочность полимербетона на сжатие может достигать 120 МПа, морозостойкость – до 300 циклов.

Основные области применения полимербетона в строительстве – фундаменты в грунтах с агрессивными водами, ремонт и восстановление железобетонных конструкций, трубы канализационных коллекторов, полы в промышленных зданиях, обладающие повышенными требованиями к износостойкости, маслостойкости, бензостойкости, электропроводности, электростатике и т.д.

Стеклопластик представляет собой композитный материал, состоящий из нескольких слоев пластика, армированных стекловолокном или стеклохолстом.

Благодаря своей легкости (плотность материала не превышает 2 г/см3), прочности (до 1000 МПа на растяжение) и стойкости к механическим и химическим воздействиям, стеклопластик успешно применяется в качестве альтернативы стали в несущих конструкциях, емкостных сооружениях, трубопроводах.

Светопрозрачные виды стеклопластика используются для вертикального и горизонтального остекления (кровли, балконы, лоджии).

Стеклопластик не подвержен разрушению в условиях температурных колебаний и солнечной радиации, обладает коррозионной стойкостью и не является средой для роста микроорганизмов.

Благодаря этому, материал может успешно эксплуатироваться на открытом воздухе и в помещениях с наличием мокрых процессов.

Вибрационная стойкость, ремонтопригодность и диэлектрические свойства обуславливают широкие возможности стеклопластика для применения в производственных зданиях и сооружениях.

Поликарбонат сотового и монолитного типов – один из самых популярных и востребованных полимерных материалов для остекления. Высокая степень прозрачности, прочность, экологическая и санитарно-гигиеническая безопасность, низкая травмоопасность позволяют с успехом применять поликарбонат в жилых, офисных и производственных зданиях, теплицах и оранжереях, спортивных сооружениях.

Прочность монолитного поликарбоната на порядок превосходит прочность обычного стекла. При этом он легок и удобен в обработке. Из монолитного поликарбоната изготавливают современное ударопрочное антивандальное остекление, прозрачные полы и стены. Профилированный монолитный поликарбонат применяется для устройства прозрачной кровли и навесов.

Прочность поликарбоната сотового типа немного ниже, чем у монолитного, но, при этом, стоимость материала также не высока. Дополнительные преимущества сотового поликарбоната – низкая теплопроводность, шумопоглощение. Материал широко применяется для устройства сплошного остекления оранжерей и теплиц, кровель спортивных сооружений, звукопоглощающих конструкций и ограждений.

Теплоизоляция

Теплоизоляционные материалы, в том числе, полимерные, занимают огромную нишу на современном строительном рынке. К наиболее востребованным синтетическим утеплителям относятся:

  • пенополистирол (пенопласт). В строительстве используется разновидность ПСС с антипиреном, понижающим горючесть;
  • экструдированный пенополистирол, в отличие от обычного пенопласта обладает высокой прочностью, долговечностью и более низкой степенью водопоглощения,
  • жесткий пенополиуретан, обладая закрытой пористой структурой, одновременно может использоваться и как гидроизоляция;
  • пенополиуретан напыляемого типа удобен для теплоизоляции конструкций в труднодоступных местах.

Синтетические теплоизоляционные материалы, в сравнении с минеральными, имеют меньший удельный вес, лучше противостоят воздействию влаги и хуже проводят тепло. Их общий недостаток – горючесть.

Вследствие этого полимерная теплоизоляция не используется при устройстве вентилируемых фасадов.

Для соблюдения противопожарных требований наружные стеновые ограждения, утепленные при помощи горючих материалов, должны быть оштукатурены специальными растворами.

