Полимерные строительные материалы это: Применение полимеров в строительстве
alexxlab | 01.05.1992 | 0 | Разное
Глава 9. Полимерные строительные материалы
9.1. Общие сведения
Полимерными материалами или пластмассами называют материалы, которые в качестве основного компонента содержат полимер – высокомолекулярное органическое соединение, обладающее на определенной стадии переработки пластичностью.
Сырьем для полимеров служат продукты коксования и газификации каменного угля, а также природный газ и так называемый “попутный газ”. Основные способы получения полимеров:
– Полимеризация – процесс
соединения молекул мономера за счет
раскрытия двойных связей в макромолекулы
без выделения побочных продуктов.
Полимеризацией получают полиэтилен,
полипропилен, полиизобутилен, полистирол,
поливинилхлорид, поливинилацетат,
полиакрилаты, полиуретаны, инденкумароновые
полимеры. Инициирование процесса
полимеризации осуществляется активизацией
мономера под воздействием нагревания,
световых лучей, ионизирующего излучения,
добавок инициаторов и катализаторов.
– Поликонденсация – процесс образования макромолекул полимеров в результате взаимодействия между функциональными группами молекул исходных веществ. Это взаимодействие сопровождается образованием побочных низкомолекулярных продуктов. Поликонденсацией получают фенолоальдегидные, полиэфирные, фурановые, эпоксидные и кремнийорганические полимеры.
Пластмассы можно отнести к композиционным материалам, состоящим из основного компонента – матрицы (связующего вещества) и упрочняющего компонента в виде волокон или твердых частиц.
9.2. Состав пластмасс
Полимеры – высокомолекулярные соединения, молекулы состоят из многократно повторяющихся звеньев – одинаковых групп атомов. Молекулярная масса их обычно выше 5000. Низкомолекулярные вещества имеют молекулярную массу менее 500. Вещества, имеющие промежуточное значение молекулярной массы, называются олигомерами.
По происхождению полимеры бывают природные и искусственные (синтетические).
Для производства
строительных материалов применяют
синтетические полимеры. В пластмассах
полимеры выполняют роль связующего
вещества.По поведению при нагревании полимеры делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (термопласты) способны многократно размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении при сохранении основных свойств. Это свойство обусловлено линейным строением молекул полимера, их малой связью друг с другом, снижающейся при нагревании. Термопластичные полимеры получают реакцией полимеризации; это – полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, полиметилметакрилат и др.).
Термореактивные
полимеры (реактопласты) имеют пространственное строение –
длинные линейные цепи связаны друг с
другом в единую сетку более короткими
поперечными цепями. Такие полимеры не
могут обратимо изменять свои свойства,
они не способны к повторному формованию.
При нагревании происходит разрыв связей
между цепями и внутри цепей; происходит
деструкция (разрушение) полимера.
Наполнители снижают расход полимера и тем самым удешевляют пластмассы. Кроме того, они придают пластмассам необходимые свойства: уменьшают усадку и деформативность, повышают атмосферостойкость и теплостойкость, снижают горючесть, повышают прочность и твердость и проч. Наполнители могут быть органическими и неорганическими.
По виду наполнители бывают: порошкообразные (древесная мука, мел, тальк, сажа и т.п.), волокнистые (стекловолокно, асбест, органические волокна), листовые материалы (бумага, древесный шпон, ткани). Некоторые пластмассы на 80-90% (по объему) состоят из наполнителей (например, древесностружечные плиты, полимербетоны, пенопласты).
Пластификаторы – вещества, облегчающие скольжение
макромолекул друг относительно друга
и в результате повышающие гибкость,
растяжимость, пластичность, технологичность
пластмасс; вводятся в количестве от 5
до 40% (например, глицерин, диоктилфталат
и др.
). Стабилизаторы способствуют
сохранению свойств пластмасс во времени,
т.е. замедляют старение. Вводят термо-
(тонкодисперсные металлы, оксиды
переходных металлов) и светостабилизаторы
(оксид цинка, газовая сажа и др.).
Отвердители
Порообразователи (порофоры) – специальные вещества, обеспечивающие создание в материале пор. Антипирены повышают стойкость против возгорания.
Полимерные материалы изделия – Строительные материалы (Строительство)
Т Е М А 7.
П О Л И М Е Р Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы И И З Д Е Л И Я.
7.1. Пластмассы. Составляющие пластмасс.
ПЛАСТМАССЫ – это материалы, которые в качестве необходимой составляющей содержат полимер и обладают пластичностью на определенном этапе производства, которая теряется после отверждения полимера.
Кроме полимера пластмассы могут содержать: наполнитель, пластификатор, отвердитель, стабилизатор, краситель.
НАПОЛНИТЕЛИ могут быть органическими и неорганическими материалами. Это порошки, волокна, ткани, бумага, древесный шпон, стружка и т.д.
Наполнители сокращают расход дорогого полимера и обеспечивают определенные свойства пластмасс, например, повышают теплостойкость, прочность и т.д.
ПЛАСТИФИКАТОРЫ – вещества, повышающие эластичность полимера и уменьшающие его хрупкость.
ОТВЕРДИТЕЛИ – вещества, ускоряющие процесс отверждения полимеров и образования пространственной трехмерной структуры.
СТАБИЛИЗАТОРЫ – антиоксиданты, вещества, предотвращающие процесс старения пластмасс под действием солнца, кислорода воздуха, тепла и т.
п.
ПИГМЕНТЫ – красящие вещества, придающие различные цвета пластмассам.
АНТИПИРЕНЫ – вещества, повышающие стойкость пластмасс против возгорания.
ПОРООБРАЗОВАТЕЛИ – вещества, используемые для создания газонаполненных пластиков,
ПОЛИМЕРЫ – вещества, в композиционных пластмассах выполняющие роль связующего, если пластик состоит из одного полимера – являются основным материалом.
7.2. Общая характеристика полимеров.
ПОЛИМЕРЫ – вещества, молекулы которых представляют собой цепь или пространственную решетку из последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся большое количество раз.
Молекулярная масса полимеров очень велика – от нескольких тысяч до миллионов кислородных единиц.
Классификация полимеров.
а) По строению основной цепи полимеры делятся на
КАРБОЦЕПНЫЕ, цепи макромолекул которых состоят лишь из углерода, например, полиэтилен H H
¦ ¦
[- C – C -] n и
¦ ¦
H H
эпоксидные, полиэфирные ГЕТЕРОЦЕПНЫЕ, в основной цепи которых появляются гетероатомы (S, O , N ), например
Н H
¦ ¦
[- С – О – С -] n.
¦ ¦
Н H
б) По внутреннему строению полимеры делятся на
ЛИНЕЙНЫЕ, состоящие из длинных нитевидных макромолекул, связанных между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса, например, поливинилхлорид [- CH – CHCl-] n, и
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ, между макромолекулами которых образуются прочные поперечные химические связи, что приводит к образованию единого пространственного каркаса, например, карбамид
¦ – NH – CO – N – CH ¦
¦ ¦ ¦
¦ CH ¦
¦ ¦ ¦
¦ O ¦
¦ ¦ ¦
¦ CH ¦
¦ ¦ ¦
¦ – NH – CO – N – CH – ¦ n
Линейные полимеры термопластичны.
