Строительные материалы и изделия

Поликонденсационные полимеры

Фенолоформальдегидная смола. Фенолоформальдегидная смо­ла (ФФС) является важнейшим представителем из группы фено­лоальдегидных полимеров, получаемых при поликонденсации фенола или его гомологов (крезола, ксиленола) с формальдеги­дом или другими альдегидами, например уксусным или масля­ным. Аналогичные смолы получают также путем поликонденса­ции фенола с фурфуролом.

Формальдегид (НСОН) — газ, образующийся в результате пе­реработки метилового спирта или метана. Раствор формальдегида в воде известен под названием «формалин». Фенол (С6Н5ОН) — бе­лое кристаллическое вещество с характерным запахом. Фенол выделяют из каменноугольной или сланцевой смолы, а также син­тезируют из пропилена и бензола.

При поликонденсации фенола с альдегидами могут быть полу­чены смолы двух типов: термопластичные, называемые новолач - ными, и термореактивные, называемые резольными[9].

Резольные (бакелитовые) смолы образуются в щелочной среде при избытке формальдегида и только в случае трифункциональ - ных фенолов. Новолачные смолы образуются на основе как три- функциональных, так и бифункциональных фенолов. Смола по­лучается поликонденсацией при избытке фенола и в кислой среде. Макромолекулы новолачной смолы имеют линейную структуру. Новолачная смола, плавкая и растворимая, может быть переве­дена в нерастворимую и неплавкую форму путем добавления гек­саметилентетрамина (CH2)6N4 (уротропина) и последующего на­гревания. При повышенной температуре в присутствии воды урот­ропин разлагается на аммиак и формальдегид. Последний реаги­рует с новолачным олигомером с образованием трехмерной струк­туры.

Этим свойством пользуются на практике для отверждения но­волачной смолы при получении пластмасс.

На основе фенолоформальдегидных синтетических смол с на­полнителями, красителями, отвердителями получают конструк­ционные материалы — фенопласты (см. подразд. 14.10). Изготавли­вают также литые изделия без наполнителей (неолейкорит, литой карболит, литой резит и др.), применяемые главным образом в галантерее. Спиртовые растворы резольной смолы, называемые бакелитовым лаком, применяют в качестве клея и для антикорро­зионной защиты металлов.

Карбамидная смола. Мочевиноформальдегидная смола (МФС) входит в группу аминоальдегидных полимеров, другим распрост­раненным представителем которой является меламиноформаль - дегидный полимер — продукт поликонденсации формальдегида с меламином.

Карбамидная смола получается поликонденсацией мочевины и формальдегида в водном растворе. По физико-химическим свой­ствам она имеет много общего с ФФС, однако отличается от пос­ледней отсутствием цвета и запаха, светостойкостью и нетоксич - ностью.

Карбамидная смола применяется так же, как и ФФС, для из­готовления прессовочных масс с различными наполнителями. Ком­позиции на ее основе можно окрашивать в любые цвета. Отверж­денная карбамидная смола безвредна для человека, поэтому ами­нопласты часто используют для изготовления пищевой тары.

Полиэфирные смолы. Это название объединяет четыре различ­ные группы сложных[10] полиэфиров: 1) алкидные смолы; 2) во­локнообразующие полиэфирные смолы; 3) ненасыщенные поли­эфирные смолы; 4) поликарбонаты. В основной цепи всех пере­численных полимеров регулярно повторяются сложноэфирные группы —СО —О — .

Алкидные смолы являются наиболее распространенной группой пленкообразующих веществ, составляющей до 70 % объема всей синтетической лакокрасочной продукции. Они применяются так­же в качестве клеев, заливочных масс, пластификаторов поливи­нилхлорида, а также для изготовления композиций с каучуком. Из алкидных полиэфиров наиболее известны глифталевые и пен - тафталевые смолы. Они относятся к сложным полиэфирам, моди­фицированным растительными маслами (тунговым, льняным, подсолнечным, хлопковым и др.) или жирными кислотами. От­верждение алкидов в покрытиях может происходить как за счет дальнейшей поликонденсации разветвленных полиэфиров (при температуре выше 150 °С), так и вследствие окислительной поли­меризации радикалов ненасыщенных жирных кислот-модифика­торов (при комнатной температуре).