  • Гидроизоляция
  • Полимерные материалы обладают отличными гидроизоляционными свойствами, в связи с чем входят в состав различных водозащитных систем, в том числе, окрасочного, обмазочного, оклеечного, штукатурного и проникающего типов. Наиболее известными видами полимерной гидроизоляции являются:
  • битумнополимерные составы для обмазки горизонтальных и вертикальных бетонных поверхностей, в том числе – заглубленных. Материал отлично защищает бетон от воздействия агрессивных подземных вод;
  • полимерные мембраны ПВХ, ТПО – современное техническое решение для гидроизоляции кровельных конструкций. Удобны, надежны, пригодны к ремонту. Армированные мембраны могут применяться как в качестве покрывного слоя кровельного пирога, так и в качестве нижнего слоя инверсионных кровель;
  • штукатурные гидроизоляционные составы, самым распространенным из которых является полимерный торкретбетон, являются надежной защитой для заглубленных железобетонных конструкций. Вследствие того, что материал наносится механическим способом, штукатурное покрытие отличается высоким качеством и скоростью нанесения;
  • проникающие составы – современный и прогрессивный способ гидроизоляционной защиты железобетонных конструкций. Одновременно состав увеличивает прочностные характеристики существующих сооружений из бетона.

Полимерные полы

Полимерные полы, называемые также наливными, позволяют создать идеально ровное покрытие на черновых конструкциях из бетона, древесины, металла.

Образуемая в результате отверждения поверхность полимеров, не нуждается ни в какой дополнительной отделке.

Наибольшее распространение наливные полы получили в производственных зданиях, торговых центрах, складских помещениях, медицинских и образовательных учреждениях.

Преимуществами наливных полов являются: высокая прочность, эстетические качества, износостойкость, герметичность, отсутствие пыления, химическая и биологическая инертность, искробезопасность. Срок службы материала в условиях интенсивной производственной эксплуатации составляет не менее 10 лет.

Наиболее распространены следующие виды полов из полимерных материалов:

  • полиуретановые. Отличаются устойчивостью к износу, динамическим и вибрационным нагрузкам. Используются в складских помещениях с работающими погрузчиками;
  • эпоксидные. Хорошо воспринимают ударные и механические нагрузки. Подходят для производственных помещений с мокрыми процессами и возможностью разлива химически агрессивных веществ;
  • полиметилметакрилатные. Монтаж таких полов может производиться при отрицательных температурах. Раствор быстро затвердевает и набирает эксплуатационную прочность.
  1. Пол своему составу полимерные полы могут быть однокомпонентными и двухкомпонентными, а также иметь различные добавки, усиливающие те или иные свойства.
  2. Инженерные коммуникации

Одно из самых обширных направлений использования полимерных материалов – инженерно-техническое оборудование зданий.

Современные пластиковые и металлопластиковые трубопроводы отличаются надежностью, долговечностью, удобством монтажа, прочностью, ремонтопригодностью, стойкостью к механическим и химическим воздействиям.

Полимеры используются во всех видах инженерных коммуникаций: водоснабжение, канализация, теплоснабжение, отопление, воздуховоды, гофры для силовых и слаботочных электрических сетей.

Наряду с «чистыми» полимерами (ПВХ, полиэтилен, полистирол и т.д.) для производства трубопроводов повышенной прочности используются композиционные материалы.

Стеклопластик, сопоставимый по прочности со сталью, в 4 раза ее легче, не подвержен коррозии, не зарастает, стоит дешевле.

Читайте также:  Измерения штангенциркулем: резьбовых соединений, протекторов шин, линейных размеров

Из него изготавливают коллекторы больших диаметров, прокладываемые под автодорогами с большой интенсивностью движения.

Полимерные клеевые составы и пены

Клеевые составы на базе полимерных соединений отличаются высокими адгезионными свойствами, водостойкостью. Используются для склеивания различных элементов из пластмасс, древесины, металла, бетона, стекла, керамики и других искусственных и природных материалов. Зачастую прочность соединения превышает прочность самих склеиваемых деталей.

Основные области применения полимерных клеевых составов – ремонт бетона и производство клееных деревянных конструкций.

