термопластичні полімери

Термопластичні полімери здатні багаторазово розм'якшуватися при нагріванні і тверднути при охолодженні. Ці та багато інших властивостей термопластичних полімерів пояснюються лінійною будовою їх макромолекул. При нагріванні взаємодія між молекулами слабшає і вони можуть зсуватися одна щодо іншої, полімер розм'якшується, перетворюючись при подальшому нагріванні в в'язку рідину. На цій властивості базуються різні способи формування виробів з термопластів, а також з'єднання їх зварюванням.

Однак на практиці не все термопласти так просто можна перевести в в'язко-текучий стан, так як температура початку термічного розкладання деяких полімерів нижче температури їх плинності (полівінілхлорид, фторопласти і ін.). В такому випадку використовують різні технологічні прийоми, що знижують температуру плинності (наприклад, вводячи пластифікатори) або затримують термодеструкцію (введенням стабілізаторів, переробкою в середовищі інертного газу).

Лінійною будовою молекул пояснюється також здатність термопластів не тільки набухати, але і добре розчинятися в правильно підібраних розчинниках. Тип розчинника залежить від хімічної природи полімеру. Розчини полімерів навіть дуже невеликій концентрації (2. 5%) відрізняються досить високою в'язкістю. Причиною цього є великі розміри полімерних молекул у порівнянні з молекулами звичайних низькомолекулярних речовин. Після випаровування розчинника полімер знову переходить в твердий стан. На цьому грунтується використання розчинів термопластів як лаків, фарб, клеїв і в'яжучого компонента в мастиках і полімеррозчин.

До недоліків термопластів відносяться; низька теплостійкість (зазвичай не вище 80. 120 ° С), низька поверхнева твердість, крихкість при знижених температурах і плинність при високих, схильність до старіння під дією сонячних променів і кисню повітря.

Найбільше застосування в будівництві мають такі термопластичні полімери: поліетилен, поліпропілен, полістирол, полівінілхлорид, перхлорвініла, полівінілацетат і полівініловий спирт, поліізобутилен та поліакрилати.

Поліетилен. (-СН2-СН2 -); 1, - продукт полімеризації етилену, значну частину якого отримують при термічній переробці нафтових газів (етану, пропану, бутану) і гідролізі нафтопродуктів. Реакції полімеризації протікають при високих тиску (до 250 МПа) і температурі 240. 280 ° С в присутності кисню, а каталітичної полімеризації - при середньому або низькому тиску.

Полімеризація етилену при високому тиску проводиться в трубчастих реакторах і відрізняється складністю технологічного обладнання. У Республіці Білорусь таке виробництво організовано на Новополоцькому ВАТ «Полімір».

Поліетилен високого тиску - хімічно стійкий продукт щільністю 0,92. 0,95 г / см3. Він має підвищену еластичність, що пояснюється наявністю в ньому 45% аморфної фази. Випускається у вигляді гранул.

Поліетилен низького тиску отримують при температурі не вище 80 ° С і тиску 0,05. 0,6 МПа в середовищі розчинника (бензину) і в присутності каталізаторів. Він більш крихкий і більш схильний до старіння, ніж поліетилен високого тиску.

Фізико-механічні властивості поліетилену в значній

мірою залежать від ступеня полімеризації, т. е. від молекулярної

маси. Його межа міцності при розтягуванні в залежності від

молекулярної маси коливається від 18 до 45 МПа, щільність -

920. 960 кг / м3, температура плавлення - 110 125 ° С. при дли

тельном дії навантаження, що становить понад 50 відсотків 60% від

граничної, у поліетилену починає проявлятися властивість теку

честі. Він зберігає еластичність до температури мінус 70 ° С,

легко переробляється у вироби і добре зварюється. його

недоліки - низькі теплостійкість та твердість; горючість та

швидке старіння під дією сонячного світла. для більшої

стійкості до окислювальних процесів і атмосферних воздей

ствию в поліетилен вводять різні стабілізатори. напри

заходів, при введенні в поліетилен 2% сажі термін служби його в ат

мосферних умовах збільшується в 30 разів.

З поліетилену роблять плівки (прозорі і непрозорі), труби, електроізоляцію; спінений поліетилен у вигляді листів і труб використовується для цілей тепло- і звукоізоляції, а також в якості герметизуючих прокладок.

