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
К настоящему времени синтезировано несколько тысяч полимеров, но широкое применение в народном хозяйстве нашли только около 20. Рассмотрим основные полимеры, применяемые в строительстве.
Полимеризационные полимеры.
Полиэтилен [—CH2 - CH2 —]n—насыщенный линейный полимерный углеводород, получаемый полимеризацией газа этилена СН2=СН2. Основным источником получения этилена являются продукты высокотемпературной переработки нефти.
Полиэтилен представляет
Из полиэтилена изготовляют в основном гидроизоляционные материалы (пленки), трубы (для холодного водоснабжения и транспортировки агрессивных жидкостей), а также трубки для скрытой электропроводки и некоторые санитарно-технические изделия .Способы переработки полиэтилена в изделия6 литье под давлением, формование, механическая обработка, сварка.
Полипропилен [—CH2 –CH(CH3)—]п — полиолефин, близкий по свойствам к полиэтилену, но более прочный, жесткий и температуростойкий (температура размягчения 160... 170 °С). Применяют полипропилен для изготовления отделочных листов, пленок, труб, деталей химической аппаратуры. Способы переработки- литье под давлением, вакуум- формование, мех. Обработка, сварка.
Полиизобутилен (-CH2 –C (CH3) 2 -) п - продукт полимеризации изобутилена СНз = С(СНз)2, получаемого из продуктов переработки нефти. Полимер представляет собой эластичный каучукоподобный материал. В отличие от каучуков полиизобутилен не способен к реакции вулканизации ("сшивке" молекул). Он легок (т.е. имеет низкую плотность), как и полиэтилен, но значительно эластичнее. Полиизобутилен способен выдержать относительное удлинение 1000-2000% (высоко эластичен: относительное удлинение 1000-2000%). Он водостоек, на него не действуют кислоты, щелочи. Высокая морозостойкость обусловлена низкой температурой стеклования (-75°С). Полиизобутилен в сочетании с наполнителями (сажей, графитом, тальком) применяют в разнообразных герметизующих материалах, служащих для уплотнения горизонтальных и вертикальных швов в панельных зданиях. Из него изготовляют липкие ленты, линолеумные клеи, гидроизоляционные материалы. Полиизобутилен хорошо совмещается с битумом, повышая его эластичность.
Поливинилхлорид [—СН2—СНС1—]n — один из самых распространенных полимеров, применяемых в строительстве. Получен ацетилена и хлористого водорода. Это прозрачный, жесткий и прочный при комнатной температуре полимер, при нагревании до 60...100°С он размягчается, а при 160...200 °С - плавится. При этой же температуре начинается его разложение (термодеструкция) с выделением НСl, что затрудняет переработку поливинилхлорида в изделия. Для придания изделиям эластичности и для облегчения переработки поливинилхлорида его обычно пластифицируют (например, добавляя диоктилфталат), получая , так называемый, пластикат. Содержание пластификатора до 40 %, при этом наблюдается снижение прочности полимера. Непластифицированный полимер называют винилпластом.( плотность- 1135-1400 кг/м3). Ценным свойством поливинилхлорида является стойкость к действию кислот, щелочей, спирта, бензина, смазочных масел; не воспламеняется и не горит из-за содержания хлора. Недостатками поливинилхлорида является резкое понижение прочности при повышении температуры, а также ползучесть при длительном действии нагрузки. Этот полимер используют в основном для производства разнообразных материалов для полов: однослойного безосновного линолеума, линолеумов на тканевой и тепловой основах, многослойных линолеумов, плиток для полов( линолеумы). Из поливинилхлорида изготовляют гидроизоляционные и отделочные декоративные материалы (искусственная кожа). Его широко применяют для производства труб, используемых в системах водоснабжения, канализации и технологических трубопроводов. Из него изготовляют плинтуса, поручни, ячеистые теплоизоляционные материалы.
Перхлорвинил получают хлорированием поливинилхлорида в хлорбензоле до содержания 60 -80% хлора. Перхлорвиниловые составы хорошо зарекомендовали себя в качестве фасадных красок. Устойчивость перхлорвинила к агрессивным средам (кислотам, щелочам и др.) благоприятствует их долговечности. Температура размягчения перхлорвинила 85-100°С.
Полистирол ( -CH2-CHC 6H5- )n является одним из наиболее применяемых полимеров. Его получают путем полимеризации мономера - стирола С6Н3СН = СН3. Стирол (винилбензол) получают из этилена и бензола. В противоположность мономеру полистирол лишен запаха и вкуса, физиологически безвреден. При обычной температуре полистирол представляет собой твердый прозрачный материал, похожий на стекло, пропускающий до 90% видимой части спектра. Выпускают полистирол в виде гранул (6-10 мм), мелкого и крупнозернистого порошка, а также в виде бисера (при суспензионном методе производства) с влажностью до 0,2%.
Обладая высокими механическими свойствами (Rp = 35-60 Па, Rсж= 80-110 МПа), полистирол водостоек, хорошо сопротивляется действию концентрированных кислот (кроме азотной и ледяной уксусной кислот), противостоит растворам щелочей (с концентрацией до 40%);его плотность- 1040-1100кг/м3. Применяют для производства облицовочных плиток, теплоизоляционных пенопластов. В силу выше перечисленных свойств полистирольные облицовочные плитки долговечны, их применяют (взамен керамических плиток) для облицовки стен ванных комнат, санузлов, кухонь, лабораторных помещений и т.п. Однако полистирольные пленки уступают полиэтиленовым и поливинилхлоридным пленкам, они более хрупки. К недостаткам полистирола, ограничивающим его применение, относятся: невысокая теплостойкость( температура применения до +75), хрупкость, проявляющаяся при ударной нагрузке. Способы переработки- литье под давлением, экструзия, прессование, сварка.
Поливинилацетат (- СН2-СНСООСН3 - ) - полимер, у которого к основной углеводородной цепи периодически присоединены остатки уксусной кислоты. Поливинилацетатные смолы бесцветны, эластичны, светостойки, хорошо прилипают к поверхности различных материалов. Поэтому их используют для изготовления эмульсионных красок, клеев, мастик. Водные дисперсии полимера применяют для устройства бесшовных полов, а также вводят в цементные бетоны и растворы с целью увеличения их водонепроницаемости и химической стойкости.
Полиметилметакрилат ( -СН2-С - )п ,
называемый также органическим стеклом, является продуктом полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Метилметакрилат синтезируют в виде бесцветной прозрачности жидкости, подвергая сложной химической переработке исходные сырьевые продукты (нефтяные углеводороды, природный газ и др.).
Особенностью органического стекла является его исключительная прозрачность, бесцветность, способность пропускать ультрафиолетовые лучи, светостойкость и атмосферостойкость. Органическое стекло пропускает 73,5% ультрафиолетовых лучей, обычное силикатное - лишь 0,6%, зеркальное силикатное - 3%, а кварцевое стекло - 100%. Поэтому органическое стекло применяют для остекления окон больниц, витрин, теплиц, парников, фонарей производственных помещений, декоративных ограждений и т.п. При температуре выше 90°С полимер становится эластичным и хорошо формуется. Полиметилметакрилат легко обрабатывается резанием, шлифовкой. Техническое органическое стекло имеет высокую прочность: при сжатии 120-140 МПа. Ударная вязкость органического стекла почти не снижается в интервале температур от 60 до 183°С.Однако недостаточная абразивостойкость и теплостойкость (80°С) ограничивают применение органического стекла. Этот полимер не стоек в растворах кислот и щелочей, легко растворяется в органических растворителях (ацетон и т.п.), при соприкосновении с огнем горит ярким пламенем. Стекло проявляет склонность к растрескиванию под напряжением, в результате чего на поверхности и внутри материала появляются мелкие трещины, так называемое «серебро». Этот дефект снижает прочность и прозрачность стекла. Увеличение стойкости к « серебрению» и ударной вязкости достигается вытяжкой стекла в пластичном состоянии в разных направлениях ( ориентированное стекло).Плотность- 1180-1100 кг/м3. Способы переработки- мех. Обработка, формование.
Индено - кумароновый полимер получают в результате полимеризации ароматических соединений: кумарона, индена, стирола и их гомологов, находящихся в сыром бензоле и фенольной фракции каменноугольного дегтя. Полимер применяют для лаков, из него изготовляют плитки для пола.
Синтетические каучуки являются продуктами полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов. Для получения синтетических каучуков в качестве мономеров применяют: изопрен, бутадиен (дивинил), хлорпрен, изобутилен и др.
В зависимости от исходных мономеров выпускают многочисленные разновидности каучуков: изопреновый, бутадиеновый, хлорпреновый, бутадиен-стирольный и др. Особенность строения: состоят из гибких молекул и обладают элластичностью.
Синтетические каучуки применяют для изготовления клеев и мастик (служат для приклеивания линолеума, плиток пола и т.п.), в качестве компонентов герметиков (бутилкаучуки, хлорпреновые). Синтетические каучуки служат также для модификации других полимеров с целью придания им упругих свойств.
Резина представляет собой вулканизированный каучук и обычно содержит наполнители (сажу, мел и др.). Вулканизация каучука - это процесс, при котором в результате взаимодействия каучука с серой или другими веществами (либо под влиянием радиации) образуется значительное число новых связей между цепями (цепи "сшиваются"), что приводит к повышению жесткости и теплостойкости, снижению растворимости и набухания в органических растворителях.
Резину используют в качестве материала для полов, отходы резины (в виде дробленой отработанной резины – резиновой крошки) являются компонентом битумнорезиновых материалов (бризола, битумнорезиновой мастики и др.).
Полиамиды обладают высокой прочностью на разрыв, износоустойчивостью и низким коэффициентом трения. Сопротивляемость износу в 6-10 раз у них больше, чем у металлов. Полиамиды стойки к действию углеводородов, спиртов, жиров, масел и щелочей. Характерный недостаток полиамидов- тепловое старение, сопровождающееся ухудшением электроизоляционных свойств, относительно высокое водопоглощение, что приводит к набуханию и потере размеров изделиями во влажной среде. Прочность полиамидов при нагревании ухудшается, увеличивается хрупкость. Рабочий интервал температур изделий из полиамидов- -60-+100. Материал поставляется в виде гранул, волокон, пленок, труб. Способы переработки в изделия- литье под давлением, механическая обработка.
Поликарбонат обладает высокой механической прочностью, ударной вязкостью, стойкостью к атмосферному воздействию и свету, стабильностью свойств от – 100 до + 135, незначительной усадкой, легко окрашивается. Способы переработки- литье под давлением, экструзия, формование, механическая обработка, сварка . Применяется как конструкционный материал.
Кроме чистых полимеров находят широкое применение сополимеры — высокомолекулярные вещества, получаемые совместной полимеризацией нескольких мономеров, при этом образуются вещества с видоизмененными свойствами. Например, ударопрочный полистирол получают сополимеризацией стирола с мономерами синтетических каучуков.
Поликонденсационные полимеры.
Феноло - алъдегидные полимеры получают в результате реакции поликонденсации фенолов (фенола, резорцина, крезола и др.) с альдегидами (формальдегидом, фурфуролом, лигнином и т.п.). Феноло-формальдегидный полимер первый получил широкое применение в технике.
Свойства и характер получаемого продукта реакции поликонденсации фенола с альдегидами зависят от химического строения реагирующих молекул, их соотношения и кислотность реакционной среды. В зависимости от этих факторов получают либо термопластичные (новолачные), либо термореактивные (резольные) полимеры.
Новолачные (новолаки) полимеры с линейным строением молекул и термопластичными свойствами получают при избытке фенола и конденсации в кислой среде.
Резольные термореактивные полимеры с трехмерным строением молекул образуются при избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде. Отверждение их происходит при нормальной температуре под действием катализаторов- слабых кислот.
Феноло - формалъдегидные полимеры ( плотность 1140-1300 кг/м3, темп. примен. до +100) хорошо совмещаются с наполнителями - древесной стружкой, бумагой, тканью, стеклянным волокном, при этом получаются пластики более прочные и менее хрупкие, чем сами полимеры. Поэтому феноло-формальдегидные полимеры широко применяют в качестве связующего при изготовлении древесностружечных плит, бумажнослоистых пластиков, стеклопластиков и разнообразных изделий из минеральной ваты. Эти же полимеры используют для получения клеев, бакелитного лака, водостойкой фанеры. Из твердых резольных полимеров приготовляют пресс-порошки и фаолит, из которых производят трубы, листы, плитки и электротехнические изделия (здесь используются высокие диэлектрические свойства полимера). Широкому распространению феноло-формальдегидных полимеров в технике способствует их относительная дешевизна.
Карбамидные (мочевино-формалъдегидные) или амино-формальдегидные полимеры изготовляют из мочевины и формальдегида. Карбамидные полимеры бесцветны, хорошо окрашиваются в различные цвета. Изготавливают в виде растворов или эмульсий. Отверждаются при повышенной или нормальной температуре ( в присутствии катализаторов- органических и минеральных кислот). При холодном отверждении менее прочные и менее водостойкие.Плотность 1400-1500 кг/м3, температура применения до + 120. Эти полимеры сравнительно дешевы, применяют их для изготовления теплоизоляционных материалов (ячеистых пластмасс и сотопластов), слоистых и волокнистых пластиков и клеев. Один из самых дешевых видов.