Главная  Материалы 

 

Полимербетоны и полимеррастворы

 

Поликонденсационные полимеры (реактопласты) получают в процессе реакции поликонденсации. Она протекает обычно при нагревании или под действием катализаторов. Кроме полимера выделяются побочные низкомолекулярные продукты (вода, хлористый водород, спирты и др.).

 

При реакции поликонденсации в зависимости от состава исходных продуктов могут образовываться как линейные цепи макромолекул, придающие полимеру термопластичные свойства, так и цепи пространственного строения — термореактивные полимеры.

 

Из полимеров, полученных поликонденсацией, в строительстве чаще всего используют фенолоформальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные, полиамидные и некоторые другие полимеры.

 

Фенолоформальдегидные полимеры получаются путем поликонденсации фенола с формальдегидом. Фенол СбШОН представляет собой бесцветные кристаллы игольчатого типа с характерным сильным запахом. Он токсичен, вдыхание его приводит к отравлению, а попадание на кожу вызывает ожоги. Формальдегид — газ с резким удушливым запахом, 40%-ный раствор его в воде называют формалином (СНгО).

 

В зависимости от соотношения исходных продуктов поликонденсации, характера катализаторов получают различные виды фе-нолоформальдегидных полимеров. При избытке фенола и конденсации в кислой среде получают новолачные (термопластичные) полимеры с линейным строением молекул. При избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде образуются резольные (термореактивные) полимеры с сетчатым (трехмерным) строением моле-КУЛ- В процессе поликонденсации резольных полимеров можно выделить три основные стадии: А — резолы, В — резистолы и С — Резиты.

 

Полимер в стадии А растворяется в спирте, ацетоне и других °рганических растворителях и с большей или меньшей скоростью в зависимости от температуры переходит в неплавкое и нерастворимое состояние (процесс отверждения). Полимер в стадии В теряет способность плавиться при нагревании, растворяться в органических растворителях и только набухает. Конечная стадия конденсации, стадия С, характерна неплавкостью и нерастворимостью полимера.

 

Фенолоформальдегидные полимеры в твердом состоянии характеризуются высокой поверхностной твердостью и представляют собой хрупкие стеклообразные массы. Одним из достоинств феноло-формальдегидных полимеров является их способность хорошо совмещаться с наполнителями и давать материалы более прочные, теплостойкие и менее хрупкие, чем сами полимеры. Эти полимеры отличаются высокой адгезией к древесине, хлопчатобумажным тканям, бумаге. Фенолоформальдегидные полимеры и материалы на их основе обладают исключительно высокой химической стойкостью. Они используются для производства клеев, древесностружечных, древесноволокнистых и слоистых плит и пластиков, бумажносло-истых пластиков, водостойкой фанеры, сотопластов, минераловат-ных и стекловатных матов, спиртовых лаков.

 

Кйрбамидные (мочевиноформальдегидные) полимеры — продукты реакции поликонденсации мочевины и ее производных (тиомочеви-ны, меламина) с формальдегидом.

 

Мочевина — карбамид [СО—(NH 2j в чистом виде представляет собой кристаллы без цвета и запаха, хорошо растворимые в воде и хлороформе; получают нагреванием под давлением смеси аммиака и углекислого газа.

 

В результате взаимодействия мочевины с формальдегидом в процессе поликонденсации могут быть получены термопластичные и термореактивные полимеры. По сравнению с фенолоформальде-гидными полимерами стоимость их ниже. Они светостойки, но вместе с тем менее водостойки, имеют пониженную химическую стойкость и большую хрупкость.

 

Мочевиноформальдегидные полимеры применяют для изготовления отделочных материалов — слоистых пластикрв, а также древесностружечных плит и пенопластов. Изделия на основе этих полимеров отличаются светлым тоном и хорошо окрашиваются в любой цвет.

 

Меламиноформалъдегидные полимеры — продукты поликонденсации меламина и формальдегида. Меламин — кристаллическое вещество, растворимое в воде, амид циануровой кислоты.

 

Процесс конденсации этих полимеров сходен с процессом конденсации мочевины с формальдегидом. Однако меламиноформаль-дегидные полимеры вследствие большего числа связей («сшивок») обладают повышенной прочностью, твердостью и теплостойкостью.

 

Обычные продукты конденсации меламина и формальдегида имеют ограниченное применение в строительстве и вследствие растворимости в воде используются в виде водных растворов.

 

Полиуретан — продукт взаимодействия диизоцианатов и многоатомных спиртов, т. е. веществ, в молекулы которых входят две изоцианатные группы (0=C=N) и две или более гидроксильные группы.

 

Полиуретаны чаще всего бывают линейными микрокристаллическими высокополимерами. Однако при применении веществ с полиреактивностью более двух (трехатомных спиртов или триизоциа-натов) могут быть получены и термореактивные разновидности.