К волокнообразующим полиэфирным смолам относится полиэти - лентерефталат (лавсан, терилен, дакрон), представляющий со­бой полиэфир этиленгликоля и терефталовой кислоты. Это — ли­нейный кристаллический полимер с температурой плавления около 265 °С. Кроме волокон и тканых материалов из него изготавливают пленки и некоторые изделия (трубки, прокладки, ремни, транс­портерные ленты И Т. Д.).

Ненасыщенные[11] полиэфирные смолы получают поликонденса­цией ненасыщенных дикарбоновых кислот, чаще всего малеино­вой или фумаровой с многоатомными спиртами. Благодаря нали­чию в таких полиэфирах двойных связей между атомами углерода они способны к дальнейшей полимеризации и сополимеризации с различными мономерами. Молекулярная масса их не превышает 1 500... 2 500.

Ненасыщенная полиэфирная смола часто представляет собой 60 —75%-й раствор непредельного полиэфира в стироле, играю­щем двоякую роль: растворителя и сшивающего агента. Переход вязкожидкого раствора в твердое неплавкое и нерастворимое со­стояние происходит вследствие сополимеризации полиэфира и стирола. Процесс отверждения не сопровождается выделением ка­ких-либо летучих побочных продуктов и может происходить в обыч­ных условиях.

Присущее армированным ненасыщенным полиэфирам (стек­лопластикам) сочетание высокой механической прочности, хи­мической стойкости и малой плотности поставило их в один ряд с конструкционными материалами, такими как сталь, древеси­на, бетон (см. подразд. 14.10).

Поликарбонаты — это сложные полиэфиры угольной кислоты с общей формулой [—О — R—О — СО — Наибольшее практическое значение получил поликарбонат на основе дифенилпропана, вы­пускаемый под названиями: «Дифлон» (Россия), «Лексан» и «Мер - лон» (США), «Макролон» и «Макрофол» (ФРГ). Свойства поли­карбонатов зависят от строения и соотношения исходных компо­нентов. Молекулярная масса полимеров составляет 25000...70000, но может доходить до 200 000. Температура плавления дифенилолп­ропана составляет 220...230°С. Поликарбонаты хорошо раствори­мы в хлорированных углеводородах, фенолах и др. Их отличает вы­сокая атмосферо - и водостойкость, а также устойчивость к воздей­ствию кислот и щелочей. Важными свойствами дифлона являются высокая ударная прочность и высокая прозрачность.

Изделия из поликарбонатов получают литьем под давлением, экструзией, вакуумным прессованием. Соединение частей можно осуществлять сваркой, склеиванием, горячей штамповкой.

В строительстве цельные и сотовые листы поликарбоната ис­пользуются для остекления зданий, выполнения прозрачных кро­вель и декоративных перегородок, используются в создании ма­лых архитектурных форм различных павильонов и укрытий. Цель­ный листовой поликарбонат легко может быть изогнут без нагре­ва, что используется при создании выпуклых форм световых фо­нарей, кровель, навесов. Сотовый (пустотный) поликарбонат в отличие от цельного обладает хорошими тепло - и звукоизоляци­онными свойствами.

Полисульфидные (тиоколовые) каучуки. Полисульфидные кау­чуки являются продуктом поликонденсации алифатических дига- логенпроизводных с ди - или полисульфидом натрия:

/i(Cl-R-Cl) + (я + l)Na2S4 - э
-»Na S4—[R—S —S-S —S —]„-Na + 2«NaCl

Получаются линейные насыщенные полимеры. Поликонденсация осуществляется при температуре 80... 100 °С в водной дисперсии.

Различают тетра - и дисульфидные полимеры. Все тетрасуль - фидные полимеры каучукоподобны независимо от R. Дисульфид­ные полимеры обладают свойствами эластомеров, если углеводо­родный радикал содержит более четырех атомов углерода.

Тиоколы вулканизуются оксидами или перекисями металлов. При вулканизации происходит увеличение молекулярной массы, так как сшиваются концы линейных цепей, а поперечные связи отсутствуют.

Тиоколы выпускаются в виде твердых эластичных или жидких продуктов. Это зависит от молекулярной массы. Жидкие тиоколы используются для получения мастик и герметиков.