Тема 6.3 Основные виды строительных пластмасс

Стеклопластики - это композиционные листовые материалы, изготовляемые из стеклянных волокон или тканей, связанных полимером. Связующим веществом в стеклопластиках обычно служат фенолоформальдегидные, полиэфирные и эпоксидные полимеры. Выпускают три разновидности стеклопластиков: на основе ориентированных волокон, рубленых волокон и тканей или матов.

Стеклопластики с ориентированными волокнами (типа СВАМ - стекловолокнистого анизотропного материала) обладают большей прочностью (при растяжении до 1000 МПа), легкостью (их плотность 1,8-2 г/см³), что в сочетании с химической стойкостью делает их эффективным материалом для строительных конструкций, емкостей и труб.

Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном изготовляют в виде волокнистых или плоских листов на полиэфирном связующем, обладающим светопрозрачностью. Эти изделия применяют для устройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок.

Стеклопластики, изготовляемые на основе стеклянной ткани - (стеклотекстолиты), получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком давлении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелей (внутренний слой панели из теплоизоляционного материала). Этот же материал применяют для устройства оболочек и других строительных конструкций.

Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порошкообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Облицовочные полистирольные плитки - тонкие квадратной или прямоугольной формы с гладкой наружной и рифленой тыльной поверхностью. Плитки изготовляют методом литья под давлением на литьевых автоматических машинах. Полимерная композиция включает кроме полимера еще наполнитель (тальк, каолин), пигмент, а иногда и модифицирующие добавки. Толщина плиток - 1,25-1,5 мм, поэтому масса 1 м³ плиток составляет лишь 1,5-1,7 кг. К поверхности стен плитки приклеивают полимерными или каучуковыми мастиками. Плитки имеют красивые расцветки, гигиеничны, водо- и химически стойки. Плитки применяют для облицовки стен санузлов и торговых помещений. Однако полистирольные плитки горючи, поэтому их нельзя использовать возле открытого огня (например, около газовых плит).

Отделочные полистирольные плитки ("полиформ") изготовляют из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента толщиной 8-10 мм. Панели крепят при помощи шурупов и гвоздей, используют для внутренней облицовки потолков, стен, а также для устройства передвижных перегородок и элементов интерьера.

Бумажнослоистые пластики изготовляют из нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных фенолоформальдегидным или карбомидным полимером. Пластик выпускают в виде листов длиной 1000-3000 мм, шириной 600-1600 мм, толщиной 1-5 мм. Бумажнослоистые пластики разнообразны по цвету и рисунку, хорошо обрабатываются - их можно пилить, сверлить, фрезеровать. Пластик толщиной до 1,6 мм крепят битумнокаучуковыми и другими мастиками, эпоксидными и резорциноформальдегидными клеями. Более толстые листы пластика крепят механическим способом.

Материалы для полов

Линолеум выпускают безосновный и на теплозвукоизоляционной основе (тканевой, войлочной, вспененной). Независимо от основы линолеум может состоять из двух или большего количества слоев. Верхний лицевой полимерный слой содержит меньше наполнителей, более стоек к истиранию, эластичен и декоративно оформлен. Последний слой более жесткий, содержит меньше полимера и больше наполнителей, чем лицевой слой. Наполнителями служат тонкие минеральные порошки (мел, тальк и др.).

Линолеум на тканевой основе получают путем нанесения пасты, содержащей полимер, пластификатор, наполнитель, краситель и другие добавки, на джутовую или иную ткань. Затем ткань со слоем нанесенной пасты проходит через термокамеру, в которой происходит полимеризация и превращение пасты в упругий и эластичный материал. Войлочную основу линолеума пропитывают антисептиками для придания биостойкости.

Релин (резиновый линолеум) состоит из двух слоев - нижнего (подкладочного), изготовленного из бывшей в употреблении дробленой резины с битумом, и верхнего (лицевого) - из смеси синтетического каучука (резины) с наполнителем и пигментом.