При нагревании они обратимо размягчаются в результате разрыва слабых межмолекулярных связей, а при охлаждении вновь отверждаются. Наиболее распространенные термопластичные полимеры: полиэтилен [- CH – CH -] n; полипропилен [- CH – CHCH -]n, поливинилхлорид [-CH -CHCl-]n,полиизобутилен [-CH -C(CH) -]n.
Пространственные полимеры термореактивны. Отверждение их происходит при нагревании, в результате чего образуется пространственная структура полимера за счет поперечной сшивки макромолекул. Энергия межмолекулярных связей у них того же уровня, что и внутри макромолекулы, поэтому отвержденный полимер при нагревании не переходит в пластическое состояние, а может только деструктировать. Наиболее распространенные термореактивные полимеры: карбамиднык, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и кремний-органические.
7.3. Способы изготовления полимерных изделий.
КАЛАНДРИРОВАНИЕ – способ формования изделий в зазоре между двумя вращающимися валками из термопластичных композиций для получения рулонных, пленочных и листовых материалов.
ЭКСТРУЗИЯ – продавливание формовочной массы через мундштук экструдера – насадку, соответствующую профилю изделия.
Применяются шнековые экструзионные машины, в которые полимер подается в виде порошка или гранулята. В экструдере полимер нагревается до вязкотекучего состояния и выдавливается через мундштук.
Этим методом изготавливают трубы, погонажные изделия, плитки, пленки и т.д.
ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ осуществляют при получении изделий из вязкотекучих термопластичных композиций методом инжекции. Порция расплавленной массы, полученной в литьевых машинах, под давлением впрыскивается в форму, где охлаждается и быстро затвердевает.
Этим способом получают детали для соединения труб, сифоны, облицовочные плитки.
ТЕРМОФОРМОВАНИЕ производят вакуумным и пневматическим методами.
При вакуумном термоформовании изделия получают из листовых термопластичных заготовок, которые в пластическом состоянии под влиянием вакуума принимают конфигурацию формы.
Этим методом получают крупногабаритные тонкостенные изделия сложного профиля – ванны, раковины, смывные бачки.
При пневмо формовании размягченные заготовки превращают в изделия с помощью сжатого воздуха.
ПРЕССОВАНИЕ осуществляют в обогреваемых гидравлических прессах при переработке смесей на основе термореактивных полимеров.
+ Прессованием получают древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, слоистые пластики.
7.4. Основные свойства пластмасс.
7.4.1. Физические свойства.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ пластмасс обычно составляет 1…2 г/см, т.е. в 1,5…2 раза меньше, чем у каменных материалов.
ПОРИСТОСТЬ пластмасс регулируется в широких пределах от 0 до 95..98 %.
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ пластмасс обычно не более 1 %.
ВОДОСТОЙКОСТЬ пластмасс высокая.
ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ большинства пластмасс невысокая и составляет 100…200 С, но у фторопластов и кремний-органических полимеров она достигает 300.
..500 С.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ пластмасс низкая ( λ = 0,23…0,7Вт/м С), у пено- и поропластов она близка к теплопроводности воздуха.
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ в 5…10 раз выше, чем у других материалов, поэтому при сооружении водоводов из пластмассовых труб необходимо устраивать компенсаторы в виде петель.
7.4.2. Механические свойства.
ПРОЧНОСТЬ пластмасс определяется связующим полимером и заполнителем. Например, конструкционные пластики СВАМ – стекловолокнистые анизотропные материалы на полиэфирных связующих, характеризуются высокими механическими свойствами:
Rизг = 200…500 МПа, Rсж Rраст Rизг, в то время как у каменных материалов Rраст 0,2…0,1 Rсж.
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ пластмасс примерно в 10 раз ниже, чем у бетона и стали, поэтому им характерна высокая ползучесть и деформативность.
7.4.3. Химические и физико-химические свойства.
ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ – большинство пластмасс стойки к неорганическим кислотам и щелочам, но в органических растворителях, близких по природе полимеру, могут растворяться.
СТАРЕНИЕ – изменение структуры и состава полимера под действием света, кислорода воздуха, нагревания, при этом появляется хрупкость, исчезает эластичность, в конечном итоге наступает полное разрушение.
ВЫДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ происходит в результате присутствия в полимерах продуктов их деструкции, появляющихся из-за нарушения технологических режимов производства полимеров, а так же из-за вводимых в пластмассу низкомолекулярных продуктов (пластификаторы, стабилизаторы и др.) В жидком виде все полимеры токсичны.
ГОРЮЧЕСТЬ ПЛАСТМАСС связана с горючестью полимеров как органических веществ. Добавляя в пластмассы антипирены снижают их горючесть.
ОКРАШИВАЕМОСТЬ полимеров в различные цвета производится путем введения красителей в его расплав или раствор.
7.5. Виды строительных материалов и изделий из пластмасс.
По сравнению с другими строительными материалами пластмассы дороги и дефицитны, что объясняется недостаточным объемом производства полимеров и их относительно высокой стоимостью.
Поэтому основным технико-экономическим требованием к строительным пластмассам является минимальная полимероем-кость, т.е. минимальный расход полимера на единицу готовой продукции.
Классификация полимерных материалов и изделий.
1. Конструкционно-отделочные материалы.
2. Отделочные материалы.
3. Материалы для пола.
4. Теплоизоляционные материалы.
5. Гидроизоляционные и герметизирующие материалы.
6. Трубы и сантехнические изделия.
7. Применение полимеров в бетонах.
8. Клеи на основе полимеров.
Конструкционно-отделочные материалы.
СТЕКЛОПЛАСТИКИ – листовые материалы, содержащие в качестве наполнителя стеклоткань или стекловолокно, в качестве связующего – полиэфиры, фенолформальдегидные или эпоксидные смолы, отверждающиеся при нагревании в трехмерные структуры. Благодаря высокому армирующему эффекту заполнителя эти пластики обладают повышенной прочностью.
Применение: декоративная наружная облицовка, устройство кровель, для изготовления ванн, раковин, труб, химических аппаратов.
ДСП – древесно-стружечные плиты, содержащие в качестве наполнителя древесные стружки, а в качестве связующего – карбамидные термореактивные полимеры. ДСП могут быть облицованы декоративными пленками, плитками или офанерованы.
Применение: каркасные и щитовые стены и перегородки, в мебельной промышленности.
ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК содержит в качестве наполнителя древесный шпон, в качестве связующего – фенолформальдегидные смолы. Это более прочный и более водостойкий материал, чем ДСП применение аналогичное. И тот и другой материал несколько токсичны.
Отделочные материалы.
БУМАЖНО-СЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК состоит из 15…20 слоев крафт-бумаги на фенолформальдегидном связующем и 1…3 слоев кроющей декоративной бумаги на карбамидном связующем. Он обладает высокой поверхностной твердостью и термостойкостью порядка 120 С.
Применение: мебель для кухонь и встроенная мебель, облицовка столярных изделий.
ЦВЕТНЫЕ ДЕКОРАТИВНЫЕ ПЛИТЫ И ЛИСТЫ из полистирола с пониженной горючестью. Они имитируют деревянную облицовку из ценных пород дерева, часто с резьбой, например, декоративные панели ” Полиформ”.
ПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ ПЛИТКИ – водо- и паронепроницаемы, химически стойкие, но горючи. Применять их нельзя для облицовки эвакуационных выходов, стен, к которым примыкают отопительные и нагревательные приборы, в детских учреждениях.
