Технологические особенности получения и применения пластмасс

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Общие сведения о пластмассе

Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения -- полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму.

Главными компонентами пластмасс являются:

· связующее вещество -- полимер;

· наполнители в виде органических или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов;

· пластификаторы;

· cтабилизаторы, отвердители и красители.

Классификация пластмасс

* В основу классификации пластмасс положены их физико-механические свойства, структура и отношение к нагреванию.

По физико-механическим свойствам все пластмассы разделяют на пластики и эластики.

Пластики бывают жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие пластики -- твердые упругие материалы аморфной структуры с высоким модулем упругости (свыше 1000 МПа) и малым удлинением при разрыве, сохраняющие свою форму при внешних напряжениях в условиях нормальной или повышенной температуры. Полужесткие пластики -- твердые упругие материалы кристаллической структуры со средним модулем упругости (выше 400 МПа), высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве, причем остаточное удлинение обратимо и полностью исчезает при температуре плавления кристаллов. Мягкие пластики -- мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (не выше 20 МПа), высоким относительным удлинением и малым остаточным удлинением, причем обратимая деформация исчезает при нормальной температуре с замедленной скоростью.

Эластики -- мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (ниже 20 МПа), поддающиеся значительным деформациям при растяжении, причем вся деформация или большая ее часть исчезает при нормальной температуре с большой скоростью (практически мгновенно).

По строению полимерной цепи различают пластмассы карбо-цепные (цепь состоит только из атомов углерода) и гетероцепные (в состав цепи кроме углерода входят кислород, азот и другие элементы).

По структуре пластмассы делят на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов. Последнее позволяет делить пластмассы на ненаполненные, газонаполненные, наполненные и составные. Ненаполненные пластмассы состоят из полимера, иногда из красителя, пластификатора и стабилизатора. В газонаполненные кроме указанных материалов входят также воздух или другой газ путем использования добавок газообразующих или воздухововлекающих веществ. В большинстве случаев для изготовления пластмассовых строительных материалов и изделий используют наполненные пластмассы, состоящие из полимера и наполнителя.

Наполнители бывают порошкообразные, волокнистые и слоистые. Порошкообразные наполнители -- кварцевая мука, мел, барит, тальк -- и органические (древесная мука) придают пластмассам ценные свойства (теплостойкость, кислотостойкость и т. д.), а также повышают твердость, увеличивают долговечность, снижая стоимость. Волокнистые наполнители -- асбестовое, древесное и стеклянное волокно -- широко используют в производстве пластмасс; они повышают прочность и снижают \ хрупкость, повышают теплостойкость и ударную вязкость пластмасс. Слоистые наполнители -- бумага, хлопчатобумажная и стеклянная ткани, асбестовый картон, древесный шпон и другие -- придают высокую прочность пластмассам. Например, асбестовый картон придает пластмассе не только высокую прочность, но и теплостойкость и кислотостойкость. Наполнители намного дешевле полимеров. Поэтому чем больше введено наполнителя, тем дешевле изделие из пластических масс.

Наряду с наполнителями в пластмассы вводят пластификаторы, красители, смазки, катализаторы и другие вещества. Для \ изготовления пористых пластических масс используют порообразователи.

Пластификаторы применяют для придания пластмассе боль шей пластичности при нормальной температуре, облегчают пере работку их, снижая температуру перехода полимера в вязко-текучее состояние (например, глицерин, диокрилфталат). Количество пластификатора в пластмассе может достигать 30...50% о массы полимера. Они должны быть химически инертными, мало летучими и нетоксичными веществами.

В производстве полимеров и пластмасс применяют стабилизаторы и отвердители; первые способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, а вторые сокращают время отверждения пластмасс, что важно в технологии производства изделий.

Красители применяют для придания пластмассам определенного цвета. Они должны быть стойкими во времени, не должны выцветать под действием света и т. д. В качестве красителей используют как органические (нигрозин, пигмент желтый, хри-зоидин и др.), так и минеральные пигменты (охра, мумия, сурик, белила, оксид хрома, ультрамарин и др.).

