Эластомерные напольные покрытия

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования РФ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

им. М.В. Ломоносова

Реферат на тему:

«Эластомерные напольные покрытия»

Работу выполнил

студент группы ХТ-315

Емельянов С.В.

Москва - 2012

Введение

Эластомерные покрытия - инновационное решение для коррозионной,гидро-, абразиво- защиты поверхностей, стойкое к воздействию ультрафиолетовых лучей и различных агрессивных веществ.

Жесткие климатические условия России требуют от защитных материалов высокой теплостойкости (летом кровля нередко разогревается до 80-90°С, а при определенных условиях и выше), стабильности заявляемых характеристик материалов при частых переходах через 0°С, стойкости к ультрафиолетовому облучению и озону, повышенному содержанию солей в запыленном воздухе при длительном сохранении исходных физико-механических свойств.

В настоящее время цементсодержащие материалы получили наиболее широкое распространение при проведении строительных и ремонтных работ, что связано с их многочисленными преимуществами, которые широко освещены в литературе. Однако, в отличие от других классов строительных материалов, они обладают рядом особенностей, такими как высокая щелочность, пористость, склонность к образованию налета (высолу), поверхностных трещин и т.д. Скорость образования последних значительно ускоряется, если строительные конструкции подвергаются воздействию кислотных дождей, порывистого ветра и значительных колебаний температуры.

Одним из наиболее эффективных путей преодоления этих проблем является защита цементсодержащих строительных материалов высококачественными лакокрасочными покрытиями на основе акриловых пленкообразователей и, в частности, эластомерными акриловыми ЛКМ (ЭАМ).

ЭАМ представляют собой новый тип продуктов, специально разработанный для окрашивания субстратов с трещинами небольшого размера. Они предназначены для нанесения более толстым слоем (12-18 мил (300-500 мкм)) по сравнению со стандартными акриловыми материалами (2-3 мил (50-75 мкм)). Большая толщина пленки этих материалов обеспечивает лучшее заполнение трещин, чем в случае применения обычных красок. Кроме того, основой рецептуры эластомерных материалов являются принципиально новые полимеры, которые гораздо мягче (Тс/от -22°С до -45°С) по сравнению с другими акриловыми пленкообразователями, что обеспечивает необходимый высокий уровень гибкости и эластичности покрытий даже при пониженных температурах, что подтверждается данными по сравнительному исследованию прочности при изгибе эластомерных покрытий на основе различных пленкообразователей.

Покрытия характеризуются низким уровнем грязеудержания.

Покрытия на основе эластомерных акриловых материалов также обладают высокой влагостойкостью. Благодаря достаточно большой толщине они предотвращают проникновение влаги в материал субстрата, в частности, каменной кладки, штукатурки и цементных блоков, которая при сильных колебаниях температуры может вызывать образование трещин. В то же время формирующиеся покрытия являются "дышащими", что позволяет влаге, содержащейся в подложке, легко испаряться с ее поверхности.

Одним из существенных недостатков цементсодержащих материалов является склонность к образованию налета (высолу). Причиной этого является влага, выносящая соли, содержащиеся в минеральной подложке, на поверхность покрытия. Применение ЭАМ является одним из наиболее эффективных путей преодоления высаливания, что также связано с высокой толщиной покрытий на их основе. Кроме того, испытания, проведенные Институтом качества краски, показали что, эластомерные покрытия на основе акриловых систем устойчивы к действию щелочей, различных микроорганизмов (плесени и грибков) и к УФ-излучению.

Ассортимент ЛКМ на основе эластомерных акрилатов очень широк: в настоящий момент доступны практически все цвета и оттенки, а также текстуры поверхности, поэтому, если вы архитектор, строитель или дизайнер, то применение данных материалов позволит значительно расширить ваши возможности по защите любых объектов, эксплуатирующихся на открытом воздухе.

Возьмем для сравнения два достаточно распространенных покрытия на основе полимочевины и полиуретана.