ФЕНОЛИТОВЫЕ ПЛИТКИ состоят из порошкообразного наполнителя (каолин, тальк, древесная мука, слюда) на формальдегидном связующем; применяются для облицовки стен помещений с химической агрессией.
Декоративные пленочные материалы.
БЕЗОСНОВНЫЕ тонкие полимерные пленки, окрашенные по всей толщине, имеющие рисунок или тиснение с лицевой стороны и часто с изнанки слой “неумирающего” клея, прикрытый специальной легкоснимающейся бумагой.
Пленки на основе:
ИЗОПЛЕН – на бумажную основу нанесена поливинилхлоридная паста с последующим тиснением;
ВЛАГОСТОЙКИЕ МОЮЩИЕСЯ ОБОИ – обычные обои, с лица покрытые тонким слоем поливинилацетатной эмульсии;
ЛИНКРУСТ – на бумажную основу нанесена паста глифталиевого полимера с последующим рифлением. Его можно окрашивать масляной или синтетической краской.
Применяются декоративные пленочные материалы для внутренней отделки помещений.
ПОГОНАЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ – плинтусы, рейки, поручни для лестниц и т.д.
Например: поручни из поливинилхлоридной пластифицированной композиции привозят в бухтах. Для укрепления на металлических перилах поручни разогревают при 50…70 С в воде до размягчения и садят на перила. После остывания поручень плотно охватывает металл.
Применение полимерных погонажных изделий позволяет экономить большое количество древесины.
Материалы для пола.
Материалы для пола могут быть рулонные основные и безосновные, плиточные и мастичные.
Рулонные материалы:
ЛИНОЛЕУМ может быть безосновный и с основой (ткань, войлок, пористый полимер).Наиболее распространенный – поливинилхлоридный линолеум. К основанию пола линолеум крепится с помощью специальных приклеивающих мастик; применяется в сухих помещениях;
РЕЛИН – резиновый линолеум, у которого лицевой слой выполнен из цветной резины на синтетических каучуках, а нижний -из девулканизированной резины с добавкой битума; применяется в помещениях с повышенной влажностью.
Половые плитки размером 300Х300 мм толщиной 2…5 мм выпускают различного цвета, что позволяет выполнять мозаичные полы. Изготавливают их чаще всего на поливинилхлоридном полимере с наполнителями, пластификаторами и пигментами.
Мастичные полы – это монолитные половые покрытия на основе полимеров. Мастики имеют консистенцию сметаны и содержат жидкий полимер, наполнители и пигменты. Наносят их на сплошное сухое основание пола слоем 0,5…1 см, после твердения в течение 1.
..2 суток образуется сплошное бесшовное покрытие пола.
Применяют мастичные полы в условиях сильных агрессивных воздействий (химическая, пищевая, животноводческая промышленность) или интенсивного износа.
Полы из полимерных материалов износостойки, бесшумны, красивы, гигиеничны, технологичны, но горючи и достаточно дороги.
Теплоизоляционные материалы.
Теплоизоляционные пластики имеют коэффициент теплопроводности 0,03…0,055 Вт/м С. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в которых воздушные полости имеют правильную геометрическую форму.
ЯЧЕИСТЫЕ ПЛАСТМАССЫ делятся на пенопласты, которые характеризуются закрытыми изолированными порами и предназначены для тепловой изоляции, и на поропласты, имеющие сообщающиеся поры и предназначены для звукоизоляции. Свойства некоторых ячеистых пластмасс представлены в табл. 7.1.
Таблица 7.1.
Свойства некоторых ячеистых пластмасс.
Эти пластмассы выпускают в виде жестких плит, которые применяются для тепловой изоляции стен, покрытий, перекрытий, в трехслойных ограждающих конструкциях.
СОТОПЛАСТЫ – ячеистые материалы, структура которых напоминает пчелиные соты. Стенки сот могут быть выполнены из различных листовых материалов (бумага, стеклоткани, хлопчатобумажные ткани, металлическая фольга и т.д.), пропитанных полимером. Сотопласты в качестве теплоизоляционного материала применяются в трехслойных ограждающих конструкциях.
Гидроизоляционные материалы и герметики.
Гидроизоляционные материалы – это пленки на основе полиэтилена, поливинилхлорида, полиизобутилена и др. Для устройства сплошной гидроизоляции их склеивают или сваривают.
Пленочные гидроизоляционные материалы отличаются долговечностью, надежностью, простотой применения, невысокой стоимостью и малым расходом полимера.
Герметизирующие материалы – это пасты, эластичные прокладки и ленты.
ПАСТЫ могут быть отверждаемыми – тиоколовая мастика на основе полисульфидного каучука ( ГС-1 и У-ЗОМ ) и неотверждаемыми – УМ-20, УМ-40, УМ-50 (У – уплотняющая мастика, 20, 40, 50 – температура низшего предела применения мастики).
ЭЛАСТИЧНЫЕ ПРОКЛАДКИ в виде плотных или пористых полос и жгутов закладываются в стыки между панелями в сжатом виде. Это гернит П, пенополиуретановые прокладки и каучуковые уплотнительные ленты.
ГЕРНИТ П – пористая прокладка на основе полихлорпренового каучука диаметром 20…60 мм с воздухо- водонепроницаемой пленкой на поверхности. Плотность гернита 300…600 кг/м , эластичен при температуре -40…+70 С.
УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ПРОКЛАДКИ – ленты из пенополиуретана (УЛП), плотностью 120…150 кг/м , эластичны в интервале температур -40…+80 С.
УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ЛЕНТЫ из вспененной резины (УЛК) плотностью 180…200 кг/м , пропитанной смолой
Применяются прокладки и ленты для герметизации стыков панелей, оконных створок и других конструкций.
Трубы и сантехнические изделия.
Корозионная стойкость и небольшая плотность пластмасс дает им значительные преимущества перед металлами в сфере эксплуатации их в качестве труб и сантехнических изделий.
ТРУБЫ выпускают полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные, стеклопластиковые. Соединяются они свариванием, склеиванием или на резьбе. Для всех видов пластмассовых труб выпускают фасонные детали. Применяются трубы для холодного водоснабжения, канализации, водостоков, для транспортировки
минерализованных вод, агрессивных жидкостей и газов. К недостаткам пластмассовых труб следует отнести их низкую теплостойкость (60…90 С) и высокий коэффициент теплового расширения.
САНТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ – сливные бачки, смесители, раковины, ванны, вентиляционные решетки и т.д. К их достоинствам следует отнести легкость, высокую химстойкость и водостойкость, механическую прочность, к недостаткам – малую поверхностную твердость, в результате чего изделия легко теряют внешний вид.
Применение полимеров в технологии бетонов.
Применение полимеров в бетонах преследует цель улучшить их качество: повысить морозостойкость, прочность на растяжение и изгиб, износоустойчивость, химическую стойкость, повысить сцепление с ранее уложенным слоем бетона.
ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ содержат 5…15 % от массы цемента растворимых олигомеров, отверждающихся в процессе твердения бетона. Наиболее часто применяют водные дисперсии поливинилацетата, полиакрилата, синтетических каучуков. Свойства: очень высокие износостойкость и ударная вязкость, высокая водонепроницаемость, высокая адгезия к большинству строительных матери-
алов.
Применение: сооружение взлетно-посадочных полос, полов промышленных зданий, резервуаров для воды и нефтепродуктов и тому подобного.