Катализаторы вводят для сокращения времени отверждения пластмасс, например для фенолоформальдегидного полимера ускорителем являются известь и уротропин.

Смазывающие материалы применяют для предотвращения прилипания пластмасс к формам, в которых изготовляют изделия. В качестве смазки используют стеарин, олеиновую кислоту и др.

По отношению к нагреванию пластмассы делят на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные материалы (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) при нагревании размягчаются и приобретают пластичность, а при охлаждении отвердевают. Из этих материалов можно отливать, вытягивать и штамповать различные изделия. Недостатком этих пластмасс являются незначительная прочность и теплостойкость.

Термореактивные материалы (реактопласты) при нагревании переходят в неплавкое, нерастворимое твердое состояние и безвозвратно утрачивают свойства плавиться. Эти материалы обладают повышенной теплостойкостью. К ним относятся аминопла-сты и пластмассы на основе полиэфирных и эпоксидных смол.

2. Материалы и изделия на основе пластических масс

Пластическими массами называют материалы, в состав которых входят смолообразные органические вещества с высоким молекулярным весом. Эти вещества придают пластическим массам, на определенной стадии их переработки, способность принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия давления, т. е. придают свойства пластичности.

В некоторых случаях пластические массы состоят только из смолообразных органических веществ, в других -- они содержат пластификаторы, улучшающие свойства пластмасс. Кроме пластификаторов, в пластические массы можно добавлять различные вещества, называемые наполнителями. Эти вещества придают пластмассам те или иные требуемые свойства (твердость, легкость, малую теплопроводность, низкую истираемость и т. п.) и удешевляют их стоимость.

Для придания пластическим массам того или иного цвета в них вводят минеральные пигменты или красители.

Таким образом, пластические массы представляют собой сложную смесь различных веществ, главными из которых являются высокомолекулярные искусственные смолы, получаемые в основном методами полимеризации или конденсации.

Пластические массы на основе искусственных смол появились сравнительно недавно, но в силу присущих им ценных и разнообразных свойств они получили широкое применение во многих областях техники (машиностроении, авиации, текстильной промышленности и т. д.). В строительной технике пластические массы не заняли еще большого места, хотя в последние годы начинают применяться все шире. Основным препятствием для широкого внедрения пластмасс в строительство было их недостаточное количество и высокая стоимость.

«Значение синтетических материалов состоит в том, что на современном уровне развития производительных сил они являются важнейшим фактором дальнейшего технического прогресса, значительного роста производительности общественного труда во всех отраслях народного хозяйства. Сейчас ставится одна из важнейших и неотложных задач -- в короткие сроки обеспечить ускоренное развитие химической промышленности и создать мощную промышленность по производству полимеров. Этот вопрос в современных условиях приобретает огромное государственное и политическое значение».

По количеству компонентов, входящих в пластические массы, их можно подразделить на простые и сложные.

Простой называется пластмасса, состоящая из чистого полимера (например, органическое стекло, получают из одной синтетической смолы, -- полиметилметакрилата).

В большинстве же случаев для строительного применения используют пластмассы сложные, т. е. состоящие из полимера, наполнителей и других компонентов.

В качестве наполнителей применяются вещества порошкообразные, волокнистые и листообразные.

Порошкообразными наполнителями являются вещества минерального происхождения: слюда, песок, известняк и другие измельченные материалы. Эти наполнители не только сообщают пластмассе некоторые новые свойства, но и повышают твердость пластмасс, удешевляют их и увеличивают долговечность, что особенно важно для строительства.

Волокнистые наполнители широко применяются в производстве пластмасс, потому что они увеличивают прочностные характеристики пластмасс и снижают их хрупкость.

К волокнистым наполнителям относят: асбестовое волокно, хлопковые очесы, древесное волокно и другие.

Применение асбестового волокна повышает теплостойкость, прочность и ударную вязкость пластических масс.

В качестве наполнителя в пластмассах чаще всего применяют стеклянное волокно; оно сообщает пластмассам высокие механические свойства, что имеет большое значение при их применении для изготовления строительных конструкций.