Структура

Полимочевина

Химическая специфика полимочевин определяется участием в построении полимерной цепи олигомерных блоков различной природы и гибкости, что дает основание рассматривать полимочевину как блок-сополимер, в котором чередуются гибкие и жесткие блоки. Чередование блоков различной природы позволяет получать материалы со всей гаммой свойств. Роль гибких блоков в полимочевине играют олигомерные эфиргликоли, роль жестких - уретановые и мочевинные группировки, а также ароматические ядра, входящие в состав диизоцианатов и удлинителей цепи. Масса полиэфирных звеньев составляет 50-80 % от массы конечного продукта и определяет гибкость его цепей и другие свойства. Ароматические диизоцианаты более активны и менее токсичны, чем алифатические, но последние вследствие отсутствия ауксохромных групп образуют полимочевины более светостойкие.

Полиуретан

Полиуретаны могут иметь различное строение молекулярной цепи, но во всех макромолекулах полиуретанов присутствует уретановая группа -NHCOO-. Конкретное же строение конкретного полиуретана зависит от строения, молекулярного веса и соотношения реагентов. Так, например, полиуретановые эластомеры обычно получают из диолов с длинной цепью (линейных простых или сложных полиэфиров с молекулярным весом от 1000 до 2000), диизоцианатов и низкомолекулярных гликолей или диаминов. В результате такой эластомер состоит из элементарного звена сложного или простого эфира, остатка ароматического диизоцианата, уретановой группы, остатка низкомолекулярного гликоля и аллофанатного узла разветвления. Он содержит как умеренно гибкие, длинные, линейные сегменты полиэфира, так и сравнительно жесткие сегменты, образуемые ароматическими и уретановыми группами, по которым может происходить дальнейшее сшивание полимера.

Получение

Сходство и различия между полиуретаном и полимочевиной отчетливо видны из представленных ниже в упрощенном виде химических реакций:

Компонент «Б» (изоцианат, отвердитель), представляющий собой в данном случае форполимер с концевыми изоцианатными группами, в обеих системах по сути одинаков, что дает основание классифицировать полимочевину как одну из разновидностей полиуретанов.

Основой компонента «А» полиуретановых систем служат полиолы -- простые или сложные полиэфиры с концевыми гидроксильными группами. Как правило, для ускорения реакции образования полиуретанов (I) используют добавки катализаторов. Основой компонента «А» полимочевины служат полиэфирамины с концевыми аминогруппами, намного превосходящими гидроксильные группы по реакционной способности с изоцианатами. Реакция образования полимочевины (II) проходит очень быстро даже на холодных поверхностях и не нуждается в катализаторах, то есть является автокаталитической.

Важное значение в понимании различия между полиуретаном и полимочевиной имеет побочная реакция (III) изоцианата с водой, проходящая с выделением углекислого газа и способная ухудшить качество покрытия. По скорости она сравнима с реакцией (I) образования полиуретана, но значительно уступает реакции (II) образования полимочевины. И поскольку влага в тех или иных количествах присутствует везде - на поверхности и в порах субстрата, в окружающем воздухе и в самом компоненте «А», процесс нанесения полиуретановых покрытий является уязвимым, не очень надежным и зависимым от внешних условий, чаще всего неблагоприятных, особенно в России с ее преимущественно холодным и сырым климатом.

Физические свойства

Сведем все свойства в таблицу

Так же важно отметить и механические свойства этих полимеров:

Переработка и утилизация

Предприятия, производящие полиуретаны, должны считать заботу об окружающей среде как одну из важнейших целей своего стратегического развития. Эта забота должна проявляться в политике строгого контроля над производимыми предприятиями материалами, а также за их применением: сырье и конечный продукт должны быть приемлемы для вторичной переработки и не должны оказывать вредного воздействия на окружающую среду. Вторичная переработка позволяет не только увеличивать коэффициент использования сырьевых ресурсов, но и существенно сократить загрязнение окружающей среды. Поэтому все работы, направленные на решение этого вопроса, являются актуальными.

Полиуретан

Полиуретан перерабатывается следующими способами:

Механическая переработка

Механический способ вторичной переработки предусматривает измельчение отходов полиуретана в крошку с последующим повторным использованием этой крошки в различных целях.

Отходы для такого процесса поступают из фабричных обрезков и отходов, а также от использованных продуктов. Полиуретановая крошка применяется в качестве наполнителя при производстве пенополиуретана или эластомеров. При использовании в качестве наполнителя крошка в процессе производства полиуретана, как правило, сначала вводится в полиольный компонент. Формованная полиуретановая продукция, такая как автомобильные подголовники, могут содержать до 20% повторно измельченного материала без снижения качества или эксплуатационных свойств.