БЕТОНОПОЛИМЕР – это затвердевший бетон, пропитанный мономерами или жидкими олигомерами с последующей термообработкой для отверждения полимера. В результате резко повышается прочность , морозостойкость, износостойкость, водонепроницаемость.
Применяются бетонополимеры так же, как полимерцементные бетоны.
ПЛАСТБЕТОН – бетон, в котором вместо минерального вяжущего используют термореактивные смолы (феноло-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные) с отвердителем. Твердеют пластбетоны в обычных условиях 12…24 часа, при нагревании – значительно быстрее.
Отличительные свойства пластбетонов – высокая химическая стойкость в кислых и щелочных средах, высокая прочность на сжатие и изгиб, высокая плотность и повышенная деформативность, но невысокая теплостойкость и высокая стоимость.
Применение: для устройства защитных покрытий и изготовления конструкций, работающих в условиях химической агрессии, для ремонта каменных и бетонных элементов.
Клеи на основе полимеров.
Водоразбавляемые клеи – это ПВА (на основе поливинилацетатной эмульсии) и ” Бустилат” (на основе латекса бутадиенстирольного каучука). Эти типы клеев наиболее распространены в строительстве для приклеивания линолеума, плиток, линкруста.
На основе отверждающихся жидких олигомеров выпускают эпоксидные, полиуретановые, мочевиноформальдегидные клеи. Они применяются для склеивания несущих конструкций, для наружной отделки.
На основе растворов термопластичных полимеров в органических растворителях – это нитроклеи (раствор нитроцеллюлозы в ацетоне), резиновый клей (раствор каучука в бензине), перхлорвиниловый клей и другие. Применение их специфично.
Контрольные вопросы.
1. Что такое пластмассы?
2. Перечислите составляющие пластмасс.
3. Роль наполнителя в пластмассе. Виды наполнителей.
4. Что такое полимер? Назначение полимера в пластмассе.
5. Классификация полимеров по строению основной цепи, по внутреннему строению.
6. Какие существуют способы изготовления полимерных изделий?
Ещё посмотрите лекцию “23 Рождественский пост” по этой теме.
7. Перечислите основные свойства пластмасс.
8. Классификация полимерных материалов и изделий по назначению.
9. Какие отделочные материалы изготавливают на основе полимеров?
10. Какие материалы на основе полимеров применяются для устройства полов?
11. Приведите примеры теплоизоляционных пластмасс.
12. Перечислите отличительные свойства бетонов с добавкой полимера.
Полимерные материалы пониженной горючести в инженерно-технических средствах защиты
В рубрику “Инженерно-технические средства защиты” | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Полимерные материалы пониженной горючести в инженерно-технических средствах защиты
В настоящее время в ряде отраслей народного хозяйства (от оборонной промышленности до производства товаров народного потребления) широко применяются искусственные и синтетические полимеры. Их использование позволяет успешно заменить дефицитные и дорогостоящие металлы и сплавы (в машиностроении), а также природные волокна (в текстильной и целлюлозной промышленности). На основе полимеров по энергосберегающей технологии создаются качественно новые фильтро- и изоляционные материалы, модифицированные резинотехнические изделия,синтетические волокна, мембраны, пленки, краски и лаки.
Комплекс мероприятий по огнезащите
Документами, определяющими требования к огнепреграждающим устройствам, зданиям и сооружениям, являются: СНиП 21.01-97 “Пожарная безопасность зданий и сооружений” и ГОСТ Р 12.3.047-98 “Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования”. С учетом норм, представленных в этих документах, реализуется комплекс мероприятий по огнезащите, в основные задачи которой входит предотвращение возгораний, замедление или прекращение развития начальной стадии пожара, обеспечение его быстрой локализации. Огнезащита снижает опасные факторы пожара, способствует его ликвидации, расширяет возможности применения при строительстве новых, современных решений. Она направлена на обеспечение пожарной безопасности и огнестойкости зданий и сооружений. Все существующие на сегодняшний день способы огнезащиты можно условно разделить на три вида:
- Облицовка строительных конструкций теплоизоляционными материалами, устройство теплоотражающих экранов, увеличение поперечного сечения конструкций; создание противопожарных преград.
- Обработка защищаемой поверхности специальными огнезащитными средствами (пасты, краски, лаки, пропитки на различной основе и т.д.).
- Применение при строительстве негорючих материалов, в состав которых введены специальные вещества – антипирены.
Если же рассматривать проблему предотвращения и тушения пожаров в концептуальном плане, то на первое место необходимо поставить решение двух следующих вопросов:
- разработка и производство новейших видов негорючих (пониженной горючести) материалов;
- применение (в гражданском и промышленном строительстве, в производстве железнодорожных пассажирских вагонов, в самолетостроении и др.) негорючих или трудногорючих материалов.
На первом из этих вопросов хотелось бы остановиться немного подробнее.
Антипирены. Проблема номер один
Задача создания новых или модифицированных полимеров и полимерных материалов, обладающих ограниченной горючестью, не может быть успешно решена в России и странах СНГ без развития производства замедлителей горения – антипиренов.
В качестве антипиренов обычно используют неорганические и органические материалы, в молекулах которых содержатся такие элементы, как галогены, фосфор, азот, бор, металлы и др. Особое место в ряду известных антипиренов занимают фосфорорганические реакционно-способные антипирены с акил-фосфор связью. Наличие в них связи фосфор-углерод, устойчивой к гидролизу и окислению, усиливает ингибирующее влияние на процессы пиролиза полимеров. Благодаря особенностям своей структуры указанные антипирены могут применяться для создания различных типов полимеров. Они химически связываются с полимерами как на стадии получения, так и на стадии модификации последних. Даже при малом введении в полимер, антипирены, содержащие большое количество фосфора, придают ему огнезащитные свойства, не оказывая при этом существенного воздействия на его физико-механические особенности. При горении антипирены не выделяют токсичных газов, поэтому не слишком опасны для человека.
Полимерные материалы, содержащие фосфорорганические реакционно-способные антипирены с акил-фосфор связью, обладают рядом важных характеристик, к которым относятся:
- химическая стойкость к воздействию различных сред;
- наличие полиэлектролитных свойств;
- отсутствие каплеобразования при горении;
- сохранение огнезащитных свойств независимо от погодных условий и при мокрой обработке.
Отметим, что на сегодняшний день наукой созданы следующие негорючие или трудногорючие материалы:
- композиционные материалы на основе фенолформальдегидных и эпоксидных смол;
- теплоизоляционные материалы на основе целлюлозы;
- пенополиуретаны;
- стеклопластики и стеклопластиковые изделия;
- базальтопластики;
- поливинилхлоридные композиции для изоляции проводов и кабелей;
- пенопласты;
- композиционные материалы на основе полипропилена;
- композиционные прозрачные материалы для склейки стекла;
- оргстекло;
- полиэтилены;
- огнезащитное вискозное волокно.
Однако, как отмечалось на V Международной конференции по тематике “Полимерные материалы пониженной горючести”, проходившей 1-2 октября 2002 года в г. Волгограде, сегодня происходит снижение выпуска химической промышленностью антипиренов, что ставит под угрозу освоение и промышленный выпуск вышеуказанных материалов и, как следствие, снижение уровня пожарной безопасности в России. Для сравнения: объем выпуска антипиренов за рубежом каждый год увеличивается на 10%.