Листовыми наполнителями пластических масс являются бумага, хлопчатобумажная ткань, стеклянная ткань, асбестовый картон и древесный шпон. При этом отдельные листы наполнителя, пропитанные или покрытые синтетической смолой, складываются в пакеты и спрессовываются в плиту или изделие другой формы. Высокая прочность пластмасс со слоистыми наполнителями -- так называемыми слоистыми пластиками -- дает возможность изготовлять из них строительные изделия, рассчитанные на большие нагрузки.

При использовании в качестве наполнителя порошка (например, древесной муки или минерального порошка), получают так называемые пресс-порошки, из которых изготовляют различные строительные изделия методом прессования в формах (например, плитки для полов).

Если наполнителем являются волокнистые материалы, например, асбестовое волокно, то получают пластмассы в виде так называемых волокнитов, из которых изделия могут изготавливаться также прессованием в формах.

Помимо наполнителей в сложные пластические массы могут входить следующие составные части: пластификаторы, красители, смазки, катализаторы и некоторые другие. Для производства пористых пластических масс в состав пластмасс входят специальные вещества -- порообразователи (порофоры), обеспечивающие создание в материале пор. К ним относятся двууглекислый натрий, углекислый аммоний и другие.

Пластификаторы или мягчители вводятся в пластмассу для сообщения ей большей пластичности. Пластификаторами служат такие вещества, которые могут растворять связующие полимеры. Они должны быть химически инертными и малолетучими. В качестве пластификаторов в пластических массах применяются камфара, олеиновая кислота, дибутилфталат и другие.

Для смазки форм при получении изделий из пластических масс в них вводят олеиновую кислоту, стеарин и другие. Эти вещества предотвращают прилипание пластмасс к пресс-формам во время прессования изделий.

В некоторые пластические массы вводят отверждающие вещества, например, уротропин. Эти вещества являются необходимой добавкой к так называемым новолачным смолам для перевода их в неплавкое и нерастворимое состояние в процессе прессования изделий.

Катализаторы или ускорители прибавляют к некоторым пластмассам для сокращения времени отверждения, так, для пластмасс, получаемых на основе фенольно-формальдегидной смолы, ускорителями являются известь, магнезия, уротропин. Теплоизоляционными пластмассами принято называть органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол. Их часто называют пенопластами или поропластами, а также газонаполненными (ячеистыми) пластмассами.

Газонаполненные пластмассы -- это двухфазные системы, состоящие из полимерной матрицы и относительно равномерно диспергированной газовой фазы.

В зависимости от модуля упругости они подразделяются на:

- жесткие,

- полужесткие,

- эластичные.

Так, к жестким материалам, широко используемым в строительной теплоизоляции, относятся изделия, имеющие предел прочности при сжатии (при 50%-ной деформации) более 0,15 МПа, эластичные -- менее 0,01 МПа (полужесткие занимают промежуточное положение).

В зависимости от вида полимера поропласты подразделяют на:

- термореактивные -- на основе полимеров с пространственной структурой (фенол-формальдегидные, мочевиноформальдегидные,

- ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные, полиуретановые),

- термопластичные -- на основе полимеров с линейной структурой (пенополистирол, пенополивинилхлорид, пенополиэтилен, пенополипропилен).

Специфические особенности газонаполненных пластмасс определяют техническую направленность и экономическую эффективность их применения в различных областях промышленности.

Благодаря низкой средней плотности, высоким тепло- и звукоизоляционным свойствам, повышенной удельной прочности, а также ряду ценных технологических и эксплуатационных свойств пенопласты не имеют аналогов среди традиционных строительных материалов.

Однако большинству газонаполненных пластмасс свойственны определенные недостатки, существенно ограничивающие возможность их применения: пониженные огнестойкость, теплостойкость и температуростойкость (применение <200°С). Кроме того, процессы деструкции («старения») этих материалов, биостойкость в процессе длительной эксплуатации до конца не изучены. Поровая структура полиуретановых и полистирольных поропластов -- тонкодисперсная и относительно урегулированная. Для фенольных пенопластов характерна вытянутость ячеек в направлении вспенивания, что определяет анизотропию их свойств, причем ориентация пор усиливается при снижении плотности пенопластов.

