Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛИМЕРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ

Полимерные связующие — это синтетические или природные орга­нические вещества, способные самопроизвольно или под действием различных факторов (веществ-отвердителей, температуры и др.) пере­ходить из жидкого состояния в твердое, и как в жидком состоянии, так и после отвердевания имеющих хорошую адгезию[1] к другим мате­риалам. Полимерные связующие в исходном состоянии могут быть высокомолекулярными веществами, веществами со средней моле­кулярной массой (в пределах 100...1000) — так называемыми олиго - мерами или низкомолекулярными мономерными веществами. Однако все они в процессе отвердевания переходят в высокомолекулярные полимерные вещества.

Основной вид полимерных связующих — синтетические полимеры, получаемые из низкомолекулярных продуктов (мономеров) полимери­зацией или поликонденсацией. Среди синтетических полимеров отдель­ную группу составляют каучуки и каучукоподобные полимеры, характе­ризующиеся очень большой деформативностью и высокозластичными свойствами, из-за чего их называют эластомерами.

Природные смолы и высокомолекулярные вещества применяют как в естественном состоянии, так и после химической модификации, придающей им необходимые свойства — модифицированные природные полимеры.

В зависимости от отношения к нагреванию и потенциальной спо­собности к укрупнению (сшивке) молекул различают термопластич­ные и термореактивные полимерные вещества.

Термопластичные вещества при нагревании переходят из твердого состояния в жидкое (плавятся), а при охлаждении вновь затвердевают, причем такие переходы могут повторяться много раз. Термопластич­ность объясняется линейным строением молекул, их химической инерт­ностью и довольно слабым межмолекулярным взаимодействием. По этой же причине большинство термопластов способно растворяться в соответствующих растворителях. К термопластам относятся многие широко распространенные полимеры: полиэтилен, поливинил хлорид, полистирол, модифицированная целлюлоза (метилцеллюлоза, нитро­целлюлоза) и природные смолы: канифоль, копал, битумы, дегти.

Термореактивными называют вещества, у которых переход из жидкого состояния в твердое происходит необратимо; при этом у них меняется молекулярная структура: линейные молекулы соединяют­ся в пространственные сетки — гигантские макромолекулы. Такое необратимое твердение происходит не только под действием нагревания (именно отсюда пошел термин „термореактивность"), но и под дейст­вием отвердителей, ионизирующего излучения и других факторов. Отвержденные термореактивные полимеры, как правило, более термо­стойки, чем термопластичные, и практически не растворяются, а только набухают в растворителях. ,

Термореактивные полимерные вещества, используемые в строи­тельстве в качестве связующих, обычно представляют собой вязкие жидкости, называемые не совсем правильно „смолами". В химической технологии зти продукты частичной полимеризации (с молекулярной массой в пределах 100...1000), имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, получили название олигоме - ров. К термореактивным олигомерным связующим относятся, напри­мер, эпоксидные и полиэфирные смолы, олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и т. п.

В зависимости от агрегатного (физического) состояния полимер­ные связующие могут быть:

Вязкими жидкостями: олигомерные (эпоксидные, полиэфирные и др.) и мономерные (фурфурольные, фурфуролацетоновые и др.) связующие;

Водными дисперсиями полимеров (латексы синтетических каучу - ков, поливинилацетатная и полиакрилатная дисперсии и др.);

Порошками и блочными продуктами (гранулы, листы, пленки): полиэтилен, полистирол, поливинил хлорид, полиметилметакрилат.

Один и тот же полимер в зависимости от метода синтеза может иметь различное физическое состояние. Так, полистирол может быть в виде гранул, тонкозернистого порошка, раствора в органических растворителях и водной дисперсии.

Для получения полимерцементных материалов наиболее удобны водные дисперсии полимеров и водорастворимые порошкообразные полимерные продукты; для полимербетонов и полимеррастворов — жид - ковязкие олигомеры и мономеры, реже для этой цели применяют вод­ные дисперсии полимеров.

Полимерные связующие существенно отличаются от минеральных вяжущих. Адгезия полимерных связующих к другим материалам (в частности, к заполнителям) значительно выше, чем минеральных вя­жущих. Скорость и условия твердения полимерных связующих можно варьировать в широких пределах; в целом они твердеют значительно быстрее цементов. Прочность при сжатии, а особенно при растяжении и изгибе у полимерных связующих выше, чем у минеральных вяжу­щих. Но при использовании термопластичных полимеров необходимо помнить, что прочность их быстро снижается при повышении темпера­туры. В целом у отвержденных полимерных связующих довольно низ­кая термостойкость, зависящая от состава и строения полимера и нахо­дящаяся в пределах 60...250°С. Полимерные связующие в подавляю­щем большинстве водостойки и химически стойки: они хорошо противо­стоят действию кислот, щелочей, солевых растворов, растворителей.

Для каждого вида полимерных связующих существуют свои рацио­нальные области применения, выбираемые с учетом всех его свойств.

Большая часть синтезируемых полимеров используется в произ­водстве пластмасс, которые применяются в самых различных областях современной жизни. Для получения полимерных и полимерцементных бетонов, растворов и мастик используется пока небольшой объем по­лимерных продуктов, но промышленность уже выпускает для этих целей специальные марки полимеров и олигомерных продуктов.

Высокая стоимость полимерных связующих требует снижения полимероемкости, т. е. достижения требуемого результата при мини­мальном расходе полимера. Поэтому полимерные связующие приме­няют для получения тонких облицовочных изделий (плиток, пленок), защитных химически стойких - покрытий, лицевых покрытий полов, отделочных слоев, приклеивающих материалов, гидроизоляционных покрытий.