Поліпропілен. [-СН2-СН-] ", є продуктом полімеризації газу пропілену в розчиннику. При синтезі поліпропілену утворюється кілька різних за будовою полімерів: ізотактичний, атактический і сіндіотактіческій. Тактовність - це спосіб, яким збудовані бічні групи уздовж основної ланцюга молекули полімеру.

В основному застосовується ізотактичний поліпропілен, коли все метальних групи розташовані з одного боку макромолекули. Він відрізняється від поліетилену більшою твердістю, міцністю і теплостійкістю (температура розм'якшення - близько 170 ° С), але перехід в крихке стан відбувається вже при мінус 10. 20 ° С. Щільність поліпропілену - 920. 930 кг / м3; міцність при розтягуванні - 25. 30 МПа. Застосовують поліпропілен практично для тих же цілей, що і поліетилен, але вироби з нього більш жорсткі і формостійкість.

Атактичний поліпропілен (АПП) (в АПП метальних групи розташовані випадковим чином по обидва боки основному ланцюзі макромолекули) виходить при синтезі пропілену як неминуча домішка, але легко відділяється від ізотакті-чеського пропілену екстракцією (розчиненням в вуглеводневих розчинниках). АПП - м'який еластичний продукт щільністю 840. 845 кг / м3 з температурою розм'якшення 30. 80 ° С. Застосовують АПП як модифікатор бітумних композицій в покрівельних матеріалах.

Використовуючи спеціальні металлоценовий каталізатори отримують сіндіотактіческій поліпропілен, коли метальних групи розташовані впорядковано по обидва боки основному ланцюзі макромолекули. Цей полімер схожий на гуму і є хорошим еластомером.

Полиизобутилен - каучукоподібний термопластичний полімер (параграф 17.5).

Полістирол, (-СН2-СН-) П, -прозорий жорсткий полімер щільністю 1050. 1080 кг / м3; при кімнатній температурі він -жорсткий і крихкий, розм'якшується при нагріванні до 80. 100 ° С. Міцність при розтягуванні - 35. 50 МПа. Полістирол добре розчиняється в ароматичних вуглеводнях, складних ефірних і хлорованих вуглеводнях; горючий і крихкий; стійкий до дії багатьох агресивних речовин: лугів, сірчаної та інших кислот; світлопроникний, світлостійкий.

Сировиною для отримання служить стирол - прозора жовта займиста рідина, яка виробляється при гідролізі нафти або сухий перегонці вугілля. Стирол легко полімеризується під дією сонячного світла і теплоти. Полістирол вьтускают у вигляді прозорих листів, гранул, бісеру або білого порошку.

У будівництві полістирол застосовують для виготовлення теплоізоляційного матеріалу - пінополістиролу щільністю 10. 50 кг / м3, облицювальних плиток і дрібної фурнітури. Розчин полістиролу в органічних розчинниках - хороший клей.

Блок - сополімер бутадієну і стиролу (СБС) - це тверда гума, яка використовується для модифікації бітуму покривного шару в гідроізоляційних матеріалах.

Полівінілацетат, (-CH2-CH-) отримують полімеризацією вінілацетату. Це прозорий, жорсткий при кімнатній температурі полімер щільністю 1190 кг / м3. Полівінілацетат розчинний в ацетоні, складних ефірах, хлорованих і ароматичних вуглеводнях, набухає у воді. Його позитивне властивість - висока адгезія до кам'яних матеріалів, скла і деревині.

Необхідно пам'ятати, що пластифицированная дисперсія неморозостійка і при заморожуванні необоротно руйнується з осадженням полімеру. Тому в зимовий час пластифікатор поставляють в окремій упаковці. Для пластифікації пластифікатор перемішують з дисперсією і витримують 3. 4 години для його проникнення в частинки полімеру. Непластіфіціро-ванна дисперсія витримує не менше чотирьох циклів заморожування-відтавання при температурі до мінус 40 ° С. Термін зберігання ПВАД при температурі 5. 20 ° С - 6 місяців.