Характер структуры поропластов может изменяться даже при незначительных колебаниях технологических режимов и рецептур исходных вспенивающихся композиций.

Характер пористой структуры и размер ячеек регулируется введением поверхностно-активных веществ в исходную композицию.

Соотношение числа открытых и закрытых пор в структуре поропласта определяет его физико-механические свойства, которые улучшаются с увеличением содержания закрытых ячеек. Преобладающую замкнутую ячеистую структуру имеют полистирольные и поливинилхлоридные поропласты, жесткие пенополиуретаны и кремнийорганические пенопласты. Фенолформальдегидные и мочевиноформальдегидные поропласты характеризуются преобладанием в структуре открытой пористости.

В условиях длительно приложенных статических напряжений у поропластов развиваются деформации ползучести, снижающие формостабильность материала.

С повышением температуры скорость развития деформаций ползучести поропластов резко возрастает. Комплексное воздействие атмосферных факторов в сочетании с длительно действующими напряжениями также заметно влияет на длительную прочность и ползучесть поропластов.

Высокую атмосферостойкость показывают полистирольные и поливинилхлоридные поропласты. Фенольные поропласты характеризуются пониженной атмосферостойкостью в условиях напряженного состояния.

Условия эксплуатации теплоизоляционных материалов в строительных конструкциях определяются типом конструкции и районом строительства. Периодическое увлажнение (попеременное увлажнение и высушивание) наиболее интенсивно снижает прочностные и упругие характеристики поропластов (до 40% в зависимости от вида полимерной основы). Циклическое замораживание-оттаивание также снижает прочность поропластов. Так, после 25 циклов испытаний снижение прочности при сжатии полистирольных поропластов составляет 1315%, поливинилхлоридных -- 2-15%, фенольных -- 22%.

Теплоизоляционные пенопласты изготавливают на полимерном связующем в виде газонаполненных пластмасс, а также минераловатных и стекловатных изделий. Пористые и ячеистые пластмассы получают двумя способами -- прессовым и беспрессовым. При изготовлении прессовым способом тонкоизмельченный порошок полимера с газообразователями и другими добавками спрессовывается под давлением 15-16 МПа, после чего вспенивается. При изготовлении пористых пластмасс беспрессовым способом полимер с добавками и газообразователем нагревают в формах до соответствующей температуры.

Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле делят на марки М25, М35, на эмульсионном полистироле (по плотности) - М50-200.

Из пенопласта и поропласта плиты изготавливают длиной до 1000 и шириной до 700 мм.

Применяют как утеплитель в слоистых панелях (хорошо сочетается с асбестом, алюминием, стеклопластиком). Как изоляционный материал применяется в холодильной промышленности, машино- и вагоностроении, а также для изоляции стен, потолков и крыш.

Ценным свойством пластических масс является их малая плотность. Плотность различных широко применяемых пластиков, в том числе пористых поропластов, колеблется от 1 до 2200 кг/м3. Специальные пластики, например, рентгенонепроницаемые с сернокислым барием в качестве наполнителя, могут иметь плотность и значительно выше. В среднем плотность пластмасс, за исключением поропластов, в 2 раза меньше чем алюминия и в 5 - 8 раз меньше плотности стали, меди, свинца. Совершенно очевидно, что даже частичная замена этих металлов, а также силикатных материалов пластмассами дает значительное снижение массы сооружения, правда, в тех случаях когда пластические массы применяют в качестве конструктивного стенового материала, заполнителя в зданиях каркасного типа и материала междуэтажных перекрытий.

Прочностные характеристики пластмасс особенно высоки у пластмасс с листообразными наполнителями. Например, у стеклотекстолита предел прочности при растяжении достигает 2800 кГ/см2 (сталь марки Ст.З 3800 - 4500 кГ/см2), у дельта-древесины - 3500 кГ/см2 и у стекловолокнистого анизотропного материала (СВАМ) - 4600 кГ/см2. Из приведенных данных видно, что слоистые пластики можно применять для несущих нагрузку конструктивных элементов зданий.

