7.2. Каучуки и каучукоподобные полимеры. Природные полимерные продукты.

Синтетические каучуки являются продуктами полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов. Для получения синтетических каучуков в качестве мономеров применяют: изопрен, бу­тадиен (дивинил), хлорпрен, изобутилен и др.

Каучук и каучукоподобные полимеры в отличие от обыкно­венных полимеров при приложении растягивающей силы могут удлиняться в 2...10 раз, а при прекращении действия этой си­лы - восстанавливать свои первоначальные размеры. Это свой­ство объясняется особенностью строения каучуков: во-первых, их молекулы не вытянуты в линию, а как бы свернуты в спи­раль; во-вторых, взаимодействие между молекулами ниже, чем внутримолекулярные связи; в-третьих, молекулы соединены («сшиты») между собой в небольшом количестве мест.

В зависимости от исходных мономеров выпускают много­численные разновидности каучуков: изопреновый, бутадиеновый, хлорпреновый, бутадиен-стиролъный и др.

Синтетические каучуки применяют для изготовления клеев и мас­тик (служат для приклеивания линолеума, плиток пола и т.п.). Каучу­ки необходимы в производстве разнообразных герметизирующих ма­териалов. В качестве компонентов герметиков широко используют бутилкаучуки и хлорпреновые каучуки. Синтетические каучуки слу­жат также для модификации других полимеров с целью придания им упругих свойств.

Резина представляет собой вулканизированный каучук и обычно содержит наполнители (сажу, мел и др.). Вулканизация каучука - это процесс, при котором в результате взаимодействия каучука с серой или другими веществами (либо под влиянием радиации) образуется значительное число новых связей между цепями (цепи "сшиваются"), что приводит к повышению жесткости и теплостойкости, снижению растворимости и набухания в органических растворителях.

Резину используют в качестве материала для чистых полов, отхо­ды резины (в виде дробленой отработанной резины – резиновой крошки) являются компонентом битумнорезиновых материалов (бризола, битумнорезиновой мастики и др.).

Природные полимерные продукты

К природным олигомерным и полимерным продуктам, при­меняемым в строительстве и других отраслях хозяйства, отно­сятся природные смолы, ненасыщенные (высыхающие) масла, целлюлоза и некоторые белковые вещества. Для получения свя­зующих веществ природные продукты, как правило, модифици­руют с целью улучшения их свойств.

Природные смолы - продукты растительного происхож­дения, содержащиеся в жидкостях, которые выделяются на по­верхности коры деревьев самопроизвольно или в результате ранения. Смолы состоят из смеси органических высоко- и низ­комолекулярных веществ.

Различают молодые (свежие) смо­лы, собираемые непосредственно с деревьев (например, живи­ца — сосновая или еловая смола), и ископаемые смолы - про­дукты жизнедеятельности давно погибших деревьев (янтарь, копалы). Молодые смолы содержат много низкомолекулярных летучих веществ, ископаемые смолы - твердые, хрупкие мате­риалы.

В строительстве чаще применяют продукты, получае­мые при переработке смолы хвойных деревьев, - канифоль и скипидар.

Канифоль - остаток от отгонки скипидара из смолистого сока хвойных деревьев (живицы); хрупкая стекловидная масса желто­го цвета, состоящая в основном из смоляных кислот (до 90 %). Кани­фоль растворяется почти во всех органических растворителях, хорошо совмещается с растительными маслами. Ее в основном применяют для модификации других пленкообразующих ве­ществ с целью повышения адгезионных свойств.

Скипидар (терпентинное масло) применяют как растворитель для масляных и глифталевых красок.

Олифы (от греческого aleipha - мазь, масло) - пленкообра­зующие вещества на основе жидких растительных масел или алкидных полимеров (глифталевых или пентафталевых), моди­фицированных растительными маслами. Все олифы - олигомерные продукты. Для олиф используют ненасыщенные масла, т. е. имеющие двойные связи в углеводородной цепи. Благодаря двойным связям олифы могут отвердевать (а не высыхать) за счет окислительной полимеризации, т. е. сшивки кислородом воздуха. Образующиеся эластичные пленки со временем, осо­бенно под действием УФ-излучения, становятся хрупкими и растрескиваются. Процесс отвердевания необратимый, т. е. вы­сохшая масляная краска не растворяется повторно.

В строительстве в основном используют олифы для красок и в качестве пластификатора в мастиках и замазках.

Целлюлоза (от латинского cellula - клетка) - полисахарид; самый распространенный природный полимер, образующий стенки растительных клеток. В чистом виде в качестве органи­ческого вяжущего целлюлозу не применяют. Она практически не растворяется ни в воде, ни в органических растворителях. Обычно используют простые и сложные эфиры целлюлозы: нит­роцеллюлозу, карбоксиметилцёллюлозу и др.

Нитроцеллюлозу (коллоксилин) получают, обрабатывая целлюлозу азотной кислотой (до содержания азота 10...12 %). Нитроцеллюлозу при­меняют для получения лаков, нитроэмалей, шпатлевок и клеев. В смеси с камфорой из нитроцеллюлозы получают целлулоид. Недостаток нитроцеллюлозы в том что она - легкогорючий материал.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - порошкообразный или волокнистый продукт белого цвета, хорошо растворяющийся в воде. Образующийся с водой вязкий раствор используют в каче­стве клея для обоев, а также в отделочных композициях для улучшения связности и реологических свойств смеси.

Белковые вещества применяют в строительстве все в меньших объемах из-за их пищевой ценности и недостаточной водо- и биостойкости. В ограниченных количествах находят примене­ние казеин и плотин.

Казеин - порошкообразный продукт, получаемый обра­боткой кислотой обрата (обезжиренного молока). Казеин пло­хо растворяется в воде, но хорошо в щелочных водных раство­рах. Его применяют для приготовления клеев и мастик, а также после растворения в аммиачной воде (т. е. в виде казеината ам­мония) для стабилизации латексов в полимерцементных ком­позициях.

Глютин (столярный клей) получают вывариванием из кос­тей, соединительных тканей и кожи животных с последующим упариванием раствора. Поставляют глютин в виде твердых, хрупких плиток или гранул. Для приготовления клея плитки или гранулы заливают холодной водой; при этом они размягчаются и сильно набухают. В набухший глютин добавляют воду и на­гревают до образования вязкого раствора - клея. При охлажде­нии и испарении воды клей переходит в студнеобразное состояние (желируется), а затем затвердевает. Применяют глютиновый клей в столярных (отсюда название - столярный клей) и маляр­ных работах, для приклеивания облицовочных материалов, а также в качестве замедлителя схватывания гипсовых вяжущих.