В связи с популярностью последних в состав клея вводятся добавки снижающие (и даже полностью исключающие) вероятность возгорания древесины.

Популярностью пользуются также полимерные химические анкеры, для фиксации тяжеловесных металлических деталей в вертикальных и горизонтальных конструкциях из бетона и в кирпичной кладке.

Монтажные пены на основе пропан-бутановой и полиуретановой смесей – современное и технологичное решение для герметизации стыков строительных конструкций, удаления мостиков холода, гидроизоляции труднодоступных мест.

Различают составы, увеличивающиеся в размерах в процессе отверждения и сохраняющие стабильность. Имеются более дорогие варианты для использования в условиях отрицательных температур и высокой влажности.

К специальным видам пен относятся огнестойкие составы, служащие для герметизации проходок инженерных коммуникаций в ограждающих конструкциях с нормируемым пределом огнестойкости.

Модифицирующие добавки

Полимерные добавки способны значительно повысить эксплуатационные свойства традиционных строительных материалов, таких как бетон и древесина. В том числе, модифицирующие вещества усиливают:

  • прочностные характеристики материалов;
  • эластичность;
  • износостойкость;
  • водонепроницаемость;
  • сопротивляемость химическим и биологическим видам угроз;
  • адгезионные качества поверхности;
  • срок службы.

Например, прочность на сжатие и растяжение бетона с добавками из эпоксидных и полиэфирных смол, может увеличиваться в 10 раз, а его морозостойкость может доходить до 300 циклов.

Бетон, армированный полимерной фиброй, отличается повышенной устойчивостью к различным видам деформаций, трещинообразованию,  механическим и ударным воздействиям.

Вследствие этого применяется при устройстве автодорог и полов в производственных зданиях с наличием интенсивных динамических и вибрационных нагрузок. Противоморозные добавки в бетон позволяют производить заливку монолитных конструкций при температуре до -5°С.

Модифицирующая обработка низкосортной древесины (береза, ольха, осина и др.) позволяет придать ей прочностные характеристики и долговечность таких пород, как дуб, ясень, бук.

Пропитка структуры дерева фенолоформальдегидными, фурановыми и полиэфирными смолами увеличивает прочность на сжатие в 2-3 раза, прочность на изгиб поперек волокон – в 3-4 раза. Снижение показателя водопоглощения достигает двух крат и более.

Конструкции из модифицированной древесины не подвержены порче насекомыми, грибком и плесенью.

Источник: https://maistro.ru/articles/building-materials-and-technologies/raznovidnosti-polimerov-i-sfery-ih-primeneniya-v-stroitelstve

Основные виды полимеров и пластмасс

Полимеры и пластмассы, обла­дая целым рядом ценных свойств (достаточная прочность, антикоррозионность, стойкость против хими­чески агрессивных сред, теплостой­кость и др.), получают большое при­менение в самых различных отраслях народного хозяйства не только как за­менители дефицитных металлов, но и как основные конструкционные материалы.

  1. Полимер — высокомолекулярное органическое соединение, характери­зующееся многократным повторением одного или более составных звеньев (составное звено — группа атомов, с помощью которой описывают строение цепи макромолекулы). В зависи­мости от структуры и формы макромолекул различают термопластичные и термореактивные полимеры. Термопластичные полимеры плавятся до вязкотекучего состояния без измене­ния структуры; они поддаются повторному нагреву и технологической об­работке. Термореактивные полимеры при нагреве изменяют свою струк­туру, в результате исключается их повторное размягчение.

Полиэтилен — полимер этилена, термопластичен; изделия из него могут быть изготовлены литьем под давлени­ем или центробежным, штампов­кой при температуре 120..135 °С и прессованием.

Он обладает высокой химической стойкостью к агрессивным средам и является хорошим ди­электриком.

Применяется при изготовлении изоляции подводных, сило­вых и радиочастотных кабелей, а так­же оборудования химических произ­водств: труб, емкостей, плит, фитин­гов, тонкостенных деталей и др.