Пределы прочности при сжатии этих материалов также достаточны, а именно: у дельта-древесины 2000 кГ/см2, у стеклотекстолита 1600 кГ/см2 и у СВАМ 4000 кГ/см2.

Интересны и обнадеживающие с точки зрения применения пластмасс в строительстве соотношения у этих материалов пределов прочности при сжатии и растяжении, а именно: у дельта-древесины 0,7, у стеклотекстолита 0,6, у СВАМ 0,9; для сравнения - у стали 1, у сосны 0,4, у бетона 0,1.

Таким образом, основные прочностные характеристики пластмасс по пределу прочности при сжатии и растяжении достаточно высоки и превосходят в этом отношении многие строительные материалы силикатной группы.

Прочностные характеристики пористых пластмасс, например мипоры, очень невысоки, но удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Важнейший показатель для конструктивных материалов - это коэффициент конструктивного качества материала, т. е. коэффициент, получаемый от деления прочности материала на его плотность. Широкое применение в строительстве материалов с высоким коэффициентом конструктивного качества предопределяет правильное решение одной из основных задач прогрессивного строительства - снижение веса зданий и сооружении. По этому показателю пластмассы занимают первое место.

Коэффициент конструктивного качества кирпичной кладки составляет 0,02 (самый низкий из всех строительных материалов), бетона обыкновенного марки 150 - 0,06, стали марки Ст.З - 0,5, сосны - 0,7, дюралюминия - 1,6, СВАМ - 2,2 и, наконец, дельта-древесины - 2,5.

Таким образом, по коэффициенту конструктивного качества слоистые пластики являются непревзойденными до сих пор материалами, из них можно создавать самые прочные и самые легкие конструкции.

Теплопроводность плотных пластмасс колеблется от 0,2 до 0,6 ккал/м*ч*град. Наиболее легкие пористые пластмассы имеют теплопроводность всего лишь 0,026, т. е. их коэффициент теплопроводности приближается к коэффициенту теплопроводности воздуха.

Совершенно очевидно, что низкая теплопроводность пластмасс позволяет широко использовать их в строительной технике.

Ценным свойством пластических масс является химическая стойкость, обусловленная химической стойкостью полимеров и наполнителей, которые использованы для изготовления пластмасс. Химическую стойкость следует понимать в широком смысле этого термина, включая и стойкость к воде, растворам солей и к органическим растворителям. Особенно стойкими к воздействию кислот и растворов солей являются пластмассы на основе политетрафторэтилена, полиэтилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида.

Химически стойкие пластмассы могут быть использованы в качестве строительных материалов при сооружении предприятий химической промышленности, канализационных сетей, а также для изоляции емкостей при хранении агрессивных веществ.

Ценным свойством пластмасс является их способность окрашиваться в различные цвета органическими и неорганическими пигментами. При подборе красителей и пигментов для пластмасс приходится, естественно, учитывать возможное химическое взаимодействие между полимером и красителем.

Хорошая окрашиваемость пластмасс по всей толщине изделия дает возможность избегать периодических покрасок, чего требуют многие другие строительные материалы и что повышает эксплуатационные расходы.

Высокая устойчивость пластмасс к коррозийным воздействиям, ровная и плотная поверхность изделий, получаемая при формовании, также позволяют в ряде случаев отказаться от окрашивания. К качеству окраски пластических масс, применяемых как строительный материал, должны быть предъявлены значительно более высокие требования, чем к качеству окраски пластмасс, используемых, например, в самолетостроении и машиностроении. Это объясняется тяжелыми условиями службы строительных материалов и продолжительностью службы зданий. К покраске их должны быть предъявлены высокие требования в отношении устойчивости к атмосферным воздействиям, в частности к наиболее активному фактору -- действию света.

Большой интерес представляет многие прочностные свойства полимеров, такие как их низкая истираемость, т.е. способность сопротивляться истирающим усилиям. Это открывает большие перспективы для широкого применения пластических материалов в конструкциях полов.

