Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

КАУЧУКИ И КАУЧУКОПОДОБНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

Каучуками и каучукоподобными называют эластичные материалы. При приложении растягивающей силы они могут удлиняться в 2...10 раз, а при прекращении действия этой силы восстанавливают 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 слабее, чем внутримолекулярные связи, и, в-третьих, молекулы соеди­нены („сшиты") между собой реже.

Большинство каучуков из-за больших размеров молекул довольно плохо растворяется, но сильно набухает в органических растворите­лях. Улучшить растворимость каучуков можно с помощью термомеха­нической деструкции их молекул, интенсивно перемешивая или пере­тирая материал на валках при повышенной температуре.

При сшивке молекул каучука, называемой вулканизацией, число связей между молекулами увеличивается. У образовавшегося продук­та — резины — по сравнению с каучуком несколько снижается эластич­ность и совершенно пропадает способность растворяться. При очень большом количестве сшивок образуется твердый прочный материал —I збоних.

Слово „каучук" произошло от индейского слова „кау" - дерево и „учу" J течь, плакать. Первым каучуком, с которым познакомились люди, был натураль­ный каучук, получаемый из сока южноамериканского дерева - гевеи. Ценные свойства каучука и быстро расширяющиеся области его применения поставили задачу синтеза искусственного каучука. В начале нашего века благодаря усилиям химиков (большой вклад в это внесли русские советские химики - С. В. Лебедев и его школа) начался выпуск различных видов синтетических каучуков (СК). Современная химическая промышленность выпускает большое количество синте­тических каучуков с самыми разнообразными свойствами, в ряде случаев превос­ходящими по свойствам натуральный.

Каучуки выпускают в виде твердых эластичных продуктов, вяз­кой жидкости (жидкие каучуки) или в виде водных дисперсий — кау­чуковых латексов. Латексы содержат 30—60% каучука в виде мельчай­ших частиц средним диаметром 0,1...0,5 мкм, взвешенных в воде. Слия­нию частиц препятствует находящаяся на их поверхности тончайшая оболочка из поверхностно-активных веществ — стабилизаторов. Латек­сы имеют преимущество перед другими формами синтетических кау­чуков (СК): они относительно легко совмещаются с другими материа­лами (цементом, наполнителями), легко распределяются на поверх­ности тонкой пленкой, абсолютно не горючи и в них отсутствуют до­рогостоящие и токсичные органические растворители.

В строительстве каучук и каучукоподобные полимеры используют главным образом для изготовления эластичных клеев, мастик и красок, модификации битумных и полимерных материалов, изготовления мате­риалов для полов и герметиков, а также для модификации бетонов (в последнем случае применяют латексы каучуков).

Чаще в строительстве применяют бутадиен-стирольный, полихло - ропреновый, тиоколовый и бутилкаучук; кроме того, используют каучукоподобные полимеры — полиизобутилен и хлорсульфирован - ный полиэтилен.

Бутадиен-стирольные каучуки получают совместной полимери­зацией бутадиена со стиролом (каучук СКС) или с а-мегилегиролом (каучук СКМС). Это основной вид синтетических каучуков; на их долю приходится более половины производимых синтетических кау­чуков. Выпускают большое число марок бутадиен-стирольных каучу­ков с различным соотношением стирола и бутадиена: от СКС-10 до СКС-65 (цифра показывает процентное содержание по массе стирола в каучуке). Больше всего выпускают каучука марки СКС-30. Он хо­рошо растворяется в бензине, бензоле и хлорированных углеводоро­дах.

Клеящая способность каучуков СКС невысокая. Для ее повышения в каучуки добавляют канифоль, кумароноинденовую смолу или при­родный каучук. Бутадиен-стирольный каучук достаточно морозо - и атмосферостоек.

В строительстве широко применяют бутадиен-стирольные латексы, чаше латекс СКС-65 (ГОСТ 10364 — 75). Содержание каучука в ла­тексе около 47%. При смешивании с цементом и другими минеральны­ми порошками латекс СКС-65 может коагулировать. Поэтому для строительных целей промышленность выпускает стабилизированный латекс СКС-65 ГП марки „Б". Обычный латекс СКС-65 ГП можно стаби­лизировать, добавив около 10% стабилизатора — поверхностно-активно­го вещества ОП-7 (ОП-Ю) или смеси ОП-7 (ОП-Ю) с казеинатом ам­мония (1 : 1).

На основе латекса СКС-65 получают клеящие мастики (например, клей „Бустилат"), латексно-цементные краски, составы для налив­ных полов. Латексом модифицируют строительные растворы и бетоны.