Состояние рынка огнестойкого стекла
Пожаростойкое стекло является уникальным материалом, в котором свойства прозрачности, важные при проектировании различных зданий и сооружений, сочетаются с огнестойкостью. Согласно требованиям утвержденных норм защитного остекления, пожаростойкие стекла должны быть безопасными, надежно функционировать в соответствии с их назначением после установки на заданное место, обеспечивая поддержание пожаростойкого барьера (заполнение проемов в противопожарных преградах) как части противопожарной системы.
Исторически противопожарное остекление развивалось в двух направлениях:
- создание монолитного пожаростойкого стекла;
- создание многослойных стеклянных конструкций.
Разработки монолитного стекла привели к созданию боросиликатного стекла, уникального с точки зрения изоляции и целостности, но имеющего существеные недостатки: высокую стоимость и неспособность защитить от лучистой энергии.
Последняя является одной из причин распространения пожара и гибели людей, так как при ее плотности 3,5 кВт/м2 происходит возгорание таких материалов, как ткань, дерево и т.д. По мнению специалистов Технологического университета г. Дельф (Великобритания), использование боросиликатного стекла в ближайшем будущем маловероятно. Более перспективным явилось создание многослойных силикатных конструкций с разбухающими под воздействием высоких температур промежуточными слоями из неорганического геля. До недавнего времени основными поставщиками огнестойкого стекла в Россию были известные зарубежные фирмы Saint-Gobain, Glaverbel, Pilkington. Поставляемое ими стекло состоит из нескольких прозрачных промежуточных слоев, основой которых является неорганический гель, и обладает рядом существенных недостатков, ограничивающих его применение (недостатки указаны в рекламных материалах фирм, представленных выше). Среди этих недостатков особо выделяются:
- невозможность использования стекол при температурах выше +40 °С;
- необходимость использования ультрафиолетового фильтра (предлагается использовать триплекс на основе пленки ПВБ) при наружном применении стекол;
- наличие небольших посторонних включений и пузырьков, легкого искажения и матовости.
К примеру, даже наличие одного слоя пленки ПВБ, по мнению специалистов ВНИИПО МЧС России, не только не увеличивает стойкость стекла при тепловом воздействии, но и повышает пожарную опасность композиций (плазменное горение на поверхности стекол, образование расплава пленок, выделение значительного количества дыма и токсичных продуктов термического разложения). По нашему мнению, такие стекла не получат широкого применения в России.
Новые светопрозрачные конструкции для заполнения проемов в противопожарных преградах
В связи с вышесказанным хотелось бы подробнее остановиться на разработанных в России светопрозрачных конструкциях, предназначенных для заполнения проемов в противопожарных преградах и созданных с применением органических композиционных материалов для склейки стекла. Так, специалистами Технологического института Саратовского технического университета и ЗАО “Ламинированное стекло” в 2003 году были разработаны конструкция и технология производства безопасного в эксплуатации многослойного огнестойкого стекла.
Выполненная работа дала следующие результаты:
- стекло соответствует требованиям СНиП 21.01-97;
- стекло соответствует требованиям ГОСТ 30826-03 по классу защиты А2 за счет того, что склеивание стекол впервые в мире произведено органической полимерной композицией.
При разработке полимерной композиции были использованы реакционноспособные олигомеры и мономеры, в том числе содержащие в своем составе ингибиторы горения Р, CI, Т. Полученный заливочный состав обладает свето-прозрачностью и хорошей адгезией к силикатному стеклу. Варьируя составы исследуемых продуктов и соотношение в них компонентов, разработчики получили УФ-инициируемый полимеризацией состав, полимеризуемый в плоских сборных пакетах. По содержанию гель-фракции были определены мощность облучения – 40 Вт/м2 и время облучения 45-60 мин. Прозрачность конструкции оценивалась по коэффициенту свето-пропускания и составила 85-90%, что соответствует уровню, установленному нормативными требованиями к данному показателю.
Адгезионная прочность соединения с силикатным стеклом определялась по устойчивости к сдвигу, составляющей от 0,32 до 0,67 МПа. Термогравиметрическим анализом установлено, что полученный полимер относится к классу коксующихся, то есть при воздействии пламени деструкция полимера не сопровождается расплавлением, каплеобразованием и возгоранием, а происходит его обугливание и образование твердой, достаточно объемной углеродной пленки. Образование данной пленки не сопровождается выделением газа и дыма, поддерживающих горение, что позволяет отнести полимер к классу трудносгораемых.
Стекло многослойное, огнестойкое, безопасное в эксплуатации представляет собой конструкцию из пяти слоев силикатного стекла, четыре из которых попарно соединены между собой полимерной композицией, то есть фактически являются триплексами, которые затем собираются в стеклопакет. Толщина огнестойкого стекла – 24 мм (рис. 1). В процессе выполнения работ по созданию огнестойкого стекла была также разработана огнестойкая рама (рис.
2), на конструкцию которой получен патент. В перспективе планируется создание огнестойкого стекла для “Противопожарных перегородок” и “Противопожарных дверей” с остеклением 80-90%.
Заключение
Все работы по созданию полимерных материалов пониженной горючести в России на сегодняшний день координирует Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН во главе с директором – академиком А.А. Берлиным. При том, что с научной точки зрения создание полимерных материалов пониженной горючести проходит достаточно успешно, реализация уже имеющихся разработок не соответствует задачам по обеспечению пожарной безопасности России. Благодаря своим свойствам, реакционно-способные антипирены с алкил-фосфор связью имеют устойчивый спрос как в нашей стране, так и за рубежом. Однако имеющиеся запасы сырья для изготовления всего спектра фосфорорганических антипиренов в России недостаточны. Это связано с прекращением производства у нас в стране метилфосфонил-дихлорида. Для решения вопросов с сырьем Правительству РФ необходимо принять решение о производстве этого вещества на базовых предприятиях.
Помимо этого считаем необходимым разработать:
- Программу развития производства полимерных материалов пониженной горючести и конструкционных материалов на их основе.
- Программу реализации концепции пожарной безопасности применительно к промышленному и гражданскому строительству, наземному и воздушному транспорту и другим направлениям.
В.Н. Олифиренко,
генеральный директор ЗАО “Ламинированное стекло”
А.И. Палагин,
технический директор ЗАО “Ламинированное стекло”
Л.Г. Панова,
доктор химических наук
Опубликовано: Каталог “Пожарная безопасность”-2004
Посещений: 18838
Автор
| |||
Автор
| |||
И.технический директор ЗАО “Ламинированное стекло”Автор
| |||
В рубрику “Инженерно-технические средства защиты” | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
8 Свойства полимерных материалов для использования в строительстве
🕑 Время чтения: 1 минута
Механические и химические свойства полимерных материалов очень важно знать перед использованием в любых строительных целях. Такие материалы все чаще используются в строительстве инфраструктуры, например, конструкционные элементы, защитное покрытие и клеи.
Механические и химические свойства полимерных материалов имеют решающее значение для проектировщиков и инженеров, поскольку эти характеристики показывают, пригодны ли эти материалы для использования в строительстве.
Высокая прочность или отношение модуля к массе, ударная вязкость, эластичность, стойкость к коррозии, отсутствие проводимости (тепло- и электропроводности), цвет, прозрачность — свойства, присущие большинству полимерных материалов. Свойства полимерных материалов можно изменить путем добавления стабилизатора или пластификатора.