Полистирол — полимер стирола, термопластичен, отличается очень хо­рошими диэлектрическими свойства­ми, прозрачен, водостоек, морозо­стоек.

Недостатками полистирола яв­ляются низкая теплостойкость, горючесть и хрупкость. Полистирол слу­жит материалом для изготовления ра­дио- и электроаппаратуры, высокоча­стотных приборов и химической аппа­ратуры.

Его применяют также для изготовления электроизоляционных пленок, нитей и упаковочной пленки.

Полиакрилат — полимер сложного эфира акриловой кислоты. Наиболь­шее применение получили листовые акриловые материалы (органическое стекло различных марок). Кроме того, выпускают заготовки в виде стержней, труб, листов и материалов для изго­товления деталей прессованием или литьем под давлением.

Полиметилметакрилат (органиче­ское стекло) — отличается высокой светопроницаемостью, удовлетвори­тельными прочностью и твердостью.

Важным свойством органического стекла является его способность про­пускать ультрафиолетовые лучи. Сле­дует также отметить хорошую обра­батываемость резанием, давлением, сваркой.

Применяют органическое стекло для остекления, изготовления различных изделий технического на­значения.

  1. Пластмасса представляет собой композицию полимера с различными ингредиентами: наполнителями, пла­стификаторами, стабилизаторами, красителями, отвердителями и др.

Фенопласты — пластмассы на ос­нове фенольных смол. В зависимости от технологии изготовления могут быть термопластичными и термореак­тивными.

В сочетании с различными наполнителями получают фенопласты общетехнического назначения, элек­троизоляционные, жаростойкие, воло­книстые, фрикционные и др. В ка­честве наполнителей применяют по­рошкообразные, волокнистые и слои­стые материалы.

Детали из фенопла­стов изготовляются методом горячего прессования при температуре 150… 200 °С и давлении 15…120 МПа. При этом получают готовые изделия, не требующие механической обработки.

Из термореактивных фенопластов с порошкообразным наполнителем изготовляют различные детали радио- и электротехнических изделий, электронной аппаратуры. Из ораолита (наполнитель — асбест, кварце­вый песок или графит) изготовляют кислотостойкие трубы, ванны, детали коммуникаций. Для получения изде­лий общетехнического назначения в качестве наполнителя применяют дре­весную муку.

Из фенопластов с волокнистым на­полнителем большое применение полу­чили волокниты, текстолит-крошка и стекловолокнит. Они применяются для изготовления деталей, работа­ющих на изгиб и кручение и требу­ющих хороших механических и анти­фрикционных свойств (шестерни, втулки, ролики, кулачки, вкладыши подшипников и др.).

Из слоистых фенопластов в про­мышленности большое распростране­ние получили текстолит (наполнитель — хлопчатобумажная ткань), ДСП — (наполнитель — древесный шпон) и гетинакс (наполнитель — сульфатная бумага). Эти пласт­массы обладают большей проч­ностью, чем волокнистые.

Особенно высокой прочностью обладает тексто­лит. Его применяют для изготовле­ния шестерен, подшипников, вклады­шей и других нагруженных деталей. ДСП используют как конструкцион­ный и антифрикционный материал. Гетинакс используют в качестве электроизоляционного материала.

Аминопласты — термореактивные пластмассы на основе аминосмол. Они бесцветны, прозрачны и могут быть окрашены в любые (особенно светлые) тона с помощью кра­сителей.

В качестве наполнителей применяют сульфидную целлюлозу, хлопковую целлюлозу, асбест, тальк и др. Изделия из аминопластов получают методами горячего и холод­ного прессования при различных режимах.

Температура горячего прес­сования 135… 145°С, давление 10,5…42 МПа, время выдержки 1мин на 1 мм толщины изделия.

