Пластические массы

Некоторые изделия из полимерных материалов

Материалы для несущих и ограждающих конструкций

Полимербетоны — композиционные материалы, изготовляе­мые преимущественно на основе термореактивных полимеров: по­лиэфирных, эпоксидных, фенолформальдегидных, фурановых и др. Заполнители выбираются в зависимости от вида агрессивной среды. Для кислых сред изготовляют полимербетоны на кислотостойких заполнителях — кварцевом песке и щебне из кварцита, базальта или гранита. Используют также бой кислотоупорного кирпича, кокс, ан­трацит, графит.

Наиболее высокие физико-механические свойства полимербето­ны имеют на эпоксидных смолах. Для уменьшения расхода и стои­мости эпоксидных смол их модифицируют каменноугольной смолой (до 35-50%). Широкое распространение получили полимербетоны на фурановых полимерах, которые модифицируют эпоксидными смолами для улучшения свойств композиций.

Расход связующего составляет 100-200 кг на 1 м3 полимербето­на при соотношении к наполнителю 1:5-1:12 по массе. Технология приготовления и уплотнения полимербетонов такая же как и це­ментных. Термообработка при 40-80 °С значительно ускоряет про­цесс твердения. Полимербетоны (полимеррастворы) хорошо склеи­ваются с цементным бетоном, поэтому его применяют для ремонта железобетонных конструкций.

Дня уменьшения хрупкости полимербетона применяют волок­нистые наполнители - асбест, стекловолокна и др. Полимербетоны отличаются от обычного цементного бетона не только химической стойкостью (особенно по отношению к кислотам), но и высокими показателями прочности, в особенности при растяжении (7-20 МПа) и изгибе (16-40 МПа). Прочность при сжатии достигает 60- 120 МПа. Морозостойкость полимербетонов может иметь 200-300 циклов замораживания и оттаивания; теплостойкость — 100-200 °С. Но их стоимость в несколько раз выше цементных блоков.

Применяют полимербетоны для химически стойких конструк­ций, износостойких покрытий, там, где высокая стоимость полимер­бетонов будет оправданна. Отрицательным свойством полимербето­нов является их большая ползучесть, а также старение, усиливаю­щееся при действии попеременного нагревания и охлаждения. Кроме того, необходимо соблюдение специальных правил охраны труда при работе с полимерами и кислыми отвердителями, могущими вы­звать ожоги. В частности, необходима хорошая вентиляция, обеспе­чение рабочих защитными очками, резиновыми рукавицами, спец­одеждой.

Стеклопластики — это композиционные листовые материалы, изготовляемые из стеклянных волокон или тканей, связанных поли­мером. Связующим веществом в стеклопластиках обычно служат фенолформальдегидные, полиэфирные и эпоксидные полимеры. Выпускают три разновидности стеклопластиков: на основе ориенти­рованных волокон, рубленых волокон и тканей или матов.

Стеклопластики с ориентированными волокнами (типа СВАМ— стекловолокнистого анизотропного материала) обладают большей прочностью (при растяжении до 100 МПа), легкостью (их плотность 1,8-2 г/см3), что в сочетании с химической стойкостью делает их эффективным материалом для строительных конструкций, емкостей и труб.

Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном изготовляют в виде волокнистых или плоских листов на полиэфирном связую­щем, обладающем светопрозрачностью. Эти изделия применяют для устройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок.

Стеклопластики, изготовляемые на основе стеклянной ткани (стеклотекстолиты), получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком дав­лении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелей (внутренний слой панели из тепло­изоляционного материала). Этот же материал применяют для уст­ройства оболочек и других строительных конструкций.

Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порош­кообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Облицовочные полистирольные плитки — тонкие, квадрат­ной или прямоугольной формы, с гладкой наружной и рифленой тыльной поверхностью. Плитки изготовляют методом литья под давлением на литьевых автоматических машинах. Полимерная ком­позиция включает кроме полимера еще наполнитель (тальк, каолин), пигмент, а иногда и модифицирующие добавки. Толщина плиток — 1,25-1,5 мм, поэтому масса 1 м3 плиток составляет лишь 1,5-1,7 кг. К поверхности стен плитки приклеивают полимерными или каучу­ковыми мастиками. Плитки имеют красивые расцветки, гигиеничны, водо- и химически стойки. Плитки применяют для облицовки стен санузлов и торговых помещений. Однако полистирольные плитки горючи, поэтому их нельзя использовать возле открытого огня (на­пример, около газовых плит).