 

Полиуретаны применяют для изготовления волокон, лакокрасочных покрытий, гидроизоляционных пленок и клеев. Большое значение приобретает этот полимер для производства газонаполненных пластмасс малой плотности (до 30 кг/м3), обладающих хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

 

Полиэфирные полимеры — высокомолекулярные соединения, получаемые в результате поликонденсации многоосновных кислот со спиртами. Широкое применение получили главным образом глиф-талевые полимеры, синтезируемые путем взаимодействия глицерина с ангидритом фталевой кислоты. Глицерин — простейший трехатомный спирт — СзН5(ОН)з и фталевый ангидрит (СбШСО^О в результате реакции поликонденсации образуют глифталевый полимер с трехмерными сетчатыми молекулами.

 

В промышленности строительных материалов глифталевые полимеры используют при изготовлении лаков, эмалей и грунтовок для внутренней отделки помещений.

 

Полиэфиры, полученные конденсацией малеинового ангидрида и этиленгликолей, называют полиэфирмалеинатами. Полиэфирма-леинатные полимеры выпускают марок ПН-1, ПН-2 и др.

 

Полиэфиры вследствие относительной дешевизны, а также развитой сырьевой базы для их получения имеют широкое применение в качестве прочных и теплостойких лакокрасочных покрытий.

 

Одной из типичных разновидностей этих полимеров является полиэпоксид, получаемый конденсацией эпихлоргидрина и диоксидифенолпропана. Эпоксидные полимеры могут быть получены как в твердом, так и в Жидком состоянии. Для отверждения эпоксидных полимеров (смол) Используют два вида отвердителей — каталитического и «сшивающего» действий. К отвердителям каталитического действия относят диметиламинометилфенол, фтористый бор и др., к отвердителям второго вида— полиамины, полисульфиды и др. При отверждении эпоксидных полимеров не выделяются побочные продукты реакции, что способствует изготовлению изделий на этих полимерах.

 

Эпоксидные полимеры обладают исключительно высокой адгезией почти ко всем материалам, в том числе к металлам, бетону, древесине, стекловолокну, хлопчатобумажным тканям. Они хорошо совмещаются со многими полимерами и после отверждения характеризуются высокой химической стойкостью, а также относительно высокой теплостойкостью — до 140—150°С.

 

Промышленность выпускает следующие марки эпоксидных полимеров: ЭД-8, ЭД-10, ЭД-14, ЭД-20 и др.

 

При добавлении к эпоксидным полимерам некоторых наполнителей и пластификаторов получают хорошо цементирующий материал для герметизации стыков и ремонта труб.

 

Полиамидные полимеры — продукты реакции поликонденсации двухосновных кислот и диаминов. По своему строению и способу получения они сходны с полиэфирами. Полиамидные полимеры представляют собой твердые, высокоплавкие вещества с микрокристаллической структурой и термореактивными свойствами. В строительстве они нашли применение для изготовления влагоизолирую-щих пленок, используемых при производстве бетонных работ.

 

Эти полимеры, получаемые из низкомолекулярных соединений— ал-килхлорсиланов и др., отличаются повышенными жесткостью и теплостойкостью. В этом смысле они как бы обладают свойствами, присущими как силикатным материалам (прочность, твердость, теплостойкость), так и органическим полимерам (эластичность, гидро-фобность, морозостойкость). Кремнийорганические полимеры в зависимости от строения исходных мономеров могут иметь линейное и пространственное строение молекул. Низкомолекулярные разновидности кремнийорганических полимеров в виде жидкостей ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94 применяют для приготовления водоотталкивающих красок и придания бетонам и растворам гидрофобных свойств. Высокомолекулярные кремнийорганические полимеры используют: линейные—в герметиках, так как являются каучуками; химически «сшитые» — в пластиках для склеивания волокон и в жароупорных эмалях и лаках.

 

Наполнителями размеров частиц менее 0,15 мм служат кварцевая, андезитовая и диоритовая мука, маршаллит, графитовый порошок и др. Их удельная поверхность должна быть не ниже 2500—3000 см2/г. Помол нередко совмещается с активацией поверхности путем введения добавок (модификаторов), хотя при длительном хранении обработанного порошка возможна потеря приобретенной активности за счет адсорбции реагентов из внешней среды, ^реди наполнителей и своеобразных заполнителей могут быть и искусственные — стеклохолст, стекловолокно и др.

 

При оптимальных структурах полимербетон следует общим закономерностям ИСК. На него распространяются общее (при реатопластах) и обобщенное (при термопластах) уравнения прочности При их использовании сначала определяют расчетную прочность наполненного полимера оптимальной структуры R* при П7н с уче, том параметров действующей технологии. Технология включает промывку (при необходимости), сушку, фракционирование запол-нителей с последующим подбором плотной смеси и оптимизацией структуры бетона, приготовление равномерно перемешанной поли* мербетонной смеси. Последнюю обычно приготовляют в бетоносмесителях принудительного действия при температуре не ниже 15°С в зависимости от вида связующего и с учетом усадки. Сравнительно небольшая усадка (0,4—0,7%) наблюдается при отверждении поли-мербетона на основе эпоксидных смол. Применение полиэфирных смол сопровождается увеличением усадки до 2—3%. Выбор вида смолы зависит и от эксплуатационных условий; фенолоформальде-гидную смолу применяют при повышенной влажности, эпоксидную — при повышенной агрессивности среды и больших статических и истирающих силовых воздействиях, полиэфирную — при наличии динамических (ударных) нагрузок, при контакте с нефтепродуктами, спиртами.