Аминопласты применяют главным образом для изготовления электроарматуры, радиодеталей, предметов широкого потребления (посуда, кан­целярские и галантерейные товары и др.), а также для отделки магазинов, ателье, кают пароходов, железнодо­рожных вагонов.

Пластмассы на основе поливинил­хлорида получают добавлением на­полнителей, пластификаторов и кра­сителей. Наполнители повышают механичешую прочность пластиката и снижают его стоимость. Для повышения гибкости и пластичности, а также хорошего смешения составля­ющих, в смесь вводят 30…60% пла­стификатора (дибутилфталата).

Об­работкой такой смеси на вальцах получают мягкий листовой материал толщиной от 0,1 до нескольких миллиметров. Пластикат используют как футеровочный и электроизоляционный материал, а так же для изготовления труб с толщиной стенки 0,3… 10 мм.

В строительстве поли­винилхлорид идет для производства полихлорвинилового линолиума, полихлорвиниловой плёнки и др.

Винипласт — жесткий материал, получаемый путем обработки непластифицированного поливинилхлорида со стабилизаторами и смазывающими веществами при температуре 160… 180 °С; обладает большой прочностью, твердостью, хорошими диэлектриче­скими свойствами и высокой химической стойкостью.

Винипласт легко поддается обработке резанием, свар­ке, склеиванию; получил большое применение в различных отраслях на­родного хозяйства, особенно в химиче­ской промышленности. Из винипласта изготовляют трубы, вентили, краны, фитинги. Винипластовые пленки при­меняют для футеровки химической ап­паратуры, электролизных ванн и др.

Источник: http://soedenimetall.ru/osnovny-e-vidy-polimerov-i-plastmass/

Синтетические полимеры — свойства и применение

Синтетические полимеры – это семейство высокомолекулярных соединений, которые полностью синтезируются в результате прохождения химических реакций полимеризации.

Природные и синтетические полимеры отличаются тем, что природные формируются естественным путем (к примеру, кожа, шерсть, шёлк, известь, цемент), а синтетические создаются из исходных веществ-мономеров.

В современных условиях применение синтетических полимерных материалов является основой деятельности многих отраслей народного хозяйства и в целом оценивается как катализатор развития человеческой цивилизации.

Примеры и применение синтетических полимеров

Синтетические полимеры можно подразделить на следующие группы:

  • Термопласты (или пластмассы) – вещества, которые размягчаются при нагревании и застывают при охлаждении, не теряя при этом своих исходных свойств. Именно эта группа является наиболее значимой с точки зрения промышленности. К ней относятся такие широко применяемые полимеры, как полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен и другие. Сфера применения – крайне широкая: строительство, машиностроение, медицина, электроника, энергетика и практически любая другая отрасль экономики.
  • Реактопласты (или термореактивные полимеры) – вещества, которые при переработке в готовое изделие проходят необратимую трансформацию, и при повторном нагревании уже не размягчаются или деформируются, а разрушаются. Отличаются высокой твердостью и прочностью. Наиболее распространенные примеры – полиуретан, синтетические каучуки, а также вещества на основе эпоксидной или карбамидной смолы.

Мы рассмотрели базовую классификацию, однако существует целый ряд критериев, по которым можно классифицировать данные вещества.

К примеру, можно выделять группы в зависимости от строения молекулярной структуры, молекулярной массы, участвующих в образовании макромолекулы мономерных звеньев и т.п.

И по каждой группе можно привести интересные факты о синтетических полимерах, но в рамках данного краткого обзора это сделать мы, увы, не успеем.

Чем искусственные полимеры отличаются от синтетических?

Теперь разберемся, в чем состоит особенность синтетических полимеров. Как мы знаем, их синтезируют в искусственно созданных условиях, на базе мономеров.

К примеру, этилен в естественном виде – это бесцветный газ, однако после реакции полимеризации на выходе получаются твёрдые гранулы полиэтилена.