Полихлоропреновый каучук (наирит) - синтетический каучук, получаемый сополимеризацией хлоропрена с добавкой 5...30% дру­гих мономеров. Выпускают твердые высокомолекулярные каучуки молекулярной массой 100 ООО...500 ООО, жидкие олигомерные каучу­ки, используемые для пластификации и антикоррозионных покрытий, и латексы. Плотность твердого каучука 1230 кг/м3. Он хорошо рас­творяется в ароматических и хлорированных углеводородах, частич­но в кетонах и эфирах. Хлоропреновый каучук обладает хорошими клеящими свойствами, поэтому его используют в клеящих мастиках (например, кумароно-иаиритовых — КН). Вулканизированные каучу­ки обладают высокой масло-, бензо - и теплостойкостью.

Бутилкаучук — продукт сополимеризации изобутилена с неболь­шим количеством (1...5%) изопрена. Бутилкаучук — один из самых ценных видов каучуков. Он обладает высокой морозостойкостью, эластичностью, стойкостью к действию кислорода и озона и исклю­чительно высокой газонепроницаемостью. Бутилкаучук растворяется в бензине, ароматических углеводородах и сложных зфирах, обладает хорошей клейкостью.

Вулканизированный бутилкаучук отличается высокой термостой­костью (температура деструкции 160...165°С). Он химически инер­тен, не растворяется, а лишь набухает в углеводородных растворителях; животные и растительные масла не оказывают на него влияния.

Бутилкаучук применяют в автомобильной промышленности, для по­лучения прорезиненных тканей, гуммирования химической аппаратуры, в пищевой промышленности и др. В строительстве бутилкаучук исполь­зуют для получения клеящих мастик и герметизирующих материалов, а также для модификации битумных и полимерных материалов.

Тиоколовые (полисульфидные) каучуки — синтетические каучу­ки, в молекулах которых в основной цепи содержатся атомы серы (40...80% по массе). Особенность тиоколовых каучуков — высокая стойкость к атмосферному старению и действию растворителей. Вы­пускают твердые и жидкие каучуки и латексы каучуков. В строительстве их применяют для изоляционных покрытий, стойких к солнечному све­ту и растворителям, герметизации стыков крупнопанельных зданий и в качестве пластифицирующего компонента в химически стойких мастиках и компаундах.

Полиизобутилен — термопластичный каучукоподобный полимер, в зависимости от молекулярной массы представляющий собой вязкие клейкие жидкости (молекулярная масса ниже 50000) или эластичный каучукоподобный материал (молекулярная масса 100ООО...200ООО). Полиизобутилен хорошо растворяется в алифатических, ароматических и хлорированных углеводородах и хорошо смешивается с различными наполнителями. Это один из самых легких полимеров; его плотность 910...930 кг/м3. Полиизобутилен щелоче - и кислотостоек. По химиче­ской стойкости и диэлектрическим свойствам он уступает только поли­этилену и фторопласту. Эластичность полиизобутилен сохраняет до температуры -50° С. Поэтому его применяют для модификации поли­мерных и битумных материалов с целью улучшения их свойств при низ­ких температурах.

Низкомолекулярный полиизобутилен и растворы высокомолеку­лярного полиизобутилена обладают очень высокими адгезионными свойствами к большинству строительных материалов (дереву, бетону, штукатурке и т. п.). Из низкомолекулярного полиизобутилена изготов­ляют невысыхающие клеи и мастики для приклеивания полимерных отделочных материалов из поливинил хлорида, полиэтилена и других полимеров с плохой адгезией. На основе полиизобутилена получают также нетвердеющие мастики для герметизации стыков в сборном строительстве.

Из высокомолекулярного полиизобутилена формуют листы для защиты химической аппаратуры от коррозии,, для гидро - и электро­изоляционных целей. Кроме того, его используют в качестве пластифи­катора в пластмассах.

Хлорсульфированный полиэтилен - каучукоподобный продукт, получаемый при взаимодействии полиэтилена с хлором и сернистым ангидридом S02. Обработанный таким образом полиэтилен проявляет способность к вулканизации.

Хлорсульфированный полиэтилен хорошо растворяется в аромати­ческих растворителях (толуоле, ксилоле) и хлорированных углеводо­родах, хуже в ацетоне и совсем не растворяется в алифатических угле­водородах. Отличительная черта хлорсульфированного полиэтилена высока я атмосферостойкость и химическая стойкость; он хорошо противостоит действию кислот, щелочей и сильных отвердителей, раз­рушающе действует на него лишь уксусная кислота, ароматические и хлорированные углеводороды.

Вулканизированный хлорсульфированный полиэтилен характери­зуется высокой термостойкостью. Изделия из него способны длительно работать при температуре -60° ... + 180° С. Хлорсульфированный полиэтилен хорошо совмещается с каучуками, повышая их износо-, тепло - и маслостойкость. Применяют хлорсульфированный полиэтилен и резины на его основе для получения износо - и коррозионностойких
покрытий полов. На его основе получают атмосферо - и коррозионно - стойкие лаки и краски для защиты металла, бетона и других материалов от атмосферных и химически агрессивных воздействий. Хлорсульфи - рованный полиэтилен применяют также для получения клеев и герме - тиков и модификации других полимеров