Механические измельчители перерабатывают полиуретан в крошку путем различных процессов перемалывания и нарезания. Для использования в качестве наполнителей размер частиц полиуретана должен быть менее 200 микрон, предпочтительно менее 100 микрон.

Измельченные отходы пенополиуретана могут быть вспенены вторично при помощи нагрева, давления и связующего вещества. Вторичное вспенивание широко используется для производства вибрационных звукопоглощающих настилов, полового покрытия, спортивных матов, набивочных материалов и ковровых подкладок. В ходе аналогичного процесса, известного как адгезивное прессование, гранулы полиуретана покрываются связующим веществом и отверждаются путем нагрева под давлением. Контурная продукция изготавливается путем адгезивного прессования, она включает коврики для автомобиля и покрышки шин.

Части, изготовленные реактивным литьевым прессованием, и армированные части могут быть также измельчены в крошку с последующей отливкой при нагревании под высоким давлением для формования цельных частей деталей для автомобильной промышленности. Такие цельные части, полученные методом прессования в форме, например корпус насоса или двигателя, кожух каталитического конвертера, могут содержать до 100% повторно измельченного материала, подвергнутого реактивному литьевому прессованию.

Химическая переработка

Деполимеризация полиуретана на химические компоненты, известная как хемолиз, наиболее эффективна, когда исходные отходы полиуретана имеют известный и однородный химический состав. Химический тип полиуретановой продукции, изготовленной из переработанных мономеров, как правило, аналогичен исходным продуктам и обладает теми же эксплуатационными качествами. По данным PURRC, в результате хемолиза образуются полиолы, которые могут заменить до 90% полиолов в полужестких пенополиуретанах, при этом содержанием вторичного сырья в производимом пенополиуретане может доходить до 30%. Организация приводит аналогичные результаты для жестких пенополиуретанов.

Существуют следующие разновидности хемолиза:

гидролиз, в процессе которого отходы полиуретана вступают в реакцию с водой при нагревании под давлением и производят полиэфирполиолы и диамины (продукты гидролиза исходных диизоцианатов). Эти компоненты могут быть выделены, очищены и использованы повторно;

гликолиз, когда пенополиуретан вступает в реакцию с диолами при повышенной температуре (выше 200°C) в присутствии катализатора. В ходе процесса расщепляются полиуретановые макромолекулы и их многочисленные поперечные сшивки до получения полиолов невысокой молекулярной массы и других жидких продуктов. После очистки рециклат полиола может использоваться для изготовления различных продуктов, например, жесткого пенополиуретана, эластичного пенополиуретана, обувных подошв. Основные работы по гликолизу проводились в Европе. Гликолиз больше подходит для утилизации производственных отходов, чем отходов от использованной продукции и изделий;

аминолиз, в процессе которого пенополиуретан при нагревании под давлением вступает в реакцию с аминами, такими как дибутиламин, этаноламин, лактамы или аддукты лактамов. Аминолиз все еще находится на стадии исследования.

Также в категорию химической переработки включается пиролиз, при котором смеси полиуретана и других отходов пластмассы нагреваются без доступа кислорода. Конечным продуктом процесса являются различные газы и масла, которые можно использовать как топливо и химическое сырье. Затем проводится гидрогенизация, при которой продукты пиролиза вступают в реакцию с водородом для производства более чистых газов и масел. Иногда гидрогенизация оказывается невозможной по экономическим причинам, например, из-за высокой стоимости водорода. Брикетированные отходы полиуретана могут быть использованы в качестве восстановителя железной руды - это еще один процесс, где применяются химические свойства полиуретана.

Технологии переработки отходов полиуретана разрабатываются уже более десяти лет, но в последнее время вопрос вторичной переработки и утилизации встал особенно остро. Среди причин актуальности этой проблемы закрытие свалок, повышение стоимости вывоза отходов, правительственные постановления, устанавливающие квоты на переработанные пластмассы. Основными технологиями вторичной переработки полиуретанов являются регенерация энергии, механическая переработка и химическая переработка. Целесообразность выбора каждого метода зависит от перерабатываемого продукта, места расположения, стоимости энергоносителей, предполагаемых рынков конечного применения. Большая часть перерабатываемых на сегодня полиуретанов является промышленными отходами. Вторичная переработка отходов после использования продуктов и изделий до некоторой степени затрудняется отсутствием инфраструктуры сбора, сортировки и обработки, хотя различные отраслевые группы своими силами пытаются решить эти проблемы.

