Автор: Пользователь скрыл имя, 21 Июля 2015 в 18:33, реферат
В наши дни трудно найти область современной техники и быта, которая смогла бы обойтись без полимеров: это и посуда, и мебель, корпуса приборов, трубопроводы, игрушки, бытовая техника и многое другое. Даже в состав туши для ресниц входят полимеры, обеспечивающие, например, то, что ресницы не склеиваются. Наиболее широкой областью применения полимерных материалов является, безусловно, строительство
Порошкообразные продукты - это измельченные твердые термореактивные смолы, порошкообразные термопластичные полимеры и природные термопластичные смолы.
После затвердевания минерального вяжущего материал необходимо нагреть для расплавления полимерного продукта. Полимер перераспределяется в поровом пространстве минеральной матрицы, изменяя характер пор: образуются замкнутые поры и происходит гидрофобизация поверхности пор. Снижается водопоглащение, водопроницаемость. Бетон хорошо служит во влажных условиях.
В качестве порошкообразного полимерного компонента можно применить суспензионный полистирол, который содержит в своем составе легко кипящую жидкость –изопентан. При нагревании до 80-100 0 С частицы полистирола размягчаются и увеличиваются в объеме в 10-30 раз за счет вскипания изопентана.
Смесь цемента, молотого песка или шлака, полистирола и воды загружают в замкнутую форму. Она заполняет 15-20% объема. Нагревают до 80-900 С (до начала схватывания цемента). Частицы полистирола вспучиваются. Их диаметр увеличивается с 0,2-2 мм до 3-15 мм, за счет чего уплотняется цементное тесто. После затвердевания получается легкобетонное изделие с заполнителем из пенополистирольных гранул.
3.Полимербетоны
Бетоны, в которых в качестве связующих веществ используются полимерные связующие.
Полимербетоны - высоконаполненные композиции высокомолекулярных веществ или мономеров и химически стойких наполнителей и заполнителей. Воды в этих бетонах нет. Заполнители и наполнители должны быть сухими. В противном случае прочность бетона резко уменьшается.
Для получения полимербетонов используют следующие полимеры: а) термореактивные - фурановые, полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевиноформальдегидные, ацетоноформальдегидные, б) термопластичные - полиэтилен, полипропилен, метилметакрилат.
Полимербетоны для несущих строительных конструкций производят на основе термореактивных смол, а термопластичные полимеры в большинстве случаев используют для получения полимербетонов, которые применяют в защитных облицовках в виде декоративно- отделочных материалов.
Степень наполнения минеральными наполнителями и заполнителями в полимербетонах составляет 90-95% массы, связующего-5-10% общей массы полимербетона. Высокая степень наполнения позволяет резко снизить усадку, которая становится равной усадке цементных бетонов и повысить модуль упругости.
Разработаны составы тяжелых полимербетонов плотностью 2200-2400 кг/м3, имеющих предел прочности при сжатии от 40 до 160 МПа: 40-60МПа – для фенолоформальдегидных смол, 50-80- для карбомидных, 80-120 МПа – для полиэфирных, до 160 МПа - для фураново - эпоксидных.
Минеральные наполнители и заполнители
Так как количество наполнителей и заполнителей в полимербетоне составляет 90-95% от общей массы, то они оказывают значительное влияние на свойства полимербетона.
Наполнители - дисперсные порошки с размером частиц менее 0,15 мм и удельной поверхностью 2500-5000 см2 /г (порошки андезита, диабаза, цемента, графита и др.). При небольшом количестве наполнителей (5-10%) нарушается плотность упаковки, при количестве наполнителя 20-30% также ухудшаются свойства наполненной композиции из-за неполного смачивания связующим поверхности наполнителя. По химическому составу наполнители делятся на четыре основные группы:1) кремнеземистые (кварцевый песок, аэросил и др.), 2)карбонатные и основные (доломит и диабаз и др.), 3) углеграфитовые (кокс, графит), 4) водные силикаты алюминия и магния (каолин, тальк).
