Пластмассы — это искусственные материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров, способные при определенных условиях формоваться и переходить
в твердое состояние, сохраняя заданную форму.
Основные компоненты пластмасс
Связующее вещество — полимер.
Наполнители:
- органические;
- минеральные.
По внешнему виду:
- дисперсные (древесная или кварцевая мука, мел, тальк, сажа),
- волокнистые (стекловолокно, асбест, древесная шерсть)
- слоистые (ткань, древесный шпон).
К наполнителям также можно отнести воздушные поры в газонаполненных пластмассах. Наполнители могут занимать до 80–90 % объема материала. Они не только снижают стоимость, но и придают дополнительные свойства материалу: повышают тепло- и атмосферостойкость, снижают усадку и деформативность.
Пластификаторы — вещества, повышающие эластичность и пластичность полимеров для упрощения их переработки в изделия — глицерин, камфара и пр.
Стабилизаторы — препятствуют старению полимеров.
Отвердители (для реактопластов) — обеспечивают сшивку линейных олигомеров или полимеров в сетчатые.
Пигменты и красители — придают материалам и изделиям соответствующий внешний вид.
Полимерные материалы обладают уникальными механическими, электроизоляционными свойствами, многие из них — высокой эластичностью. Они способны принимать любую форму в процессе переработки и нашли широкое применение в большинстве областей строительства: полиэтилен (пленки, трубы), полистирол (плиты), полихлорвинил (линолеум), полиметилметакрилат (органическое стекло).
Недостаток — низкая теплостойкость, высокий коэффициент термического расширения, повышенная ползучесть, старение и токсичность некоторых полимеров.
Исходные полимерные материалы
Полимерные материалы — это природного или искусственного (синтетического) происхождения высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся звеньев (мономеров), соединенных химическими связями.
По технологии изготовлениябывают:
- полимеризационные (например, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид);
- поликонденсационные (полиэфирные, акриловые, кремнийорганические, полиэфиры, полиуретановые каучуки).
По химическому составу:
- карбоцепные (состоят только из атомов углерода и водорода);
-гетероцепные (кроме углерода могут присутствовать атомы серы, фосфора, кислорода)
- элементоорганические (в состав цепей входят другие атомы, например, кремний, титан).
По форме макромолекул:
- линейные (а);
- разветвленные (б)
- сетчатой структуры (в)
Линейные полимеры, в основном, имеют невысокую температуру размягчения и растворяются в соответствующих растворителях. Сетчатые полимеры не плавятся, не растворяются, а только набухают.
По отношению к нагреванию:
- термопластичные;
-термореактивные.
Термопластичные могут многократно при нагревании размягчаться, переходя в пластичное состояние, и при охлаждении затвердевать, сохраняя заданную форму. К ним относятся большинство полимеризационных полимеров (полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид).
Термореактивные полимеры (реактопласты) в процессе переработки за счет химических реакций приобретают сетчатое строение и теряют возможность плавиться. К ним относятся эпоксидные смолы, вулканизованные каучуки и другие.
Полиэтилен — продукт полимеризации этилена плотностью 910–925 кг/м 3.
Свойства:
- морозостойкость –70 °C;
- термостойкость +70 °C;
-при нагреве до +80 °C растворяется в некоторых органических растворителях.
По способу получения:
-полиэтилен высокого давления (ПВД)
- низкого давления (ПНД).
Применение — изготовление пленок отделочных материалов.
Полиизобутилен — каучукоподобный или жидкий эластичный материал, получаемый в промышленности полимеризацией изобутилена.
Свойства:
- плотность 910–930 кг/м3;
- не изменяет структуру под действием окружающей среды;
- обладает очень малой влаго– и газопроницаемостью.
Применение - изготовление гидроизоляционных тканей, защитных покрытий, клеящих пленок, добавка в асфальтобетон.
Полистирол — термопластичный полимер плотностью 1060 кг/м 3, продукт полимеризации стирола, применяемый при изготовлении лаков и эмалей, а во вспененном состоянии — в качестве теплоизоляционного материала. Из него изготавливают плиты из вспененного экструдированного полистирола.