Инженеров главным образом интересуют механические свойства и физико-химические свойства, определяющие долговечность. Механический отклик полимерных материалов может заметно меняться в довольно небольшом диапазоне температур.
Содержание:
- Свойства полимерных материалов
- 1. Плотность
- 2. Тепловое расширение
- 3. Теплопроводность
- 4. Проницаемость
- 5. Химикат
- 6. Устойчивая
- 7. Устойчиво
- 6. Устойчивая
- 7. Устойчивость
- 6. Устойчивая
- 7. Устойчиво
- 6. Устойчиво
- 7. Устойчиво
- .
- 8. Токсичность
УстойчиваяПлотность полимерных материалов низкая, так как они в основном состоят из легких элементов. Плотность полиметилпентана 830 кг/м3, полипропилена (ПП) 905 кг на кубический метр, а политетрафторэтилен (ПТФЭ) – 2150 кг на кубический метр. Эти плотности значительно ниже плотности стали, которая составляет 7850 кг на кубический метр.
2. Термическое расширениеТепловое расширение полимеров относительно велико. Это необходимо учитывать при проектировании и использовании полимерных компонентов, особенно при использовании в сочетании с другими конструкционными материалами.
Полимеры могут расширяться за счет различных
количества в различных направлениях из-за его состава.
Он содержит сильные
ковалентные связи вдоль полимерной цепи и гораздо более слабые дисперсионные силы
между полимерными цепями.
Теплопроводность (К-фактор) полимеров очень низкая. Это делает его подходящим изоляционным материалом. Полимеры также обладают выдающимися электроизоляционными свойствами.
При температуре окружающей среды ненаполненные полимеры имеют проводимость в диапазоне 0,15-0,13 Вт/м°C, около 240 Вт/м°C, а медь составляет около 385 Вт/м°C Вт/м°C.
Твердые полимеры имеют теплопроводность в диапазоне от 0,16 до 0,45 Вт/м/К. У вспененных полимеров теплопроводность составляет всего 0,024 Вт/м/К (ватт на метр на градус Кельвина).
4. Проницаемость Как правило, твердые полимеры не содержат взаимосвязанных пор и могут
вообще считается практически непроницаемым. Поэтому полимеры
часто используется в качестве защитных покрытий, пароизоляции, герметиков, герметиков
соединений и устойчивы к газам и парам.
Полимер может противостоять химическим веществам, что делает его подходящей конструкцией материала в различных обстоятельствах.
6. ПрочностьЕсть несколько видов прочности, таких как растяжение, сжатие, изгиб, крутильная и ударная вязкость. На ударную вязкость сильно влияет изменение температуры, ударная вязкость обычно падает с температурой падает.
Прочность полимерного материала на основе молекулярной массы, сшивки и кристалличности. растяжение прочность полимера возрастает с увеличением молекулярной массы. Точно так же большие молекулярная масса обеспечивает высокую прочность.
Кроме того, уменьшение сшивки движения цепей и повышает прочность полимера. Кристалличность полимера увеличивает прочность, так как в кристаллической фазе межмолекулярные связи более значительны.
7. Долговечность Долговечность зависит от типа полимера, его состава и
структуре, так и от синергетического эффекта условий воздействия.
долговечность полимера определяет, подходит ли он для внешней
строительные приложения
Изменения, которые приводят к деградации полимеров в окружающей среде и, в конечном счете, определяют долговечность, сложны и разнообразны. Сложность возникает из-за совместного действия ряда агентов разложения, особенно ультрафиолетового излучения (от солнечного света), тепла, кислорода, озона и воды.
Перечень основных агентов и способов разложения полимерных материалов приведен в таблице 1.
Таблица 1: Основные агенты и способы разложения полимера
| Main agents | Mode of degradation |
| Oxygen at moderate temperature | Thermal oxidation |
| Oxygen at higher temperature | Combustion |
| Oxygen + ultraviolet radiation | Фотоокисление |
| Вода | Гидролиз |
| Только нагревание | Pyrolysis |
| Ionizing radiation | Radiolysis |
| Micro-organisms | Biological attack |
| Atmosphere oxygen + water + solar radiation | Weathering atmospheric degradation |
These agents produce physical and chemical changes at молекулярном уровне, и эти изменения отличаются от одного полимера к другому.
Например,
Полиэтилен подвержен фотоокислению на солнечном свете, если только он не стабилизирован преднамеренно поглотителями ультрафиолетового излучения, такими как сажа. В результате они более устойчивы к атмосферным воздействиям.
Фотоокисление и термическое окисление – реакция полимера с кислородом воздуха может привести к сшивка полимерной цепи с сопутствующим охрупчиванием или может быть разрушена цепочки на мелкие фрагменты. Эти фрагменты водорастворимы и повторно промываются наружу, вызывая поверхностную эрозию.
Ионизирующее излучение также вызывает молекулярное повреждение полимеров, что приводит к сплавлению, образованию поперечных связей и разрушению полимерных цепей. Некоторые полимеры разрушаются из-за медленного хрупкого разрушения при нагрузках, значительно меньших нормального напряжения разрушения, когда они подвергаются воздействию определенных специфических органических веществ.
Это приводит к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESC) в точках локальной концентрации напряжений.
Полиэтилен (ПЭ) можно сделать более устойчивым к растрескиванию под напряжением за счет увеличения длины цепи.
Некоторые органические мономеры, из которых синтезируются полимеры, признаны токсичными, и обращение с этими веществами строго контролируется. Уровни остаточного свободного мономера в термопластах чрезвычайно низки, и эти материалы обычно не считаются опасными.
Однако при воздействии высокой температуры может произойти частичное пиролитическое разложение с выделением мономера или других летучих и токсичных веществ. С неполимеризованными веществами следует обращаться с особой осторожностью.
Кроме того, при использовании некоторых полимерных добавок возникают проблемы с токсичностью, а добавки, разрешенные в рецептурах для контакта с питьевой водой, должны подлежать строгому контролю.
Полимеры и композиты | Здания Строительство Гражданское
декабрь 2018
Традиционными материалами для строительства, строительства и гражданского строительства являются древесина, неорганические минералы (такие как бетон, кирпич, камни и мрамор), металлы и стекло, которые используются уже тысячи лет.
Появление синтетических полимеров и их композитов в 20 веке значительно расширило диапазон доступных материалов. В настоящее время термопластичные и термореактивные полимеры и их композиты все чаще используются во многих конструкциях для выполнения многих функций.
Основной причиной этой тенденции является удивительная универсальность полимеров, которая позволяет разрабатывать и производить широкий спектр продуктов для удовлетворения самых разных требований применения по приемлемой цене.
Способность готовить смеси полимеров, включать многие типы добавок, повышающих эффективность, и получать композиты с полимерной матрицей путем включения армирующих агентов (таких как волокна, пластинчатые наполнители и наполнители в виде частиц) — все это значительно повышает универсальность полимеров. универсальность, обеспечиваемая отдельными полимерами сами по себе.
Опыт компании Bicerano & Associates в области полимеров и композитов помогает нашим клиентам разрабатывать полимеры и композиты для любого применения, в котором они могут нуждаться.
Свойства материалов
Различные свойства имеют очень различную относительную важность при определении пригодности материала для данного применения. Например, свойства, определяющие пригодность для использования в качестве несущего свинца компонента, такого как колонна, в качестве изоляционной панели, размещаемой внутри стены, и в качестве клея, очевидно, будут совершенно разными. Свойства, которые оказались важными для нескольких основных типов приложений, приведены ниже.