Полівінілацетат широко застосовують в будівництві. Наявність полярної групи призводить до того, що молекули ПВАД мають високу адгезію до полярних поверхонь, в тому числі і до компонентів бетону. На його основі роблять клеї, водно-дисперсійні фарби, шпалери, що миються. ПВАД застосовують для пристрою наливних містичних підлог і для модифікації цементних розчинів (полімерцементні розчини та бетони розглянуті в 14ЛЗ). Дисперсією, розведеної до 5. 10% -й концентрації, гарантують бетонні поверхні перед приклеюванням облицювання на полімерних мастиках і перед нанесенням полімерцементних розчинів.

Недолік матеріалів на основі дисперсій полівінілацетату - гідроліз в лужному середовищі з утворенням полівінілового спирту і кислоти. Оскільки утворюються продукти гідролізу добре розчинні у воді, матеріали набухають і на них можуть з'явитися висоли. Це пояснюється наявністю в дисперсіях помітної кількості водорозчинного стабілізатора і здатністю самого полімеру набухати у воді. Так як дисперсія має слабокислу реакцію (рН 4,5. 6), при її нанесенні на металеві вироби можлива корозія металу.

Полівінілхлорид, (-СН2-СНС1-) ", - найпоширеніший полімер в будівництві. Він являє собою твердий матеріал без запаху, безбарвний або жовтуватий (при переробці в результаті термодеструкції може придбати світло-коричневий колір). Сировиною для отримання полівінілхлориду (ПВХ) служить вінілхлорид (хлористий вініл) - безбарвний газ з ефірним запахом і наркотичною дією.

Щільність ПВХ - 1400 кг / м3, межа міцності при розтягуванні - 40. 60 МПа. Завдяки високому вмісту хлориду полівінілхлорид не запалюється і практично не горить. Температура текучості полівінілхлориду - 180. 200 ° С, але вже при нагріванні вище 160 ° С він починає розкладатися з виділенням хлористого водню Ця обставина ускладнює переробку полівінілхлориду в вироби.

Полівінілхлорид добре поєднується з пластифікаторами. Це полегшує переробку і дозволяє отримувати пластмаси з найрізноманітнішими властивостями: жорсткі листи і труби, еластичні погонажні вироби, м'які плівки. Полівінілхлорид добре зварюється; склеюється він тільки деякими видами клеїв, наприклад перхлорвінілову. Позитивне якість полівінілхлориду - високі хімічна стійкість, діелектричні показники і низька горючість.

У будівництві полівінілхлорид застосовують для виготовлення матеріалів для підлог (різні види лінолеуму, ПВХ-плитки) і окремих декоративних плівок і пінопластів.

Перхлорвініла - продукт хлорування полівінілхлориду, що містить 60. 70% по масі хлору (замість 56% в полівінілхлориді). Щільність перхлорвинила - близько 1500 кг / м \ Він характеризується дуже високою хімічною стійкістю до кислот, лугів, окислювача; важкогорючих. На відміну від полівінілхлориду перхлорвініла легко розчиняється в хлорованих вуглеводнях, ацетоні, толуолі, ксилолі і інших розчинниках. Позитивне якість перхлорвинила - висока адгезія до металу, бетону, деревині, шкірі і полівінілхлориду. Поєднання високої адгезії і хорошою розчинності дозволяє використовувати перхлорвініла в клеях і фарбувальних складах. Перхлорвінілові фарби завдяки високій стійкості цього полімеру використовуються для обробки фасадів будівель.

Поліакрилати отримують полімеризацією акрилової і метакрилової кислот і їх похідних. Найбільш широке застосування з поліакрилатів отримали поліметилметакрилат, поліметілакрілат, поліетілакрілат і полібутілакрілат. Це безбарвні, світлостійкі, прозорі полімери. Полиметилметакрилат, наприклад, називають ще органічним склом. У порівнянні зі звичайним воно менш крихке і легко обробляється. Вироби з органічного скла мають відносно високу міцність; межа міцності на стиск досягає 160 МПа, при вигині - 80. 140 МПа і розтягуванні до 100 МПа. Воно відрізняється винятковою прозорістю і здатне пропускати до 74% ультрафіолетових променів. Використовують органічне скло для скління будівель спеціального призначення, вітрин магазинів, оранжерей, ліхтарів виробничих цехів і т. П. Однак висока вартість цього полімеру і недостатня абразивостійкість обмежують його застосування в будівництві.

Акрилові полімери широко використовують у виробництві лаків і фарб як добавки при виробництві сухих сумішей.