Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики

РАСТВОРИТЕЛИ И ПЛАСТИФИКАТОРЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ

Для облегчения работы с полимерными связующими или для улуч­шения их свойств используют растворители, пластификаторы и др.

Растворители — летучие жидкости, хорошо совмещающиеся с поли­мерами, создающие с ними молекулярно-дисперсную, стабильно одно­родную смесь. Способность растворителей растворять тот или иной полимер зависит от их молекулярного строения. Здесь действует за­кономерность, которая может быть выражена словами „подобное рас­творяется в подобном". Так, полистирол, содержащий большое число бензольных колец, хорошо растворяется в ароматических растворите­лях — бензопе, толуоле и практически нерастворим в алифатических углеводородных растворителях - бензине, уайт-спирите. Полиизобути - лен, напротив, хорошо растворяется в алифатических углеводородах.

При выборе растворителей необходимо руководствоваться помимо их растворяющей способности и другими свойствами. Главнейшее из них — скорость испарения, которую характеризуют относительной летучестью, показывающей, во сколько раз медленнее по сравнению с ацетоном (он взят за эталон) испаряется испытуемый растворитель при одинаковых условиях:

Ацетон................

Этилацетат. . . .

Бензол................

Бензин „галоша" Дихлорэтан. . .

Толуол ............

Этиловый спирт

Ксилол ...........

Уайт-спирит. . Скипидар....

Если скорость испарения очень велика, то возможно его улетучива­ние в процессе приготовления или при укладке смеси. Испаряющийся растворитель вызывает усадку твердеющего связующего.

Если скорость испарения растворителя мала, то это может выз­вать замедление твердения материала и ухудшение его свойств. Так, при использовании термореактнвных олигомерных смол может произой­ти такое явление, часть растворителя, оставаясь в материале после отверждения смолы и испаряясь в дальнейшем, образует в материале поры, снижающие его физико-механические свойства.

Во всех случаях необходимо обоснованно выбирать вид и коли­чество растворителя, помня, что применение растворителя, в особен­ности в избыточном количестве, приводит к ухудшению свойств за­твердевшего полимерного связующего.

К другим не менее важным свойствам растворителей относятся: химическая инертность к составляющим смеси и материалам, на ко­торые наносится смесь, и минимальная токсичность.

По степени уменьшения токсичности растворители располагаются в такой последовательности: дихлорэтан, ксилол, толуол, бензол, аце­тон, зтилацетат, уайт-спирит, бензин „галоша", скипидар. При работе с растворителями необходимо строго соблюдать меры безопасности: обеспечивать хорошее проветривание помещений, в которых ведутся работы; в необходимых случаях применять защитные приспособле­ния — перчатки, респираторы.

Органические растворители горючи, а их пары вместе с воздухом при определенной концентрации образуют взрывоопасные смеси. Поэто­му в помещениях, где хранятся растворители и работают с ними, надо строго соблюдать правила противопожарной безопасности: нельзя раз­водить открытый огонь, курить, все подсоединения электрических приборов должны исключать возможность искрообразования. При открывании металлических емкостей, содержащих органические раство­рители, следует пользоваться инструментом, не вызывающим искрооб­разования, и закрывать емкости только предназначенными для этой цели пробками.

В зависимости от химического состава органические растворители делятся на углеводородные (алифатические, алицикпические, аромати­ческие, нефтяные и терпеновые), кислородосодержащие (кетоны, спирты, зфиры и т. п.) и галогеносодержащие (хлорированные и др.) углеводороды.

Алифатические CnH22 (пентан, изопентан, гексан и др.) и Алициклические С^Н2п (циклогексан, циклопентан и др.) углеводо­роды - легколетучие бесцветные жидкости со слабым запахом. Они обладают слабой растворяющей способностью и относительно доро­ги. В чистом виде для строительных целей применяются крайне редко.