Испытания полов на основе полимеров дали хорошие результаты. Так, истираемость поливинилхлоридных плиток для полов составляет 0,05, линолеума глифталевого 0,06 г/см2.

Очень ценным свойством некоторых пластических масс без наполнителя является их прозрачность и высокие оптические свойства. Многие из них называются органическими стеклами и могут при снижении их стоимости найти достаточно широкое применение как материалы с более высокими свойствами, чем силикатное стекло.

Органические стекла отличаются высокой прозрачностью и бесцветностью, но могут быть легко окрашены в различные цвета. Они пропускают лучи света в широком диапазоне волн, в частности ультрафиолетовую часть спектра, причем в этом отношении превосходят в десятки раз обычные стекла. Следует отметить их значительно меньшую плотность. Так, плотность «стекла» из полистирола 1060 кг/м3, а обычного оконного 2500 кг/м3.

Коэффициенты преломления полиметилметакрилатных и полистирольных «стекол» весьма близки к коэффициенту преломления обычного оконного стекла (1,52).

Прозрачность органических стекол по сравнению с принятой за 100 (для алмаза) колеблется в пределах от 83 до 94 (для полиметилметакрилата).

Органические стекла отличаются легкостью формования, так как требуют лишь незначительного нагрева. Достаточно высокие прочностные характеристики позволяют широко применять эти стекла в строительстве.

Ценнейшим свойством пластмасс является легкость их обработки - возможность придавать им разнообразные, даже самые сложные, формы. Бесстружечная обработка этих материалов (литье, прессование, экструзия) значительно снижает стоимость изготовляемых изделий.

Столь же целесообразна по технологическим и экономическим соображениям станочная их переработка (пиление, сверление, фрезерование, строгание, обточка и др.), позволяющая полностью использовать стружку и отходы (при применении термопластичных полимеров).

Возможность склеивания пластмассовых изделий как между собой, так и с другими материалами, например с металлом, деревом и др., открывает большие перспективы для изготовления различных комбинированных клееных строительных изделий и конструкций.

Легкая свариваемость материалов из пластмасс (например, труб) в струе горячего воздуха позволяет механизировать и рационализировать некоторые виды строительных работ, в частности санитарно-технические.

Простота герметизации мест соединений и сопряжений для материалов из пластмасс позволяет широко их использовать в гидроизоляционных конструкциях. Это свойство хорошо сочетается с легкой способностью пластмасс давать тонкие и прочные газо- и водонепроницаемые пленки, которые могут быть применены как надежный недорогой и удобный материал в гидроизоляционных и газоизоляционных конструкциях.

Способность многих из этих пленок не разрушаться под действием органических растворителей дает возможность применять их как изоляционный материал при строительстве бензохранилищ и других хранилищ для светлых нефтяных продуктов, имеющих очень широкое распространение в народном хозяйстве. Свойство пластмасс образовывать тонкие пленки в сочетании с их высокой адгезионной способностью по отношению к ряду материалов делает их незаменимым сырьем для производства на их основе лаков и красок. Лакокрасочные материалы среди других видов строительных материалов на основе полимеров будут особенно быстро и успешно развиваться как наименее полимероемкие. Понятие полимероемкости строительного материала является чрезвычайно ценным для перспективного планирования развития производства строительных материалов на основе полимеров.

При установлении этого понятия следует иметь в виду две составляющие полимероемкости - количественное содержание полимера в данном материале и масса данного материала, приходящаяся на единицу площади конструкции (стены, пола, кровли). Так, например, при использовании полиэтиленовой пленки толщиной 0,085 мм весом 80 г для двухслойной гидроизоляции площадью 1 кв.м требуется 160 г полиэтилена, так как эта пленка состоит из чистого полиэтилена. Следовательно, полимероемкость полиэтиленовой пленки равна 160 г/м2. Полимероемкость поливинилхлоридного линолеума с 50% полимера, 1 кв.м которого весит 2600 г, составит 1300 г/м2. Низкую полимероемкость имеют окрасочные составы на основе полимеров - 50-75 г/м2.