Жесткость (модуль упругости) и прочность строительного материала обычно являются двумя наиболее важными его механическими свойствами. Например, невозможно использовать материал с недостаточно высоким модулем и прочностью во многих приложениях, где эти свойства должны превышать определенные пороговые значения для адекватного функционирования материала. Процентное удлинение при текучести (для материалов с пределом текучести) и предельное удлинение (деформация, при которой материал разрывается) также важны в некоторых приложениях.
Среди материалов-кандидатов, обладающих достаточной жесткостью и прочностью, снижение веса часто становится основным вторичным критерием выбора. «Удельная жесткость» и «удельная прочность» определяются отношениями модуль/плотность и прочность/плотность соответственно. Полимеры имеют низкую плотность, поэтому данный объем полимера весит меньше, чем такой же объем стекла или металла. Многие армированные волокнами полимеры (FRP), которые обладают достаточным модулем и прочностью для конструкционного применения, имеют более высокую удельную жесткость и удельную прочность, чем металлы, поскольку они имеют гораздо более низкую плотность, что делает их предпочтительными для этого применения. Превосходная коррозионная стойкость FRP часто является дополнительным преимуществом.
Термические свойства имеют большое значение в некоторых областях применения. Полимерные пены, которые обеспечивают исключительную теплоизоляцию благодаря своей очень низкой теплопроводности и, следовательно, используются в качестве теплоизоляционных материалов в зданиях, являются лучшими примерами.
Если материал предназначен для использования в качестве защитного покрытия, пароизоляции, герметика или герметика, важна его проницаемость для газов и паров.
Если материал предназначен для использования в качестве клея, важны прочность сцепления, которое он обеспечивает, и долговечность сцепления в среде применения.
Воспламеняемость и механизм горения строительного материала имеют важное значение. Существует множество стандартизированных методов испытаний для оценки огнестойкости строительных материалов. Эти характеристики более важны в одних приложениях, чем в других. Например, строительные нормы и правила требуют, чтобы полимерные пены, используемые для внутренней изоляции стен, были покрыты термическим барьером или другим способом для снижения риска возгорания, в то время как для пластиковых ламинатов, используемых для столешниц и кухонных шкафов, такого требования нет.
Если материал предназначается для использования во внешних строительных работах, важно определить, проявит ли материал достаточную устойчивость к атмосферным воздействиям и старению в окружающей среде, которой он будет подвергаться.
В зависимости от этой среды может потребоваться рассмотрение воздействия таких факторов, как химическое воздействие (например, воздействие кислотных дождей), тепло, тепловой удар, воздействие УФ-излучения и воздействие высокоэнергетического излучения.
Экологическая устойчивость становится все более важным фактором при выборе материалов. Поэтому важно сравнить ожидаемое воздействие на окружающую среду различных материалов, отвечающих требованиям применения.
Модернизация здания компонентами, изготовленными из замещающих материалов, часто бывает непомерно дорогой. Таким образом, большинство строительных материалов остается в течение очень долгого времени и во многих случаях постоянно в зданиях, частью которых они являются. Следовательно, важно иметь в виду, что некоторые строительные материалы, которые когда-то широко использовались, в настоящее время либо не используются вообще, либо используются очень редко из-за различных причин их избегания, которые изначально не были распознаны.
Примеры включают асбест, пеноматериалы для теплоизоляции, изготовленные из составов, содержащих формальдегид, и трубы из поли(1-бутена).
Наконец, стоимость и размер прибыли обычно также являются одними из важных факторов при выборе материала среди материалов-кандидатов, которые все соответствуют требованиям к характеристикам.
Примеры применения
Следующие примеры отраслей и областей применения представляют широкий спектр применений полимеров и композитов в строительстве и гражданском строительстве. Некоторые продукты, которые все еще находятся на стадии оценки, также включены в эти обзоры в качестве предварительных версий новых технологий и приложений, которые могут появиться в будущем.
Материалы | Приложения |
Акриловые смолы (включая варианты) | Отделочные материалы, замазки, герметики, мастики, безопасное остекление, связующее в составе красок |
Сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС) | Трубы |
Бетонно-полимерные гибриды | Полимербетон, пропитанный полимером бетон и серобетон будут рассмотрены ниже. |
Эпоксидные смолы (включая варианты, такие как эпоксиакрилатные смолы и эпоксивинилэфирные смолы) | Многие области применения эпоксидных смол включают:
|
Сополимеры этилена и винилацетата | Инкапсуляторы для солнечных панелей |
Ткани (натуральные или синтетические, все полимерные) | Настенные покрытия |
Бетон, армированный волокном (FRC) | FRC используется, когда армирование бетона может повысить производительность. |
Полимеры, армированные волокном (FRPs) | Термореактивные полимеры используются чаще, чем термопластичные полимеры, в стеклопластиках, предназначенных для строительной отрасли. Чаще всего используются эпоксидные и полиэфирные термореактивные матрицы. Стеклянные, углеродные и арамидные волокна используются в различных FRP. Многочисленные и растущие области применения FRP включают:
|
Фенольные смолы | Клеи, связующие вещества, долговечные защитные покрытия и накладки, крышки электрических выключателей и розеток |
Поли(метилметакрилат) (ПММА) | Прозрачный и прочный термопластичный полимер (наиболее известный широкой публике под торговой маркой Plexiglas), используемый в виде листа в строительных окнах и других приложениях в качестве легкой и ударопрочной альтернативы стеклу. Также используется на поверхностях, в раковинах и в тротуарах настилов мостов. Дешевле, чем поликарбонат, который обеспечивает лучшие механические свойства, необходимые в некоторых приложениях. |
Поливинилбутираль (ПВБ) | Используется в качестве оптически прозрачного виброизолирующего внутреннего слоя в первоклассных звукоизоляционных окнах из ламинированного стекла |
Поли(винилхлорид) (ПВХ) | ПВХ — это полимер, который наиболее широко используется в строительстве.