Отделочные полистирольные плитки («полиформ») изготов­ляют из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента толщиной 8-10 мм. Панели крепят при помощи шурупов и гвоздей, используют для внутренней облицовки потолков, стен, а также для устройства передвижных перегородок и элементов ин­терьера.

Бумажно-слоистые пластики изготовляют из нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных фенолформальдегидным или карбомидным полимером. Пластик выпускают в виде листов длиной 1000-3000 мм, шириной 600-1600 мм, толщиной 1-5 мм. Бумажно­слоистые пластики разнообразны по цвету и рисунку, хорошо обра­батываются, — их можно пилить, сверлить, фрезеровать. Пластик толщиной до 1,6 мм крепят битумно-каучуковыми и другими масти­ками, эпоксидными и резорцино-формальдегидными клеями. Более толстые листы пластика крепят механическим способом.

Линолеум выпускают безосновный и на теплозвукоизоляцион­ной основе (тканевой, войлочной, вспененной). Независимо от осно­вы линолеум может состоять из двух или большего количества сло­ев. Верхний лицевой полимерный слой содержит меньше наполни­телей, более стоек к истиранию, эластичен и декоративно оформлен. Последний слой более жесткий, содержит меньше полимера и боль­ше наполнителей, чем лицевой слой. Наполнителями служат тонкие минеральные порошки (мел, тальк и др.).

Линолеум на тканевой основе получают путем нанесения пас­ты, содержащей полимер, пластификатор, наполнитель, краситель и другие добавки, на джутовую или иную ткань. Затем ткань со слоем нанесенной пасты проходит через термокамеру, в которой происхо­дят полимеризация и превращение пасты в упругий и эластичный мате риал. Войлочную основу линолеума пропитывают антисепти­ками для придания биостойкости.

Линолеум-релин (резиновый линолеум) состоит из двух слоев — нижнего (подкладочного), изготовленного из бывшей в употреб­лении дробленой резины с битумом, и верхнего (лицевого) — из сме­си синтетического каучука (резины) с наполнителем и пигментом.

Двухслойный линолеум выпускают и другого типа: лицевым слоем служит обычный линолеум, а подкладочным - ячеистая (вспе­ненная) пластмасса, придающая покрытию пола высокие тепло - и звукоизоляционные свойства.

Около половины общего выпуска рулонных полимерных мате­риалов для пола приходится на долю поливинилхлоридного линоле­ума. Чистые полы из этого линолеума гигиеничны, биостойки и ог­нестойки. Низкая себестоимость и незначительные эксплуатацион­ные расходы являются их преимуществом перед паркетным и доща­тыми полами. Выпускается также глифталевый (алкидный) и кол - локсилиновый (нитроцеллюлозный) линолеумы коричневого и крас­ного цветов. Из-за повышенной возгораемости коллоксилиновый линолеум не применяют в детских учреждениях, театрах и т. п.

Линолеум изготовляют с гладкой и рельефной поверхностью, придавая ей разные цвета и рисунок. Длина рулонов 12 м, ширина 1,4-1,6 м, толщина 2-4 мм. Укладывают линолеум по ровному осно­ванию, наклеивают с использованием горячих и холодных мастик.

Ковровые синтетические материалы для пола имеют основу из полиуретана (или другого полимера), а для верха ковра применя­ют синтетические волокна, из которых изготовляют тканые и нетка-

ные покрытия. Например, ворсолин состоит из двух слоев: основой его служат поливинилхлоридная пленка, а покрытие выполнено из ворсовой пряжи.

Для устройства чистых полов могут применяться водостойкие сверхтвердые древесно-стружечные плитки плотностью не менее 950 кг/м3, имеющие высокую прочность при изгибе (не ниже 50 МПа). Однако при сборке пола даже из крупноразмерных листов все же получаются швы. Из полимерных материалов можно устраи­вать чистые монолитные полы, вовсе не имеющие швов. Для этой цели применяют мастики, состоящие из связующего полимерного вещества, наполнителей, специальных добавок и красителей.

Бесшовные полы устраивают, применяя состав на основе водо­разбавляемой поливинилацетатной эмульсии. Водную дисперсию полимера, воду, наполнитель (молотый песок, зола и т. п.), пигмент загружают в растворомешалку. Полученную после 4-5 мин переме­шивания однородную мастику наносят на подготовленное основание пистолетом-распылителем в 2-3 слоя, причем каждый последующий слой наносят после высыхания предыдущего.

Полиэфирные составы для бесшовных полов приготовляют, ис­пользуя перекисные инициаторы и наполнители в виде стеклянного волокна, белой сажи и др. Благодаря химической стойкости, сопро­тивлению ударам и истиранию полимерные полы применяют в пер­вую очередь в зданиях с химически агрессивными средами. Однако полиэфирные полы недостаточно водостойки.