Как бы ни была эффективна физическая и химическая утилизация, часть отходов оказывается непригодной для вторичной переработки, и тогда накопленная энергия материалов с углеводородной основой может быть использована при переводе (рекуперации) в другой вид энергии, а именно, тепловую. Подобный опыт имеется у фирмы ICI. В промышленных испытаниях производимые ими материалы использовались в качестве угля в получении тепловой энергии без риска выделения вредных веществ. Рекуперация энергии позволяет эффективно использовать продукцию с масляной основой и снижает необходимость свалок, которые считаются все менее приемлемым способом утилизации отходов.

Полимочевина

Использование полимочевины не слишком сильно распространено из-за дороговизны ее переработки. Ее можно перерабатывать только механическим способом измельчив и пустить на наполнители.

Утилизация полимочевины тоже проходит не лучшим образом, а именно сжигается в специальных котлах на мусорках, тем самым загрязняя окружающую среду.

Применение

Полиуретан

Наиболее широкое применение в промышленности получили литьевые полиуретановые эластомеры, из которых изготовляют как крупногабаритные изделия, так и изделия средних размеров: массивные шины для внутризаводского транспорта, надежность которых в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков; детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок, гидроциклонов и трубопроводов, применяемых в горнодобывающей промышленности. Литьевые ПУ эластомеры используют также для получения приводных ремней в ткацких машинах, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта. ПУ термоэластопласты наиболее широко применяются в автомобилестроении. Из них изготавливают подшипники скольжения рулевого механизма, элементы для передней подвески, вкладыши рулевых тяг, самосмазывающиеся уплотнения, топливостойкие клапаны, маслостойкие детали. В обувной промышленности из них изготавливают износостойкие подошвы, а также используют в качестве искусственной кожи. 
ПУ используют также в качестве связующих для изготовления древесностружечных плит, полимербетонов, пенопластов, имитирующих древесину, эффективных клеевых составов и покрытий в строительстве и машиностроении, а также клеев и протезов медицинского назначения. Благодаря своим ценным свойствам, применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности, в том числе при производстве опорных элементов, уплотнительных колец, покрытий валов, колес и роликов.

Полимочевина

Гидроизоляция и защита от коррозии сложных и динамичных железобетонных конструкций: плоские кровли, террасы, балконы, бассейны, резервуары, стадионы, мосты, подвалы, подземные сооружения и туннели.

Гидроизоляция фундаментов.

Гидротехнические сооружения, градирни, каналы. Гидроизоляция под стяжку и плитку. Защита кровли в сочетании с ППУ-утеплителем.

Ремонт металлической кровли. Применяется как защитное покрытие для полов с легкими нагрузками - паркинги и гаражи.

Заполнение и запечатывание трещин и швов.

В качестве защитного и антикоррозионного покрытия металла и металлоконструкций.

Для наружных и внутренних работ.

Выводы

При всем многообразии полимерных покрытий, полимочевина занимает в их ряду особое место благодаря следующим уникальным особенностям:

Большинство традиционных полимерных покрытий (эпоксидных, полиэфирных, акриловых, хлорсульфополиэтиленовых, каучуковых, и др.) наносятся тонкими слоями в несколько проходов с длительной промежуточной сушкой и отверждаются только при положительных температурах в течение от нескольких часов до нескольких суток. Высокая скорость химической реакции отверждения полимочевины дает возможность наносить покрытие требуемой толщины (до нескольких миллиметров) без подтеков за один проход, перемещаться по покрытию или совершать внутрицеховые перевозки изделий с покрытием практически сразу после его нанесения, сокращая до минимума время простоя и повышая производительность. При этом известны примеры успешного напыления полимочевины на холодную поверхность с высоким теплопоглощением, например сталь, при -20°С. Такая непревзойденно низкая чувствительность полимочевины к температуре окружающей среды и основания уменьшает негативную роль сезонного фактора при проведении изоляционных работ в строительстве.