|
Полиамиды (нейлоны) | Крышки электрических выключателей и розеток |
Поликарбонат (ПК) | Прозрачный и прочный термопластичный полимер с превосходными механическими свойствами. Более дорогой, чем ПММА. Используется в купольных светильниках и других осветительных приборах в качестве корпусов, в плоском или изогнутом остеклении, в качестве звуковых стен и в системах горячего водоснабжения. |
Полиэфиры (включая термореактивные варианты, такие как алкидные смолы и эпоксивинилэфирные смолы, а также термопластичные полиэфиры) | Напольное покрытие; связующее для полимербетона, краски, стекловолокна и искусственного дерева; мостовые секции из стеклопластика; матричные смолы для FRP; клеи; герметики; полиэфирные ткани, используемые в кровле и системах обслуживания кровли; геотекстиль, используемый во многих сферах гражданского строительства |
Полиэтилен (ПЭ) | Листы и другие компоненты, используемые в строительстве, древесно-полимерные материалы, трубы, электрические кабелепроводы, подложка из вспененного материала, покрытия, водонепроницаемые воздухопроницаемые мембраны (такие как Tyvek Housewrap) |
Полиизобутилен | Герметики для стекол, водонепроницаемые мембраны |
Полимербетон | Получают, используя в качестве связующего полимерную смолу (например, эпоксидную смолу, полиэфирную смолу или эпоксивинилэфирную смолу) вместо портландцемента (связующее, используемое в обычном бетоне). |
Полимерная эмульсия (полимерный состав не указан в документации по продуктам) | Полимерная эмульсия Terra Dura представляет собой новый агент, связывающий частицы грунта и заполнителя на молекулярном уровне для получения прочных и экологически безопасных новых цементов, которые можно использовать в качестве альтернативы традиционным цементам. Полимер Terra Dura представляет собой жидкий концентрат, который разбавляется водой и отверждается при испарении добавленной воды. |
Бетон, пропитанный полимером | Получают (1) приготовлением и отверждением обычного бетона с использованием портландцемента в качестве связующего, (2) пропиткой системы пор затвердевшего обычного бетона форполимерами и/или мономерами и (3) обеспечением форполимерам и/или мономерам возможности полимеризуются в системе пор. |
Полимеры, используемые в качестве клеев | Эпоксидные клеи, фенольные клеи, полиэфирные клеи и полиуретановые клеи, используемые для удовлетворения многих потребностей |
Полимеры, используемые для замены стекла или ламината | PC (заменитель стекла), PMMA (заменитель стекла) и PVB (внутренний слой в первоклассных ламинированных стеклянных окнах), используемые в обсуждаемых областях применения каждого из этих полимеров |
Полимеры, используемые в изоляции | Пенопласты из полистирола и полиуретана (обсуждаемые ниже) в настоящее время являются доминирующими строительными теплоизоляционными материалами. |
Полимеры, используемые в несущих элементах конструкций | FRP, в которых имеется множество вариантов матричного полимера и армирующих волокон, используются во многих приложениях, как указано выше. |
Полимеры, используемые в трубопроводах | ABS, PE, PP, PVC и FRP, различные применения |
Полимеры, используемые в древесных пластмассах | Полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и поливинилхлорид (ПВХ) |
Полипропилен (ПП) | Водопроводные трубы, канализационные трубы, древесные пластмассы, листы, используемые в различных строительных целях, звукоизоляционные материалы, геотекстиль, используемый во многих областях гражданского строительства |
Полистирол (ПС) | Жесткие пенопластовые панели для теплоизоляции; пеноформы для производства бетона; пенопластовые упаковочные материалы, используемые при перевозке строительных материалов |
Полиуретан (ПУ) | Жесткий пенополиуретан широко используется для теплоизоляции в строительстве. |
Силиконы | Герметики, герметики |
Серобетон (SC) | В отличие от обычного бетона, который использует портландцемент в качестве связующего и в состав которого также входит вода, SC использует серу в качестве связующего и не включает воду в свой состав. Смешивание серы и нагревание смеси приводит к тому, что расплавленная сера склеивает камни и песок в составе. Продукт набирает полную прочность при охлаждении. SC еще не используется ни в одном крупном приложении, хотя впервые он был разработан в 19 веке.70-е годы. Далеко идущее предложение состоит в том, чтобы использовать SC (вместо обычного бетона) в качестве строительного материала при строительстве колоний на Марсе, поскольку марсианский грунт содержит много серы, а вода замерзает в лед, поэтому жидкая вода недоступна. |
Отходы пластмассовой упаковки | В Индии проводится оценка использования очищенных и измельченных пластиковых упаковочных материалов в битумных (асфальтовых) дорожных строительных материалах. |
Армирующие волокна могут быть выбраны из широкого спектра вариантов (таких как полиамидные, полипропиленовые, полиэтиленовые, стальные, стеклянные, базальтовые или углеродные волокна) в зависимости от требований к характеристикам.
Он по-прежнему пользуется большим спросом благодаря своим конкурентным преимуществам в отношении огнестойкости, безопасности, характеристик трения и универсальности конструкции. Скорее всего, он останется лидером на мировом строительном рынке в ближайшем будущем, но, вероятно, не бесконечно.
Используется так же, как и обычный бетон. Полимерное вяжущее обеспечивает большую безопасность и/или долговечность, чем обычный бетон, но по более высокой цене.
Используется так же, как и обычный бетон. Пропитанный полимер повышает прочность, долговечность, химическую стойкость и водонепроницаемость затвердевшего бетона. Эти усовершенствования требуют более высоких затрат, поскольку пропитка пор затвердевшего обычного бетона предшественниками полимеров и полимеризация этих предшественников требуют использования дополнительных материалов и этапов процесса.
В настоящее время проводятся исследования по оценке текстильных отходов в качестве альтернативных строительных теплоизоляционных материалов в качестве направления для достижения большей устойчивости.
Он доступен в виде пенопласта, сэндвич-панелей, спреев, аэрозольных баллончиков, формованных пенопластов и формованных пенопластов. Полиуретановые составы также используются в клеях, отделках и подложках для ковров.
Позвоните в Bicerano & Associates Consulting, LLC по телефону (912) 235-2238 или воспользуйтесь нашей онлайн-формой или напишите нам по адресу [email protected] сегодня!
Испытания и анализ полимерных строительных материалов
Материалы для строительных изделий выигрывают от обширных испытаний полимерных и пластиковых материалов для подтверждения качества и долговечности стандарты строительной продукции. Наша работа также поддерживает исследования и разработки, контроль качества, анализ отказов и программы квалификации материалов.
Ряд полимерных и пластиковых строительных материалов требует широкого спектра методов испытаний и экспертной интерпретации результатов.
Обладая опытом работы с материалами и продуктами, Intertek помогает клиентам понять лучшие практики тестирования и исследований, чтобы получить ценную информацию о материалах, включая обработку, сборку, прочность и выбор.
В Intertek мы проводим обширные испытания полимерных строительных материалов, начиная от сайдинга из ПВХ и заканчивая пенопластами, конструкционными клеями и другими продуктами.
Наши инженеры помогают клиентам решить, проводить ли испытания по спецификации материала, такой как стандартная спецификация для полипропиленовых материалов для литья под давлением и экструзии (ASTM D4101), или по спецификации продукта, например, по стандартной спецификации для полипропиленового (ПП) сайдинга (ASTM D7254), которая специально для характеристики конечного продукта.
Мы принимаем во внимание, что полипропиленовые материалы характеризуются чувствительностью к надрезам, сопротивлением растяжению и изгибу, и что конечный продукт оценивается по важным характеристикам, включая огнестойкость, ударопрочность, ветровую нагрузку и устойчивость к атмосферным воздействиям.
Наши специалисты выявляют конкурирующие материалы, загрязнения и различия между партиями для характеризации полимеров с помощью ИК-спектроскопии или полной деформации состава.
Специалисты Intertek оценивают важность переработки строительных материалов; наши эксперты по материалам регулярно помогают инженерам по строительным материалам определить, присутствуют ли в продукте распространенные ошибки обработки, такие как деградация или пустоты, используя такие методы, как измерение вязкости, содержание пустот, ультразвуковые оценки и многое другое.
Для выбора материала требуется всестороннее знание механической прочности материала. Лаборатории Intertek предоставляют механические данные для всех типов материалов на основе полимеров, включая сопротивление растяжению, сжатию, изгибу, сдвигу и удару.
Эксперты BP должны понимать, как материалы изменяются под воздействием химикатов, пламени, тепла или ультрафиолета. Intertek регулярно помогает клиенту понять переменные, связанные с этими программами, такие как время, температура, деформация и экспозиция.