Поливинилхлорид — (ПВХ) является продуктом полимеризации винилхлорида (СН2=СНСl).
Обладает высокими механическими свойствами.
Из ПВХ изготовляют гидроизоляционные и отделочные материалы, плинтуса, поручни, оконные и дверные переплеты, линолеум и др.
Ценным свойством ПВХ является стойкость к действию кислот, щелочей, спирта, бензина, смазочных масел. Применяют для производства труб, используемых в системах водоснабжения, канализации и технологических трубопроводов.
Недостатками ПВХ - резкое понижение прочности при повышении температуры, а также ползучесть при длительном действии нагрузки.
Полиметилметакрилат (органическое стекло) — прозрачное твердое и упругое вещество плотностью 1190 кг/м 3, получают в виде бесцветной, прозрачной жидкости в процессе полимеризации метилового эфира, из которой после отвердевания образуются стеклообразные готовые изделия очень стойкие в воде, кислотах и щелочах.
Применяют для остекления или изготовления масштабных моделей и заготовок.
Основы производства изделий из пластмасс
Большинство технологических процессов формования изделий включает несколько стадий:
— подготовка компонентов состоит из сушки, гранулирования или наоборот помола и дозирования исходных материалов;
— смешение компонентов происходит в обычных смесителях методом экструзии (в этом случае процесс смешения совмещен с формованием) и специфическим для полимеров методом вальцевания;
— формование изделий зависит от природы полимера (термопласт или реактопласт). Основные способы формования: экструзия, экструзия с раздувом, каландрование, литье под давлением, горячее прессование, вакуумное прессование, а также склейка и сварка готовых деталей.
Основные виды строительных материалов и изделий из пластмасс:
— конструкционные и конструкционно-отделочные материалы (стеклопластики, древесно-стружечные плиты, древесно-слоистые пластики, полимербетоны);
— отделочные материалы (бумажно-слоистые пластики, декоративно-пленочные материалы, линолеумы);
— гидроизоляционные материалы и герметики;
— теплоизоляционные материалы (пенопласты, поропласты, сотопласты);
— клеи и мастики;
— трубы и сантехнические изделия.
Полимерные трубы
Водопроводные трубы, применяемые при строительстве напорных трубопроводов (подземных и надземных), закрытого дренажа, трубчатых гидротехнических сооружений, а в сельском хозяйстве — для оросительных систем.
Исходными материалами для труб являются полиэтилен, винипласт, полипропилен или фторопласт.
Изготавливают методом непрерывной шнековой экструзии, т. е. непрерывным выдавливанием густой массы размягченного полимера из насадки с заданным
профилем, определяющим поперечное сечение будущей трубы.
Такие трубы являются морозостойкими и их эксплуатируют в зданиях при температурах от –60 до +90 ˚С.
Полимерные мастики и бетоны
Условия работы гидротехнических сооружений — это в большинстве случаев агрессивная среда, воздействие высоких скоростей и твердых компонентов сточных вод. Для увеличения долговечности и срока службы сооружений их защищают специальными покрытиями или облицовками из полимерных мастик, полимерцементных бетонов или полимеррастворов.
Полимерные мастики используют при устройстве защитных покрытий конструкции и сооружения, предохраняющих от воздействия агрессивной среды в виде механических нагрузок, истирания, перепадов температур и радиации.
Полимерцементные бетоны — это бетоны на портландцементе с добавлением кремнийорганических или водорастворимых полимеров, обеспечивающих повышенную морозостойкость и водонепроницаемость.
При отсутствии в полимерцементном бетоне крупного заполнителя его называют полимерцементным раствором. Их применяют в качестве гидроизоляционных, антикоррозионных и износоустойчивых покрытий, защищающих конструкции зданий и сооружений, а также при изготовлении тонких напольных покрытий.
Вяжущим в полимербетонах являются полимерные смолы, а в качестве заполнителей используют неорганические заполнители.