Покрытия на полиуретановой основе могут наноситься только на идеально сухую поверхность с температурой, превышающей точку росы не менее чем на 3°С, при относительной влажности воздуха не более 80%. Содержимое бочек с компонентами даже в течение короткого времени работы должно быть надежно изолировано от контакта с атмосферной влагой. Выполнение этих требований не всегда возможно или затруднительно, а несоблюдение их приводит к большим экономическим потерям в виде безнадежно испорченного покрытия вследствие его подвспенивания или наличия микропор, мелких отверстий, пузырьков и кратеров. Напротив, скорость реакции мочевинообразования столь высока, что побочная реакция изоцианата с водой не может с ней конкурировать, и опасности выделения СО2 не существует. Поэтому полимочевина мало чувствительна к влажности и может наноситься в экстремальных условиях, при которых все остальные полимерные покрытия неработоспособны.

Разумеется, нет и не может быть идеального материала, превосходящего все прочие по всем показателям. Но для полимочевины список ограничений, сдерживающих ее широкое распространение, сравнительно короток. К ним относятся:

Дорогое сырье. Система для напыляемого полимочевинного покрытия представляет собой поставляемые в раздельной упаковке (бочки, канистры) жидкие компоненты «А» и «Б». Для их приготовления на специализированных химических предприятиях используются, в зависимости от рецептуры, от 10 до 20 сырьевых ингредиентов, как правило дорогостоящих. При этом практически ни один из них в России не производится. Справедливости ради надо отметить, что аналогичная ситуация характерна и для всех прочих качественных полимерных материалов.

Дорогое оборудование. В зависимости от модели (рабочего давления, производительности насосов, мощности нагревателей и типа привода) двухкомпонентного дозатора, его комплектации (обогреваемые шланги, бочковые насосы, блок рециркуляции), марки пистолета-распылителя, производительности компрессора и набора запчастей и принадлежностей, цена комплекта оборудования у различных его поставщиков колеблется в пределах 27-40 тысяч долларов США. Относительная дороговизна оборудования, впрочем, имеет и свою положительную сторону, поскольку создает рыночный барьер для мелких, с низким уровнем ответственности и профессиональной подготовки, субподрядчиков.

Потребность в квалифицированном персонале, способном не только наносить равномерным слоем покрытие требуемой толщины на поверхности любой формы и конфигурации, но и оценивать степень подготовленности объекта, поддерживать в рабочем состоянии сложную технику.

Изменение цвета покрытия под действием ультрафиолетового излучения. Ароматическая полимочевина светлых тонов довольно быстро темнеет на солнце. И хотя это приводит только к косметическим изменениям и не оказывает влияния на прочие эксплуатационные свойства покрытия, для наружных работ рекомендуются цвета черный, серый, коричневый, оранжевый, красно-коричневый, серебристый. На практике это ограничение сказывается лишь при выборе материала для облицовки объектов с высокими требованиями к декоративным свойствам, например открытых плавательных бассейнов, где от применения ароматической полимочевины следует отказаться в пользу более светостойких материалов.

Умеренная химическая стойкость полимера. Полимочевина разрушается под действием концентрированных минеральных кислот и некоторых растворителей (ацетон, метиленхлорид, диметилформамид, этиленгликоль, бензол, толуол, ксилол, антифриз, тормозная жидкость) и не годится в качестве защитного покрытия, находящегося в постоянном контакте с высоко агрессивными химикалиями. В то же время широкая область применения полимочевины обусловлена ее устойчивостью к воздействию сточных вод, нефтепродуктов и ряда средне агрессивных химических реагентов (растворов солей, разбавленных кислот и щелочей).

Список используемой литературы

полимочевина полиуретан переработка

1. http://www.npkreagent.ru/publ/osobennosti-dostoinstva-i-ogranicheniya-po-primeneniyu-polimocheviny

2. http://www.aquamaster-64.ru/node/8

3. http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=786

4. http://ppy.kz/polimochevina.html

5. http://www.npkreagent.ru/publ/osobennosti-dostoinstva-i-ogranicheniya-po-primeneniyu-polimocheviny

6. http://timkspb.ru/chto_takoe_polimochevina

1. Размещено на www.allbest.ru