Двухслойный линолеум выпускают и другого типа: лицевым слоем служит обычный линолеум, а подкладочным - ячеистая (вспененная) пластмасса, придающая покрытию пола высокие тепло- и звукоизоляционные свойства.

Около половины общего выпуска рулонных полимерных материалов для пола приходится на долю поливинилхлоридного линолеума. Чистые полы из этого линолеума гигиеничны, биостойки и огнестойки. Низкая себестоимость и незначительные эксплуатационные расходы являются их преимуществом перед паркетным и дощатыми полами. Выпускается также глифталевый (алкидный) и коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) линолеумы коричневого и красного цветов. Из-за повышенной возгораемости и выделение дыма коллоксилиновый линолеум не применяют в детских учреждениях, театрах и т.п.

Линолеум изготовляют с гладкой и рельефной поверхностью, придавая ей разные цвета и рисунок. Длина рулонов 12 м, ширина 1,4-1,6 м, толщина 2-4 мм. Укладывают линолеум по ровному основанию, наклеивают с использованием горячих и холодных мастик.

Ковровые синтетические материалы для пола имеют основу из полиуретана (или другого полимера), а для верха ковра применяют синтетические волокна, из которых изготовляют тканые и нетканые покрытия. Например, ворсолин состоит из двух слоев: основой его служат поливинилхлоридная пленка, а покрытие выполнено из ворсовой пряжи.

Для устройства чистых полов могут применяться водостойкие сверхтвердые древесностружечные плитки с плотностью не менее 950 кг/м³, имеющие высокую прочность при изгибе (не ниже 50 МПа). Однако при сборке пола даже из крупноразмерных листов все же получаются швы.

Из полимерных материалов можно устраивать чистые монолитные полы, вовсе не имеющие швов. Для этой цели применяют мастики, состоящие из связующего полимерного вещества, наполнителей, специальных добавок и красителей.

Бесшовные полы устраивают, применяя состав на основе водоразбавляемой поливинилацетатной эмульсии. Водную дисперсию полимера, воду, наполнитель (молотый песок, зола и т.п.), пигмент загружают в растворомешалку. Полученную после 4-5 мин перемешивания однородную мастику наносят на подготовленное основание пистолетом-распылителем в 2-3 слоя, причем каждый последующий слой наносят после высыхания последующего.

Полиэфирные составы для бесшовных полов приготовляют, используя перекисные инициаторы и наполнители в виде стеклянного волокна, белой сажи и др. Благодаря химической стойкости, сопротивлению ударам и истиранию полимерные полы применяют, в первую очередь, в зданиях с химически агрессивными средами. Однако полиэфирные полы недостаточно водостойки.

Полимербетонные наливные полы толщиной 20-50 мм не только химически стойки, но и способны выдержать тяжелые нагрузки, возникающие при работе внутрицехового транспорта. Полимерным связующим в бетоне являются фенолоформальдегидные, фурановые, эпоксидные или полиэфирные смолы с модификаторами, пластификаторами, отвердителями, стабилизаторами и другими добавками. В состав бетонной смеси помимо связующего входят порошкообразный наполнитель и заполнители (песок, щебень или гравий). Полимербетонную смесь укладывают на хорошо подготовленное основание и уплотняют виброрейками или катками, потом поверхность пола заглаживают.

Плитки для пола размером 300x300, 200x200 и 150x150 мм изготовляют из поливинилхлорида, инденкумаронового полимера или резины. Износостойкие и химически стойкие плитки получают также из фенолоальдегидных прессовочных порошков, состоящих из полимера, наполнителя и добавок.

Трубы, санитарно-технические и погонажные изделия

Термопластичные трубы получают из поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена экструзивным способом, прессованием, сваркой или склеиванием из листовых заготовок. Например, трубы из органического стекла получают непрерывным свертыванием листов-заготовок с одновременной сваркой шва. Пластмассовые трубы легки (в 3-6 раз легче стальных), обладают высокой коррозионной стойкостью. Благодаря низкому коэффициенту трения внутренней поверхности пропускная способность труб увеличивается на 30-40% (по сравнению с железобетонными или стальными). Трубы легко резать, сверлить, сваривать.