Главная особенность как раз и заключается в наличии возможности влиять на процесс полимеризации, а в итоге – и на свойства получаемого полимера:

  • Возможно введение дополнительных мономеров с целью получения сополимеров с улучшенными свойствами.
  • Имеется возможность модифицировать свойства вещества: к примеру, изменить его устойчивость к ударам или низким температурам.
  • Также осуществляется модификация технологических свойств: вязкости и текучести расплава, температуры размягчения и плавления и т.п.
  • Наконец, есть возможность модифицировать визуальные свойства: изменить цвет, сделать материал прозрачным, модифицировать его светопропускающие свойства.
Читайте также:  Кованые ворота (50 фото): распашные и откатные

То есть, обобщая, можно говорить о том, что естественные полимерные материалы даются в том виде, в котором их создала природа. Синтетические же человек научился полностью адаптировать под свои нужды и задачи.

Поэтому в современных условиях синтетика часто замещает натуральные вещества.

К примеру, искусственная полимерная кожа и синтетические волокна активно вытесняют натуральные аналоги, так как отличаются более выгодной ценой и более широким спектром возможных модификаций.

Рассматривая же негативные свойства синтетических полимеров, следует сказать об экологических рисках. Важное преимущество полимеров, их долговечность, оборачивается негативом, если к утилизации отработанных изделий подходят безответственно. Потому ключевым риском популярности синтетических полимеров на планете можно считать существенное загрязнение окружающей среды этими веществами.

Источник: https://unitreid-group.com/poleznoe/sinteticheskie-polimery-svoystva-i-primenenie/

Полимеры и использование полимерных материалов

Прогресс Технологий 14.10.2016 5901 Просмотров

КАК ПОЛУЧАЮТ ПОЛИМЕРЫ

Слово «полимер» в переводе с греческого означает «многообразный» или «многосоставный». Сегодня именно так называют высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа одинаковых группировок, соединенных химическими связями. Такие соединения являются главной составляющей полимерного материала — связующим, выполняющим роль полимерной матрицы.

При изготовлении изделия — будь то деталь или материал дорожного покрытия — состояние полимеров вязкотекучее или эластичное, а при его эксплуатации — стеклообразное или кристаллическое. В строительном деле наиболее широко применяют синтетические, искусственные полимеры, которые иногда также называют смолами.

Как правило, наименование материала отражает название полимера, который входит в его состав.

Есть два основных способа получить полимер: полимеризация и поликонденсация.

При первом молекула полимера образуется путем последовательного присоединения молекул одного или нескольких низкомолекулярных веществ (мономеров) к растущему активному центру — при этом химический состав полученного таким образом полимера соответствует химическому составу исходного мономера; единственным же продуктом реакции в большинстве случаев является полимер. При втором же способе, поликонденсации, полимеры образуются при нагревании или под действием катализаторов — процесс при этом сопровождается обязательным выделением побочного низкомолекулярного вещества (воды, спирта, галогеноводорода и т. д.). Химический состав получаемых таким образом смол отличается от химического состава исходных продуктов, так как при реакции выделяются побочные продукты.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Полимерные материалы принято под- разделять на группы в соответствии с характером процессов, происходящих при формировании изделий. Такая классификация включает в себя:

Термопласты, или термопластичные полимеры, чье затвердевание обратимо. Они обладают способностью при нагревании вновь приобретать вязкотекучее состояние. В сложных по форме изделиях термопластичные полимеры легко формуются и надежно свариваются.

Большая часть термопластов растворяются в органических растворителях, а при повышении температуры их механические свойства снижаются.

Это объясняется линейным строением молекул полимера: слабой связью молекул друг с другом, ее ослабеванием при нагревании и неспособностью к образованию сшитых макромолекул.

Самые известные и широко распространенные представители термопластичных полимеров — полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др. Теплостойкость термопластов (ненаполненных) лежит в пределах 60-100 °С, коэффициент термического расширения ~10~4 «С»1.