 

Под полимербетонами подразумевают конгломераты, получаемые на основе синтетических смол, отвердителей и с применением в них химически стойких и совместимых со смолами наполнителей и заполнителей. Они предназначены для изготовления несущих и ненесущих, монолитных и сборных, всегда химически стойких строй-тельных конструкций и изделий, а также для устройства полов, фундаментов, сливных лотков и др. Полимербетоны классифицируют по виду полимерного связующего вещества, средней плотности, химической стойкости, прочностным характеристикам. Целесообразно, по предложению В.В. Патуроева, разделять полимербетоны на две группы — термореактивные и термопластичные ( 1 И)-Первая группа подразделяется на карбамидно-фенольные, полиэфирные, фурановые, полиуретановые и эпоксидные, вторая rpyппа — на инденкумароновые и метилметакрилатные. По средней плотности каждый полимербетон из первой группы может быть сверхтяжелым при 3500—4000 кг/м3, тяжелым — 2200—2400 кг/м3, легким — 1600—1900 кг/м3 и сверхлегким — 400—500 кг/м3; каждый из второй группы — тяжелым и легким. Реально используют фурфу-ролацетоновую ФА или ФАМ, фурано-эпоксидную ФАЭД-20, насыщенную полиэфирную ПН-1 или ПН-63, унифицированную кар-бамидную КФ-Ж смолы, метилметакрилат ММА (мономер) и др. Отвердителями могут быть: при использовании ФА или ФАМ — бензолсульфокислота БСК; ФАЭД-20 — полиэтиленполиамид ПЭПА; ПН-1 и ПН-63 — гидроперекись изопропилбензола ГЦ и ускоритель — нафтенат кобальта НК; КФ-Ж — соляно-кислый анилин; для мономера метилметакрилата (ММА) — система, в которую входят диметиланилин БМА и перекись бензоила. Содержание оли-гомер-полимерного компонента составляет от 10 до 200 кг на 1м3 бетона.

 

От обычного полимербетона отличают полимеррастворы, в которых отсутствует крупнозернистый заполнитель, а матричная часть равномерно и тонкослойно размещается на мелких зернах песка, формируя после уплотнения и отверждения плотный и прочный монолит.

 

Связующее вещество и наполнитель образуют при их объединении наполненный полимер, составляющий матричную часть поли-ербетона. Заполняющую часть в нем формирует крупный и мелкий есчаный) зернистый материал.

 

Менее изучен полимербетон со стержневой стеклопластиковой арматурой, но полагают, что требуется ее предварительное напряжение, которое, однако, может под влияние^ релаксации снижаться или вовсе снимается. Обстоятельному изуч 82; 11; Средняя плотность в первом случае равна 1,71, во втором — 1,60 г/см3; теплопроводность — 0,7 Вт/(м-К); линейная усадка — 0,5%».

 

Уложенный слой полимербетонной смеси уплотняют вибрацией — виброрейкой или глубинным вибратором, возможно — катком. Поверхность пола дополнительно заглаживают. Для ускорения отверждения полимербетоны при необходимости подвергают сухому прогреву при температуре 80°С. Важно учитывать возможность нагревания за счет экзотермических реакций и досрочного отверждения.

 

В последние годы НИИЖБом предложены сухие гидротехнические смеси проникающего действия. В частности, следует отметить ряд гермитексных составов (марок): быстротвердеющие — ликвидируют протечки, водоостанавливающие — высушивают стены, противогрибковые — подавляют грибковые образования, универсальные для строительных и ремонтных работ.

 

Для использования полимербетонов и полимеррастворов в несущих конструкциях их армируют стальной, стеклопластиковой или стекловолокнистой арматурой. Наиболее изучен сталеполимербе-тон на основе фурфуролацетонового мономера ФАМ.

 

В целом следует отметить, что полимербетоны и полимерраство-ры на основе синтетических смол могут быть высокого качества по прочностным показателям, воздухо- и водонепроницаемости, химической и радиостойкости и др. Но эти ИСК имеют и недостатки: сравнительно низкую теплостойкость (100—180°С) и высокие усадочные деформации. Однако эти недостатки не имеют большого значения при массовом производстве декоративно-отделочных плиток и некоторых других изделий.

 

Полимербетоны, названные искусственным мрамором, представляют собой высоконаполненную полиэфирную смолу (18—21°/° смолы и 78—-81% наполнителя). В качестве наполнителя обычно применяют кварцевый песок или другой неактивный минеральный компонент. Изделия изготовляют методом заливки в формы с очень малыми усадками; применяют как плитку для пола, облицовки стен, в качестве высокодекоративных изделий, элементов фасадов # крыш, подоконников, оконных рам и др. Этот материал обладает высокими механическими и физико-химическими свойствами — высокой сопротивляемостью воздействию агрессивных сред и истираемости.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0075