На широкое внедрение могут рассчитывать только те строительные материалы на основе полимеров, которые будут иметь низкий коэффициент полимероемкости.

К положительным свойствам пластмасс следует отнести также неограниченность и доступность сырьевой базы, на которую опирается промышленность полимеров, являющихся основой производства пластических масс. эластик пластмасса полимеризация высокомолекулярный

Синтетические пластики, на которые ориентируется развитие промышленности пластических масс, получают путем химических превращений на основе реакций поликонденсации и полимеризации из простейших химических веществ, которые в свою очередь получают из таких доступных видов сырья, как уголь, известь, воздух, нефть, газы и т. д.

К недостаткам пластмасс как строительного материала должен быть отнесен их низкий потолок теплостойкости (от 70 до 200°С). Это относится к большинству пластических масс и только некоторые типы пластиков, например кремнийорганические, политетрафторэтиленовые, могут работать при несколько более высоких температурах (до 350°С). Правда, этот недостаток может ощущаться лишь при нижнем пределе этой теплостойкости. Особенно важна теплостойкость для кровельных материалов на осноdе пластмасс, так как на кровле за счет радиации температура на поверхности материалов в некоторых географических районах может достигать 85°С.

Существенным недостатком пластических масс является их малая поверхностная твердость. Для пластмасс с волокнистыми наполнителями она достигает 25, для полистирольных и акриловых пластиков--15 кГ/мм2. Наиболее низкой твердостью отличаются целлюлозные пластики (этролы) - 4-5 кГ/мм2 (у стали этот показатель около 450).

Твердость по Бринеллю равна (в кГ/мм2): бумажных пластиков - 25-30, текстолита - 35, асботекстолита - 45, дельта-древесины - 20, органического стекла - также примерно 20.

Значительным недостатком пластмасс является их высокий коэффициент термического расширения. Он колеблется в пределах (25 - 120)*10-6, в то время как для стали он равен всего 10*10-6. Высокий коэффициент термического расширения пластмасс следует учитывать при проектировании строительных конструкций, особенно большеразмерных элементов, например стеновых панелей.

Большой коэффициент термического расширения пластмасс: в сочетании с малой теплопроводностью обусловливает значительные остаточные внутренние напряжения, которые могут быть причиной появления трещин в строительных изделиях при резких изменениях температур. Совершенно очевидно, что эти напряжения особенно значительны при армировании пластмассовых изделий металлом.

Не следует игнорировать и еще одно отрицательное свойство пластмасс - их повышенную ползучесть.

Даже жесткие типы пластмасс с минеральными порошкообразными наполнителями в гораздо большей степени, чем это наблюдается для керамических материалов, бетонов и металлов, обладают медленно развивающимся пластическим течением - ползучестью, сильно возрастающей даже при сравнительно незначительных изменениях температур.

Существенным недостатком пластмасс является их горючесть. Однако есть все основания полагать, что в ближайшее время этот недостаток будет преодолен.

Разрабатывая новые виды полимеров - не только карбоцепные, т. е. те, основная цепь которых состоит из углеродных атомов, но и гетероцепные, основная цепь которых наряду с углеродными содержит также и другие атомы, и в первую очередь кремния, - химическая промышленность дает строительству новые виды трудносгораемых пластмасс.

Как отрицательное свойство некоторых пластмасс следует отметить их токсичность. Последняя в ряде случаев зависит не только от токсичности самих полимеров, но и токсичности тех компонентов, которые входят в пластмассы (стабилизаторы, пластификаторы, красители). Токсичность полимерных строительных материалов изучена еще недостаточно, и этому вопросу следует уделить серьезное внимание, так как это особенно важно для тех пластмасс, которые применяют во внутренней отделке жилых помещений и в системах водоснабжения.

К неизученным свойствам пластмасс следует отнести их долговечность. Между тем вопросы долговечности материалов, изменяемости их свойств во времени являются решающими и определяющими возможность и целесообразность их применения в строительстве.

Размещено на Allbest.ru