Даже при незначительном изменении температуры свойства термопластов резко изменяются; их деформационная устойчивость под нагрузкой низкая. В то же время термопласты отличаются хорошей растяжимостью и гибкостью.

Термопласты, как правило, получают путем полимеризации.

Реактопласты, или термореактивные полимеры, при нагревании отвердевают необратимо. Их первоначальные свойства и способность плавиться не восстанавливаются.

Их отверждение — результат химических реакций образования трехмерных полимеров (вследствие сшивания линейных молекул в пространственные структуры, происходящего с помощью сшивающих агентов или за счет активных групп самих полимеров).

Термореактивные полимеры после отвердевания не растворяются в растворителях, но в некоторых из них могут набухать. Если температура повышается до определенного предела, реактопласты сперва несколько изменяют свои свойства, а затем происходит их разложение (термодеструкция).

Теплостойкость отвержденных реактопластов достигает пределов 250-300 °С. Прочность и твердость термореактивных полимеров выше, чем у термопластов. Кроме того, им свойственна водостойкость. К этой группе полимеров относятся поликонденсационные смолы: феноло-формальдегидные, эпоксидные и другие.

ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Итак, полезными свойствами синтетических полимерных материалов являются их химическая стойкость, водонепроницаемость и устойчивость к воздействию микроорганизмов, что позволяем широко их применять.

При изготовлении строительных конструкций распространение получили стекло- и древесные пластики, полимербетоны; для производства отделочных материалов — пено- и сотопласты.

Области использования строительных пластмасс довольно разнообразны, при этом можно выделить основные требования, применяемые к материалам такого рода.

В первую очередь это возможность длительной эксплуатации и сравнительно высокая механическая прочность. Сравнительно с неорганическими материалами, применяемыми в строительстве, молекулярная решетка у органических полимеров — одна из самых непрочных.

Поэтому эксплуатация пластмасс возможна при невысоких температурах; подвержены они и разрушению от окисления — в результате этих процессов физико-химические и технические показатели полимеров необратимо меняются.

Именно влияние этих воздействий имеют в виду, когда говорят о старении полимерных материалов и изготавливаемых из них изделий.

В дорожном строительстве полимеры используются в процессе приготовления так называемых полимерцементных бетонов. Они представляют собой смеси цемента и полимеров с наполнителями (или без них).

Цемент, вступая в химическое взаимодействие с водой, образует цементный камень, соединяющий частицы наполнителя в монолит.

Равномерно распределенный в бетоне полимер улучшает сцепление цементного камня с на- полнителем и отдельных цементных зерен между собой.

Такие полимерные материалы, как бутадиеновый и хлоропреновый синтетический каучук, легли в основу рецептуры составов латексцементных бетонов (полимерцементные бетоны, содержащие полимер в виде латекса).

Бетоны, содержащие синтетические латексы и эмульсии регенерированного каучука, применяют для изготовления дорожных и аэродромных покрытий.

К основным полимерным связующим относят также поливинилацетатные эмульсии, дивинилстирольные, дивинилнитрильные и карбоксилатные латексы и латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом.

В качестве стабилизаторов смесей водных дисперсий полимеров с цементом часто используют казеин, кальцинированную соду, поташ, метилцеллюлозу. Роль наполнителей в бетонах могут выполнять кварцевая мука и песок, искусственные пески, крошка известняка и скальных пород.

Полимеры входят в состав лакокрасочных материалов, а также материалов защитных и декоративных покрытий.

Полимерное связующее должно обеспечивать им достаточную твердость, необходимую эластичность, повышенную износостойкость и гидравлическую устойчивость.

Поэтому направление исследований в этой области связано зачастую с исследованиями кинетики отверждения термопластичных, в частности полиуретанов и феноксисмол, продуктов очистки эпоксидных полимеров, используемых для производства таких покрытий.

