Полимерные материалы

Общие сведения

Полимерные материалы – это синтетические или природные органические высокомолекулярные соединения, состав которых заключает огромное количество атомов. Молекулы полимеров по своему строению могут носить объёмный или линейный характер. Молекулы, обладающие линейным строением, обладают таким свойством, как термопластичность (при нагревании размягчаются, а при охлаждении снова затвердевают). Проводить размягчение и отвердевание можно по несколько раз. При многократном нагревании и охлаждении в свойстве материала (полистирол, полиэтилен) существенных изменений не происходит. Полимеры, у которых молекулы имеют объёмное строение, обладают таким свойством, как термореактивность. Не способны расплавляться и затвердевать многократное число раз. При первом нагреве принимают благодаря пластичности заданную форму, переходя при этом в нерастворимое и неплавкое состояние (фенопласты).

По таким свойствам, как упругость, полимеры делятся на эластики (эластичные) и пластики (жёсткие).

Полимерные материалы заключают в себе 3 группы веществ: наполнители, пластификаторы и связующие вещества. В качестве веществ для связки применяют синтетические смолы. Пластификаторами выступают камфара, глицерин и другие, которые позволяют увеличить у полимеров пластичность и эластичность, тем самым облегчая их переработку. Волокнистые или порошковые наполнители предотвращают усадку полимерных изделий и придают им больше механической прочности. Помимо этого, вводятся в их состав ускорители затвердевания, пигменты, стабилизаторы и другие вещества.

Так, наибольшее распространение при производстве строительных полимерных конструкций материалов и изделий получили: полихлорвинил (линолеум), полиэтилен (плёнки, трубы), полиметилметакрилат (органическое стекло) и полистирол (плиты, лаки).

Благодаря таким свойствам и качествам, как: эластичность, хорошие механические свойства, способность при переработке принимать любую форму и электроизоляционным качествам полимерные материалы получили большое распространение во всех областях строительства.

Полимерные исходные материалы

В зависимости от того, как получают полимеры, они подразделяются на поликонденсационные и полимеризационные. Поликонденсационные получают путем поликонденсации. В них входят полиэфирные, кремнийорганические, акриловые и другие смолы; полиуретановые каучуки и полиэфиры. Полимеризационные получают методом полимеризации. В них входят полистирол и полиэтилен.

Благодаря полимеризации из природного и попутного газа этилена получают полиэтилен. Под действие воды, солнечной радиации и воздуха подвержен старению. Его морозостойкость составляет –70°С, плотность 0,945 г/см3, а термостойкость от 60 до 80°С. Полиэтилен, в зависимости от метода получения делится на: низкого давления (ПНД), окисно-хромовый катализатор (П) и высокого давления (ПВД). Полиэтилен, при нагреве до 80°С растворяется в четырёххлористом углероде и бензоле. Он применяется при изготовлении таких отделочных материалов, как пленка.

Полиизобутилен – эластичный жидкий или каучукоподобный материал, который добывают путем полимеризации изобутилена. По сравнению с полиэтиленом он менее прочен, легче, невысокая газо- и влагопроницаемость, и практически не подвергается старению. Его применяют при изготовлении плёнок, тканей для гидроизоляции, защитных покрытий, как вяжущий элемент для клея и другие.

Полистирол – это смола, обладающая термопластичными свойствами. Является продуктом полимеризации винилбензола (стирол). Применяется при изготовлении эмалей, облицовочных плиток, лаков, плит и так далее.

Полиметилметакрилат или органическое стекло – получают в результате полимеризации метилового эфира, при обработке его метакриловой кислотой. Первоначально происходит образование прозрачной и бесцветной жидкости – метилметакрилат. Затем образуется стеклообразный продукт в виде трубок и листов. Обладает высокой стойкостью к щелочам, воде и кислотам. Применяют при изготовлении моделей и для остекления.

Полимерные трубы

Трубы из полимерных материалов нашли широкое применение при строительстве закрытых дренажей, напорных надземных и подземных трубопроводов, гидротехнических трубчатых сооружений и систем орошения. При изготовлении полимерных труб в качестве материала применяют полипропилен, полиэтилен, фторопласт и винипласт.

Получают полиэтиленовые трубы путем шнековой непрерывной экструзии (из насадки с заданным профилем производят непрерывное выдавливание полимера). Благодаря морозостойким свойствам возможна их эксплуатация от –80°С до +60°С.

Полимерные бетоны и мастики

Те гидротехнические сооружения, которые работают в условиях действия твёрдого стока и больших скоростей, или в агрессивной среде проходят обработку специальными защитными облицовками или покрытиями. Для этих целей применяют полимерные бетоны, полимеррастворы, полимербетоны или полимерные мастики.

Полимерные бетоны – это цементные бетоны, при изготовлении которых добавляют в бетонную смесь водо-растворимые или кремнийорганические полимеры. Обладают водонепроницаемостью и высокой морозостойкостью.

Полимербетоны – это бетоны, где полимерные смолы выполняют функцию вяжущего материала. В роли заполнителя выступают минеральные неорганические материалы.

Полимеррастворы - не содержат щебня в отличие от полимербетонов. Применяются как износоустойчивое, антикоррозионное и гидроизоляционное покрытие для труб, полов и гидротехнических сооружений.

Полимерные мастики – предназначены для защиты сооружений и конструкций от влияния агрессивных сред, перепадов температуры, радиации, от истирания и воздействия механических нагрузок.