Полимербетонные наливные полы толщиной 20-50 мм не только химически стойки, но и способны выдержать тяжелые на­грузки, возникающие при работе внутрицехового транспорта. Поли­мерным связующим в бетоне являются фенолформальдегидные, фу - рановые, эпоксидные или полиэфирные смолы с модификаторами, пластификаторами, отвердителями, стабилизаторами и другими до­бавками. В состав бетонной смеси помимо связующего входят по­рошкообразный наполнитель и заполнители (песок, щебень или гра­вий). Полимербетонную смесь укладывают на хорошо подготовлен­ное основание и уплотняют виброрейками или катками, потом по­верхность пола заглаживают.

Плитки для пола размерами 300x300, 200x200 и 150x150 мм изготовляют из поливинилхлорида, инденкумаронового полимера или резины. Износостойкие и химически стойкие плитки получают также из фенолоальдегидных прессовочных порошков, состоящих из полимера, наполнителя и добавок.

Трубы. Санитарно-технические и погонажные изделия

Термопластичные трубы получают из поливинилхлорида, по­лиэтилена и полипропилена экструзивным способом, прессованием, сваркой или склеиванием из листовых заготовок. Например, трубы из органического стекла получают непрерывным свертыванием листов - заготовок с одновременной сваркой шва. Пластмассовые трубы легки (в 3-6 раз легче стальных), обладают высокой коррозионной стойко­стью. Благодаря низкому коэффициенту трения внутренней поверх­ности пропускная способность труб увеличивается на 30-40% (по сравнению с железобетонными или стальными). Трубы легко резать, сверлить, сваривать.

Их используют при сооружении канализационных и водопро­водных сетей, вентиляционных сетей, вентиляционных систем. Про­зрачные трубы из органического стекла не имеют запаха, гигиенич­ны, наибольшее применение находят в парфюмерном производстве и медицинской промышленности.

Стеклопластиковые трубы изготовляют из полиэфирных по­лимеров, стекложгута, стеклоткани центробежным методом, намот­кой на сердечник пропитанной стеклоткани и стеклолент. Стекло­пластиковые трубы значительно прочнее других полимерных труб, они выдерживают рабочие температуры до 150 °С. Применяют их в основном при строительстве химических предприятий и в нефтяной промышленности.

Для получения санитарно-технических изделий применяют полиметилметакрилат, ударопрочный полистирол, полипропилен, полиамиды, стеклопластики. Из пластмасс изготовляют ванны, мой­ки, сифоны, смывные бачки, детали вентиляторов, отдельные детали в кранах-смесителях и т. д. Все эти изделия отличаются малой массой (пластмассовая ванна примерно в 10 раз легче эмалированной), кор­розионной стойкостью. Изделия из пластмасс обходятся дешевле фаянсовых и чугунных.

Цветные длинномерные элементы для отделки зданий, называе­мые погонажными изделиями, — плинтуса, поручни лестничных перил, наличники, нащельники, защитные уголки для лестничных перил, проступи и т. п. изготовляют на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола, органического стекла. Такие профильно­погонажные изделия имеют гладкую поверхность, окрашиваются в различные цвета. Изделия долговечны и обходятся не дороже дере­вянных.

Полимерные клеи и мастики

Клеи из синтетических материалов обладают высокой клеящей способностью (адгезией) и водостойкостью. Разработаны универ­сальные составы, которые в отличие от природных клеев хорошо склеивают древесину, пластмассу, металлы, керамику, стекло, при­родные и искусственные камни. Полимерные клеи дают возмож­ность просто и быстро осуществлять сборку строительных элемен­тов. При этом прочность клеевых стыков может быть выше прочно­сти самого материала.

Широко применяют полимерные клеи для ремонта железобе­тонных конструкций, главным образом клеи на эпоксидных смолах.

Применение клеев способствовало развитию производства инду­стриальных деревянных клееных конструкций. Клеи изготовляют из различных полимерных смол, каучуков и производных целлюлозы. Для регулирования свойств в клеи вводят растворители, наполните­ли, пластификаторы, отвердители. Применяют клеи горячего и хо­лодного отверждения.

Мастиками называют высоковязкие полимерные композиции, способные склеивать различные материалы, покрывать поверхность конструкций довольно толстым слоем для предохранения их от кор­розии, заполнять щели, раковины, отверстия и другие углубления для получения гладкой поверхности или обеспечения герметичности. По свойствам и технологии мастики отличаются от клеев только повы­шенной вязкостью или значительным содержанием наполнителя.