К заполнителям относят песок с крупностью зерен до 5 мм и щебень (гравий) с крупностью зерен до 40-50 мм (излившиеся горные породы в виде песка и щебня). В составе легких бетонов применяют: керамзит, перлит, туфы, пемзы. Средняя плотность и гранулометрический состав крупного заполнителя должен подбираться исходя из условий плотной упаковки в процессе формирования размеров, геометрической формы и средней плотности изделий и конструкций.
При подборе наполнителей и заполнителей должны соблюдаться следующие условия:
-высокая адгезия полимерного
связующего к поверхности
- совместимость наполнителей и заполнителей с отвердителями и катализаторами. Так, наполнители и заполнители, имеющие щелочную реакцию, не пригодны для полимербетонов на основе фурановых, фенолоформальдегидных и других смол, утверждаемых кислотными катализаторами.
Технология полимербетонов
Первый этап- подготовка сырьевых материалов. Влажность наполнителей и заполнителей должна быть не более 0,5-1%. Тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего, снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в сушильных установках при температуре 80-1100 С, затем обязательно охлаждают до нормальной температуры.
Второй этап- перемешивание в стандартных бетоносмесителях. Сначала готовится связующее с пластификаторами, отвердителями, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим -1,5-2 минуты. Смеси отличаются большой вязкостью, липкостью, требуют более интенсивного уплотнения (вибрирования с пригрузом)
Полимербетоны могут твердеть при нормальной температуре, но долго -до 100-300 суток, поэтому целесообразно их прогревать при температуре 80-1000 С,
4.Модификация битумов полимерами
В нашей стране наиболее широко распространенным кровельным материалом является рубероид, как наиболее дешевый материал, пригодный для устройства плоских кровель, в основе которого лежит кровельный картон, пропитанный битумом. Однако через 1-2 года 30% таких кровель начинает протекать. Причиной этого, наряду с технологическими нарушениями процесса устройства кровель, является изменение состава и свойств битума под действием солнечного света и кислорода: повышается хрупкость и жесткость битумов за счет увеличения твердых и хрупких составляющих и снижения маслянистых фракций в их составе. Кроме того, битум имеет низкую теплостойкость - ниже +500 С. Для того, чтобы улучшить свойства битумов в его состав вводят полимерный компонент. В полимербитумных материалах роль матрицы играет битум, а дисперсной фазой является полимер: при содержании полимера 2-4% частицы полимера препятствуют распространению трещин в материале, в случае большего содержания - матрица передает нагрузку на полимерные волокна, следовательно, повышается эластичность материала и прочность.
В настоящее время для модификации битумов широко используют термоэлапласты:
-АПП - атактический полипропилен (побочный
продукт при производстве
-СБС (стиролбутадиенстирольный каучук). Модифицированные битумы отличаются высокой гибкостью на холоде (до-300 С), но менее устойчивы к ультрафиолетовому излучению, поэтому при устройстве кровель необходимо предусматривать наличие декоративной посыпки, защищающей битум (керамическая посыпка, полимерная и др.).
При получении битумно-полимерного вяжущего необходимо строго контролировать гомогенность смеси: при недостаточном количестве полимера не происходит гомогенизации, т.е. равномерного смешения, в результате которого обеспечивается повышенная прочность материала и переход в новое структурно-устойчивое состояние. При введении слишком большого количества полимера не удается обеспечить долговременные положительные характеристики материала по прочности и теплостойкости. В связи с этим максимальное количество вводимого полимера - не более 12%.
Кроме того, для модификации свойств битумных кровельных материалов целесообразно в качестве основы применять не картон, а стеклоткань, алюминиевую или медную фольгу или полиэстеровую основу (стойка к воздействию кислот, оксидов, сульфатов, хлоридов; имеет большое удлинение на разрыв при отрицательных температурах).
5.Модификация древесины полимерами
Технология модифицирования древесины состоит из двух процессов: пропитки древесины мономерами и отверждения.