Их используют при сооружении канализационных и водопроводных сетей, вентиляционных сетей, вентиляционных систем. Прозрачные трубы из органического стекла не имеют запаха, гигиеничны, наибольшее применение находят в парфюмерном производстве и медицинской промышленности.

Стеклопластиковые трубы изготовляют из полиэфирных полимеров, стекложгута, стеклоткани центробежным методом, намоткой на сердечник пропитанной стеклоткани и стеклолент. Стеклопластиковые трубы значительно прочнее других полимерных труб, они выдерживают рабочие температуры до 150°С. Применяют их в основном при строительстве химических предприятий и в нефтяной промышленности.

Для получения санитарно-технических изделий применяют полиметилметакрилат, ударопрочный полистирол, полипропилен, полиамиды, стеклопластики. Из пластмасс изготовляют ванны, мойки, сифоны, смывные бачки, детали вентиляторов, отдельные детали в кранах-смесителях и т.д. Все эти изделия отличаются малой массой (пластмассовая ванна примерно в 10 раз легче эмалированной), коррозионной стойкостью. Изделия из пластмасс обходятся дешевле фаянсовых и чугунных.

Цветные длинномерные элементы для отделки зданий, называемые погонажными изделиями,- плинтуса, поручни лестничных перил, наличники, нащельники, защитные уголки для лестничных перил, проступи и т.п. изготовляют на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола, органического стекла. Такие профильно-погонажные изделия имеют гладкую поверхность, окрашиваются в различные цвета. Изделия долговечны и обходятся не дороже деревянных.

Полимерные клеи и мастики

Клеи из синтетических материалов обладают высокой клеящей способностью (адгезией) и водостойкостью. Разработаны универсальные составы, которые в отличие от природных клеев хорошо склеивают древесину, пластмассу, металлы, керамику, стекло, природные и искусственные камни. Полимерные клеи дают возможность просто и быстро осуществлять сборку строительных элементов. При этом прочность клеевых стыков может быть выше прочности самого материала.

Широко применяют полимерные клеи для ремонта железобетонных конструкций, главным образом клеями на эпоксидных смолах.

Применение клеев способствовало развитию производства индустриальных деревянных клееных конструкций. Клеи изготовляют из различных полимерных смол, каучуков и производных целлюлозы. Для регулирования свойств в клеи вводят растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители. Применяют клеи горячего и холодного отверждения.

Мастиками называют высоковязкие полимерные композиции, способные склеивать различные материалы, покрывать поверхность конструкций довольно толстым слоем для предохранения их от коррозии, заполнять щели, раковины, отверстия и другие углубления для получения гладкой поверхности или обеспечения герметичности. По свойствам и технологии мастики отличаются от клеев только повышенной вязкостью или значительным содержанием наполнителя.

Материалы модифицированные полимерами

Одним из эффективных направлений улучшения свойств традиционных материалов - бетона, дерева, естественного камня, битума и пр. считается обработка их полимерами. Модификацию строительных материалов полимерами осуществляют следующими приемами: введением полимеров в бетонную или растворную смесь при перемешивании; пропиткой полимерами готовых изделий; нанесением полимерных покрытий на поверхности; введением полимерных волокон и заполнителей.

Материалы, модифицированные полимерами, характеризуются повышением прочности при всех видах механического загружения, но особенно при растяжении; улучшением деформативных характеристик, выражающихся в уменьшении жесткости, несколько большей предельной деформативности; повышенным сопротивлением динамическим воздействиям благодаря проявлению свойств высокой эластичности полимеров; повышением химической стойкости, водостойкости и водонепроницаемости; уменьшением истираемости; повышением адгезии, т.е. способности сцепляться с другим материалом и служить в качестве клеящего состава.

Вопросы для самоконтроля

1. Что представляют собой пластмассы?

2. Охарактеризуйте основные свойства пластмасс.

3. Перечислите основные компоненты, входящие в состав пластмасс.