Ароматические углеводороды (бензол С6 Н6, ксилол, толуол и др.) — бесцветные жидкости с характерным запахом. Они обладают значительно большей, чем алифатические углеводорода, растворяющей способностью, однако их применение ограничивает высокая токсич­ность. Ароматические растворители хорошо растворяют битум, деготь, каучуки, полистирол, мочевиноформальдегидные, эпоксидные и другие олигомеры и легко смешиваются с другими углеводородными раство­рителями. В строительной практике чаще других применяют сольвент нефтяной и каменноугольный, представляющие собой, ксилол с при­месью других ароматических углеводородов.

Нефтяные растворители — одни из самых дешевых и доступ­ных растворителей, получаемые при фракционировании нефти. Со­стоят они в основном из смеси алифатических углеводородов с некоторой примесью ароматических. В зависимости от темпера­туры кипения различают следующие виды нефтяных растворите-' лей:

Петролейный эфир.....................

Бензин-растворитель „галоша" . Бензин-растворитель уайт-спирит

В качестве частичной замены в эти растворители могут добавляться керосин и лигроин.

Терпеновые растворители содержат ненасыщенные углеводороды состава (С5Н8)Л. В строительстве из этого класса растворителей приме­няют скипидар (терпеновое масло). Он хорошо растворяет органические масла, насыщенные полиэфирные (глифталевые) полимеры, кумаро- новые смолы, канифоль.

Кетоны — кислородосодержащие растворители, из которых в строи­тельстве наиболее широко применяется ацетон — легкокипящая жид­кость с температурой кипения 56°С. Он хорошо растворяет многие полимеры и олигомерные смолы (эпоксидные, фенолформальдегид - ные и др.) и эфиры целлюлозы. Благодаря способности растворять жиры ацетон используют для обезжиривания поверхностей перед нане­сением клеящих мастик. Ацетон хорошо смешивается как с органи­ческими растворителями, так и с водой. Недостаток его — гигроско­пичность, так как в смеси с водой он хуже растворяет некоторые поли­меры и отрицательно действует на физико-механические свойства поли­мерных материалов.

Спирты — кислородосодержащие растворители, из которых в строи­тельстве применяют только низшие одноатомные спирты-: метиловый и этиловый. Метиловый спирт (метанол) из-за высокой токсичности применяется ограниченно.

Сложные эфиры — кислородосодержащие растворители, получаемые взаимодействием спиртов с органическими кислотами. Чаще всего применяют зфиры уксусной кислоты (ацетаты): метилацетат, зтипаце - тат и бутил ацетат — прозрачные жидкости с более или менее сильным фруктовым запахом. Это относительно дорогие растворители, приме­няют их обычно в смеси с другими более дешевыми растворителями.

Пластификаторы — вещества, вводимые в полимерные материалы с целью повышения эластичности и пластичности хрупких полимерных связующих. Действие пластификаторов в упрощенном виде можно объяснить тем, что относительно небольшие молекулы пластификатора, проникая между молекулами полимера, ослабляют межмолекулярные связи и тем самым повышают подвижность полимерных молекул. Для этого пластификаторы должны обладать следующими свойствами: хорошо совмещаться с полимером, образуя с ним стабильную смесь; быть малолетучими; проявлять пластифицирующее действие не только при нормальной, но и при пониженной температуре.

Основной вид пластификаторов, применяемых в строительстве, — эфиры фталевой кислоты (фталаты) и зфиры фосфорной кислоты (фосфаты) — например, трикрезилфосфат. Из фталатов нашли приме­нение дибутилфталат (ДБФ) и диоктилфталат (ДОФ).

Кроме низкомолекулярных применяют высокомолекулярные плас­тификаторы, отличающиеся высокими эластическими свойствами. Например, битумные материалы пластифицируют добавками каучука и резин, полимерные связующие — веществами, вступающими во взаимо­действие с олигомерными смолами во время твердения. К таким пласти­фикаторам относятся полимерные зпоксидированные масла и олиго­мерные полиэфиры (молекулярной массой около 2000). Преимущество таких пластификаторов в том, что они не летучи и не экстрагируются из материала растворителями.