В последнее время ставится вопрос о повышении устойчивости древесины к деформациям и сопротивляемости грибкам. Кроме того, необходимо уменьшить водопоглощение и светоустойчивость данного строительного материала.
В модификации древесины существуют следующие подходы:
- термическая обработка- нагрев до температуры +1500С, сопровождающийся химическим превращение составных элементов клеток. В результате данного процесса выделяется лигнин, который является природным полимерным связующим, древесина уплотняется, повышается ее долговечность и устойчивость к деформациям;
- модификация древесины
В этом случае механизм действия химических веществ следующий:
1. Вещества вступают в реакцию с полимерами стенок клеток.
Вещество проникает в стенки клеток, там поликонденсируется и обеспечивает образование полимерной сетки. В результате этого стенки клеток приходят в набухшее состояние и фиксируются в нем на длительный срок. В результате такой модификации обеспечивается снижение усадки и набухания древесины. Для изменения свойств древесины применяют диметил-дигидро-этилен - мочевину.
2. Вещества накапливаются в
Применяют термически или инициировано полимеризуемые стирол, винилхлорид, тетрафторэтилен. В результате такой модификации снижается деформативность древесины, повышается огнеупорность и твердость.
3. Вещества заполняют полости клеток.
Возрастает биохимическая стойкость древесины, снижается возгораемость.
Модифицирование древесины полимерами в сочетании с применением антипиренов, антисептиков и красителей позволяет создавать материалы, сочетающие положительные свойства древесины и полимера-модификатора.
Свойства модифицированной древесины:
1. Устойчивость к деформациям
Расширение и усадка зависят от влажности
и породы древесины, направления волокон и обработки. Бук способен
к сильному расширению и усадке, поэтому
редко используется для производства
окон. Однако после модификации, например
диметил-дигидро-этилен-
2. Прочностные показатели.
При пропитке метилметакрилатом прочность на сжатие вдоль волокон возрастает в 3 раза, поперек –в 4-6 раз. Истираемость снижается в 2 раза. При обработке древесины фенолоспиртами прочность при сжатии увеличивается в 3 раза; в случае применения фурановых соединений -в 1,5-3 раза, твердость возрастает в 2 раза.
3. Долговечность повышается в 2-4
раза. За счет повышения
4. Возможность использования
5. При модификации древесины
достигается гидрофобизация
6. Светоустойчивость.
Природная древесина не обладает светоустойчивостью: под воздействием ультрафиолетового излучения лигнин разрушается, а затем вымывается водой. Использование технологий образования полимерной сетки, а так же применение меламиновых смол, воска, обеспечивают уменьшение размывания лигнина, следовательно, повышение светоустойчивости.
7.ПОЛИМЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Эффективное сочетание полимеров с различными строительными материалами (древесина, бетон, металл) позволяет создавать новые строительные конструкции. Особую роль играют полимерные строительные конструкции на предприятиях, использующих агрессивные среды в производственном процессе: здесь такие конструкции играют роль первичной химической защиты, так как превосходят по химической стойкости традиционные материалы.
Полимерные конструкции можно разделить на следующие группы: пневматические конструкции, оболочки, полимербетонные конструкции, трехслойные панели.
Пневматические конструкции.
Пневматические конструкции - мягкие оболочки, форма и несущая способность которых обеспечиваются избыточным давлением нагнетаемого в них воздуха. Для возведения таких конструкций применяют армированные и неармированные пленки из ПВХ, полиэтилена, полиамида, полипропилена. Армируют пленки капроновыми, лавсановыми, металлическими и стеклянными сетками и волокнами. Так же для таких конструкций применяют покрытые или пропитанные полимерами ткани (хлопковые, синтетические, стеклоткань). Для пропитки применяют следующие полимеры: ПВХ, полихлорпрен, полиуретановый каучук, хлорсульфополиэтилен. Покрытия наносят каландровым методом.