Т7 Материалы и изделия из пластмасс

7.1. Общие сведения.

7.2. Каучуки и каучукоподобные полимеры. Природные полимерные продукты.

7.3. Компоненты пластмасс. Основные свойства полимеров и пластмасс.

7.4. Способы изготовления изделий из полимеров и пластмасс.

7.5. Основные виды изделий из строительных пластмасс.

7.6. Применение полимеров в бетонах и растворах

7.7. Ограничения при применении пластмасс в строительстве.

7.1. Общие сведения.

Полимеры и композиционные материалы на их основе - пла­стмассы - сравнительно новая разновидность строительных ма­териалов и изделий. Например, широко известный в настоящее время полиэтилен впервые был получен в 1939г. в Англии. Слово «полимер» греческого происхождения: polys -многочисленный, meros - часть, доля.

Пластическими массами называют материалы, содержащие в качестве важнейшей составной части высокомолекулярные соеди­нения - полимеры и обладающие пластичностью на определенном этапе производства, которая полностью или частично теряется после отверждения полимера.

В современном представлении полимеры - это высокомоле­кулярные вещества, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти элементарные звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи различного строения (линейные, разветвленные) или же образуют жесткие и пластичные про­странственные решетки. Молекулы полимерных соединений, состоящие из очень большого числа элементарных звеньев, на­зывают макромолекулами.

К высокомолекулярным соединениям относят ве­щества с молекулярной массой больше 5000, к низко­молекулярным - вещества с молекулярной массой менее 500. Молекулы высокомолекулярных соединений состоят из нескольких тысяч или даже сотен тысяч атомов. Соединения с промежуточными значениями молекулярной мас­сы, т. е. продукты синтеза с молекулярной массой до 1000 еди­ниц, имеющие линейное строение молекул и способные к даль­нейшему укрупнению, называют олигомерами. Чаще всего это вязкие жидкости, например эпоксидные или полиэфирные смо­лы до их отверждения.

Природные полимеры - это в основном биополимеры (белко­вые вещества, природные смолы, целлюлоза и др.). Однако в строительстве используются в основном искусственные и синте­тические полимеры.

Искусственными называют полимеры, полученные путем химической модификации природных. Например, ацетилцеллюоза (ацетатный шелк), нитроцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза - продукты химических превращений природного поли­мера - целлюлозы, резина и эбонит - продукты вулканизации природного каучука.

Синтетические полимеры (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) получают синтезом из низкомолекулярных сравнительно простых по химическому составу веществ – мономеров. Пер­вый синтетический полимер - фенолоформальдегидная смола - появился в начале XX в.

Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, т. е. которые получают совместной полимеризацией нескольких мономеров, называют сополимерами. Если же соединения построены из одинаковых мономеров, то такие полимеры называют еще гомополимерами.

П о строению макромолекул орга­нические полимеры могут быть линейными, разветвленными и сетчаты­ми (трехмерными). При линейном строении все молекулы вытянуты в виде цепей, в которых атомы мономе­ра, являющиеся исходным низкомоле­кулярным соединением, химически связаны между собой. Разветвленные макромолекулы характерны наличи­ем мономерных звеньев, ответвлен­ных от основной цепи полимера. Сет­чатые (пространственные) макромо­лекулы характеризуются химической «сшивкой» отдельных линейных или разветвленных цепей полимера попе­речными связями (рис. ниже).

Рис. Строение молекул полимеров:

а — линейная структура;

б — разветв­ленная структура;

в — структура про­странственного полимера

Полимеры с макромолекулами линейного и разветвленного строения при нагревании плавятся с изменени­ем свойств, а также способны растворяться в соответствующих органических растворителях. При охлаж­дении такие полимеры вновь отверждаются (так в отношении полимеров называется процесс отвердевания), их называют термопластичными.

Термопластичными (термопластами) называют полимеры, спо­собные обратимо многократно размягчаться при нагреве и отверждаться при охлаждении, сохраняя основные свойства.

Полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются, а лишь набухают в растворителях. Они не могут размягчаться при повторном нагревании; их именуют термореактивными (реактопластами).

Термореактивными (или реактопластами) называют полимеры, которые, будучи отверждены, не переходят при нагреве в пластичное состояние. Следовательно, термореактивные полимеры при повыше­нии температуры ведут себя подобно древесине: при высо­котемпературном нагреве они претерпевают деструкцию и загора­ются.