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ И КРОВЛИ

Кроме вышеописанных традиционных способов использования полимеров в строительстве, включая дорожное, есть и другие — с каждым годом количество технологий, предполагающих использование полимерных материалов, увеличивается.

Появляются новые материалы — отделочные, теплоизоляционные, звукоизоляционные, — разработанные с применением метода макромолекулярного проектирования, основывающегося на особых свойствах полимеров.

Это клеи, мастики, лаки, арматура, трубы, кровельные материалы и многое другое, необходимое при строительстве, ремонтных работах, гидроизоляции и отделке.

На сегодняшний день около сорока видов полимеров применяются достаточно широко, позволяя изготавливать различные модификации строительных и декоративных материалов; еще несколько десятков имеют высокий промышленный потенциал и проходят испытания в лабораториях по всему миру.

Стоит отдельно сказать о материалах для гидроизоляции, производимых на полимерной основе. Прежде всего это так называемые полимерные композиты, часто для краткости обозначающиеся аббревиатурой ПМК.

В строительной сфере наиболее распространено применение ПМК на основе базальтового пластика и стеклопластика.

Из последнего изготавливают здания и отдельные архитектурные элементы: балки, стеновые панели, светопрозрачные конструкции, в качестве заполнения в которых используется монолитный или сотовый поликарбонат.

Стоимость базальтового пластика существенно выше, чем у стеклопластика, поэтому его используют не так широко.

При этом базальтовый пластик имеет больший потенциал за счет своих полезных свойств и характеристик — включая, помимо всего прочего, высокую экологичность.

Из этого материала выполняется монтажная арматура, а также элементы конструкций для строительства тоннелей, мостов, технических сооружений, плотин.

Качество изделий существенно повышается, если в их состав входят полимерные материалы. Современные конструкции, возводимые с целью защиты от атмосферной влаги и воды, часто изготавливают с применением полимерных гидроизоляционных материалов. Благодаря им срок службы таких конструкций может превышать пятьдесят лет.

В производстве кровель полимеры также широко используют. Прежде всего это материалы, в состав которых входят бутизол, изолен, хайполон, трокал, ВСП-55, неоплен и другие виды полимеров.

Конкретная рецептура изготовления кровельных материалов при этом зависит от климатических условий зоны, где они будут эксплуатироваться, специфики их монтажа и так далее.

Например, элон — один из тех полимеров, которые устойчивы к действию низких температур, поэтому производители охотно используют его в процессе изготовления так называемых «ковров», чья площадь может составлять 400 и более квадратных метров.

Другой полимер, кромэл, отличается высокой стойкостью к негативному действию разного рода агрессивных сред, а также устойчив к ультрафиолету и озону. Из-за этих качеств кромэла его часто используют при изготовлении гидроизоляционных материалов.

Завершая разговор о полимерах, нужно заметить, что своего рода обратной стороной широкого применения полимеров в современном мире, ограничивающей их использование, является токсичность целого ряда этих материалов. Помимо этого, токсичными в большей или меньшей степени могут быть разного рода добавки к полимерам, красители, стабилизаторы, пластификаторы.

Именно поэтому, определяясь с материалами для строительства, ремонта, декоративных работ, необходимо особенно тщательным образом изучить данные о химическом составе того или иного полимера и в целом подробно ознакомиться с описанием его свойств.

В современной практике в большинстве стран, включая Россию, почти каждый материал, произведенный на основе или с использованием полимеров, должен быть снабжен соответствующим гигиеническим сертификатом — за исключением разве что тех, которые применяются во внутренних частях конструкций и не имеют контакта ни с внешней средой, ни с человеком и его жизнедеятельностью.

При демонтаже объектов строительства утилизация конструкций, изготовленных из материалов, содержащих в своем составе полимеры, требует особых условий. Но это уже тема отдельного большого разговора.

Источник: https://proteh.org/articles/14102016-polimery-i-ispolzovanie-polimernyh/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector