Термореактивные полимеры при нагревании

В последнее время появилось просто огромное количество различных синтетических материалов, которые обладают исключительными эксплуатационными качествами. Среди них отметим термореактивные полимеры. Как правило, материалы этой группы представляют собой жидкости разной степени вязкости, обладающие разнообразными свойствами. Рассмотрим данную группу материалов подробнее.

Достоинства и недостатки

Термореактивные полимеры имеют достаточно большое количество достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести:

  1. Невысокую стоимость. Следует учитывать, что особенности производства подобных веществ позволяют существенно снизить стоимость полимеров.
  2. Невысокая температура отвердевания является еще одним достоинством термореактивных полимеров.
  3. Высокие пропитывающие способности. Примеры термореактивных полимеров встречаются практически в каждой отрасли промышленности, могут связываться с другими материалами.
  4. Малую исходную вязкость.

Есть достаточно большое количество недостатков, которые следует рассмотреть:

  1. Происходит усадка после полного отвердевания.
  2. Процесс формования проходит на протяжении достаточно длительного времени.
  3. Растворители, отвердители и активаторы обладают достаточно высокой токсичностью.
  4. Непродолжительные сроки хранения. Рассматривая термореактивные полимеры следует учитывать, что многие не могут храниться более полугода. Поэтому следует всегда изучать инструкции по применению.

Применение термореактивных полимеров

Стоит учитывать тот момент, что следует рассматривать достоинства и недостатки каждой разновидности полимеров по отдельности. Это связано с тем, что все разновидности обладают своими определенными эксплуатационными качествами. Рассмотрим все разновидности термореактивных полимеров подробнее.

Фенолоальдегидные полимеры

Рассматривая синтетические полимеры следует начать обзор с фенолоальдегидной группы. Она стала производиться в начале 20 века. Применение термореактивных полимеров весьма обширно, что связано с их исключительными эксплуатационными качествами.

Свойства термореактивных полимеров данной группы:

  1. Данный полимер получил самое широкое распространение.
  2. Характерная особенность заключаются в коричневом цвете.
  3. При добавлении определенных веществ можно получать новолачные и олигомерные смолы с самыми различными эксплуатационными качествами.
  4. Смолы при нагреве и отсутствии примесей хорошо плавятся. После этого в расплавленном состоянии вещество густеет и постепенно затвердевает, после чего повысить гибкость будет невозможно.
  5. В жидком состоянии многие обладают высокой токсичностью. Именно поэтому при их применении следует соблюдать определенные правила безопасности. Слишком высокая концентрация в сочетании с токсичностью может привести к довольно большим проблемам со здоровьем.

Данный термореактивный полимер зачастую применяется при производстве различных замазок или мастик, а также клея, которые отвердевает в холодном состоянии.

Карбамидные полимеры

К термореактивным полимерам относятся вещества, относящиеся к карбамидной группе. К особенностям можно отнести:

  1. Полимер обходится дешевле многих других. Это связано с простотой синтеза и доступностью сырья.
  2. При производстве смесей для применения в строительстве карбамидные полимеры применяется в качестве связующего элемента. Чаще всего для этого используют мочевиноформальдегидные смолы.
  3. Основной недостаток заключается в большой усадке и низких изоляционных качествах в отношении жидкости. Кроме этого, полимеры могут модифицироваться высшими спиртами для повышения эксплуатационных качеств.
  4. Рассматривая примеры термореактивных полимеров отметим, что данная группа зачастую используется для склеивая древесины. К тому же, исключительные эксплуатационные качества позволили использовать вещество в качестве пропитки при изготовлении самых различных строительных материалов.

Большое количество полимеров рассматриваемой группы применяется при производстве самых различных лакокрасочных веществ. Примером являются краски, которые применяются для окрашивания автомобилей.

Ненасыщенные полиэфиры

Большое распространение получили полиэфирные полимеры ненасыщенного типа. Они представлены в виде вязких жидкостей, которые могут переходить в твердое состояние при введении определенного отвердителя. Большое распространение получили ненасыщенные полиэфиры в строительстве.

Данная группа делиться на две категории:

  1. Полиэфирмалеинатные смолы – растворы ненасыщенного типа, которые обладают высокой способностью сшивки. При смешивании определенных элементов получается твердая поверхность, устойчивая к механическому и химическому воздействию. Процесс отвердевания занимает несколько часов, полную прочность структура набирает в течение суток или большего срока.
  2. Полиэфиракрилаты – смолы олигомерного типа, которые в своем составе не имеют стирола. Следует учитывать, что эта группа материалов характеризуется высокими прочностными качествами и химической стойкостью. Для того чтобы повысить прочность этого вещества его армируют стекловолокном. За счет подобной модификации получают стеклопластик, который обладает исключительными эксплуатационными качествами.

Ненасыщенные полиэфиры получили большое распространение в строительстве, так как при их использовании изготавливают смеси наливных бесшовных полов, а также различных замазок и шпаклевок. К тому же, данная группа веществ применяется при производстве лакокрасочных материалов, которые нужны для защиты древесины.

Эпоксидные полимеры

Эпоксидные полимеры сегодня довольно пространены в различных отраслях. Как правило, их применяют при производстве различной техники. Основными эксплуатационными качествами назовем нижеприведенные моменты:

  1. Высокие адгезионные свойства к большому количеству самых различных материалов.
  2. Универсальная техническая стойкость, которая определяет возможность применения в самых различных отраслях.
  3. Высокий показатель водостойкости определяет применение термореактивных полимеров при изготовлении самой различной изоляции.
  4. Прочность поверхности после полного отвердевания составляет около 100-150 МПа.

В строительстве большое распространение получили марки ЭД-16 и ЭД-20. После применения уже в течение 2-х часов получается желеобразная масса, спустя 12 часов поверхность становится твердой. Положительным качеством можно назвать малую усадку после отвердевания, что снижает вероятность появления трещин. Кроме этого, повысить эластичность можно путем добавления специальных компонентов.

Эпоксидный наливной пол

Довольно большое применение эпоксидные полимеры получили при производстве смесей, которые применяются при получении наливных бесшовных полов. Вещество добавляется и в некоторые строительные клеи, а также герметики, шпатлевки и краски.

Каучук и каучукоподобные полимеры

Каучуки и каучукоподобные полимеры сегодня получили самое широкое распространение. От обычных полимеров они отличаются тем, что при прикладывании силы вещество может растягиваться в 2-10 раз. После того как приложенная сила пропала, длина становится прежней. Подобная реакция на прикладываемую силу характеризуется следующим образом:

  1. Молекулы рассматриваемых полимеров не выстроены в ряд, а расположены по спирали.
  2. Взаимодействие между отдельными молекулами невысокое, что и определяет хорошую гибкость.
  3. Молекулы соединяются в небольшом количестве мест, что также обеспечивает эластичность.

Огромное количество термореактивных полимеров из этой группы плохо растворяется, а при воздействии органических растворителей структура набухает.

К другим особенностям термореактивных полимеров данной группы отнесем нижеприведенные моменты:

  1. Может проводится сшивка, за счет чего увеличивается количество молекулярных связей.
  2. У получаемого продукта, который часто называют резиной, при вулканизации существенно повышается показатель эластичности, но совсем пропадает способность к растворению.
  3. При увеличении количества сшивок образуются термореактивные полимеры повышенной прочности, который называют эбонитом. При сшивке в большинстве случаев применяется сера.

Каучук выпускается в виде твердого эластичного продукта, а также вязкой жидкости, которая называется латексом. Латекс в своем составе содержит около 30-60% каучука.

Рассматриваемый термореактивный полимер получил широкое применение также и в строительстве. При его использовании производят различные клеи и мастики, обладающие повышенной эластичностью. Кроме этого, проводится добавление каучука в битумные и полимерные материалы, что позволяет существенно повысить их герметичность и другие эксплуатационные свойства. Термореактивные полимеры этой группы применяются и для модификации бетона.

Бутадиен – стирольный каучук

Также следует рассматривать каучук СКС, который получается при сочетании бутадиена и стирола. Стоит учитывать, что этот вид синтетического каучука сегодня получил самое широкое применение. Больше всего можно встретить СКС-30. Среди их особенностей отметим нижеприведенные моменты:

  1. Вещество хорошо растворимо в бензине или бензолах.
  2. Клеящие способности вещества достаточно низкие. Для повышения данного свойства проводится добавление канифоли и многих других веществ.
  3. Высокая морозостойкость также является исключительным эксплуатационным качеством.
Читайте также:  Электромагнитный клапан для жидкости

В строительстве большое распространение получили бутадиен — стирольный латекс. В их составе около 47% каучука. Из этого термореактивного полимера проводится изготовление стабилизационных латексов.

На основе материалов данной группы изготавливают клеящие мастики, некоторые цементные краски и составы для наливных полов.

Хлорсульфированный полиэтилен

Данное вещество получается при взаимодействии полиэтилена с хлором и сернистым ангидридом. Обработка позволяет существенно повысить степень вулканизации. Основными качествами термореактивных полимеров можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. Вещества данной группы хорошо растворяются в ароматических растворителях и в некоторых разновидностях хлорированных углеводородов.
  2. Отличительными эксплуатационными качествами можно назвать устойчивость к воздействию различных химикатов, влажности, перепадам температуры и прямых солнечных лучей. Кроме того, термореактивные полимеры данной группы хорошо выдерживают воздействие кислот, щелочей и сильных окислителей. Разрушительное воздействие оказывает только уксусная кислота.
  3. После прохождения процедуры вулканизации полиэтилен становится теплостойким. Как показывают проведенные тесты, материал может выдерживать воздействие температуры от 60 д 180 градусов Цельсия. Стойкостью к истиранию также повышенная.

Применяется рассматриваемое вещество для получения смесей, которые используют при производстве наливных полов. Эти материалы становятся износостойкими, могут выдерживать существенное воздействие окружающей среды. Кроме этого, материал получается при изготовлении красок и лаков, которые применяется для защиты металла или бетона, а также других материалов. Некоторые клеящие составы также получаются при применении этого вещества.

Полиизобутилен

Термореактивные полимеры данной группы представляют собой вязкие жидкости, которые могут применяться при изготовлении клеящих составов. Кроме этого, можно отметить высокую пластичность, связанную с особой молекулярной массой. Среди других эксплуатационных качеств отметим нижеприведенные моменты:

  1. Высокая степень растворимости в углеводородах.
  2. При необходимости термореактивные полимеры данной группы смешиваются со специальными наполнителями, за счет чего придаются особые эксплуатационные качества.
  3. Данный тип полимера один из самых легких.
  4. Вещество устойчиво к воздействию кислот и различных щелочей.
  5. Из-за особенностей структуры вещество способно сохранять высокую эластичность при температуре до 50 градусов Цельсия.
  6. Полиизобутилен применяется для модификации битумных и полимерных материалов. Добавление проводится для повышения эксплуатационных качеств при воздействии низкой температуры.
  7. Высокие адгезионные способности в отношении практически всех строительных материалов, к примеру, бетона, дерева и штукатурки.
  8. Низкомолекулярные термореактивные полимеры этой группы применяются при изготовлении не высыхающего клея или мастики. Они подходят для крепления полимерных отделочных материалов, которые обладают низкой адгезией.
  9. Есть возможность получить мастики, которые применяются для герметизации стыков при проведении сборного строительства.
  10. При применении полимеров этой группы также получают листы, которые служат для защиты химической аппаратуры.

Широкая область применения прежде всего связана с особыми эксплуатационными качествами, которыми обладают термореактивные полимеры.

Бутилкаучук

В составе вещества есть небольшое количество изопрена, около 5%. Данная разновидность каучука считается самой ценной по причине следующих качеств:

  1. Эластичность.
  2. Устойчивость к воздействию низкой температуры.
  3. Отсутствие реакции на воздействие кислорода

Стоит учитывать, что бутилкаучук растворим в бензине и сложных эфирах. После проведения процесса вулканизации существенно повышается показатель теплостойкости. Применяется вещество при производстве автомобильных камер, а также при получении прорезиненных тканей. Кроме этого, в строительстве вещество получило широкое применение при изготовлении клеящей мастики и других различных герметизирующих материалов, изменении битумных и полимерных материалов.

В заключение отметим, что термореактивные полимеры сегодня используются достаточно часто в самых различных областях промышленности. При производстве могут применяться самые различные технологии и оборудование.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Пластмассы на основе этих смол отличаются повышенной прочностью, не склонны к ползучести, не способны работать при повышенных температурах. Смолы в пластмассах являются связкой и обладают высокой клеящей способностью, теплостойкостью, химической в агрессивных средах, электроизоляционными свойствами, доступной технологией переработки, малой усадкой при затвердевании.

Эпоксидные смолыолигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры.

В чистом виде эпоксидные смолы – вязкие жидкости, способные длительное время сохранять свойства без изменений. Они растворяются во многих органических растворителях (ацетон, толуол и др.) и нерастворимы в воде, бензине. В присутствии отвердителей (амины, их производные, ангидриды карболовых кислот и др.) эпоксидные смолы быстро затвердевают, приобретая сетчато-пространственное строение. Отверждение смолы — полимеризационный процесс, без выделения воды или низкомолекулярных веществ, и развивается равномерно в весьма толстом слое.

Тип отвердителя определяет условия процесса отверждения либо при комнатной температуре, либо при нагреве до 80—150 °С. Получению монолитной массы затвердевшей эпоксидной смолы способствует сравнительно малая, всего 0,5—2%, усадка. Обнаруживает высокую адгезию ко многим материалам: стеклу, металлам, некоторым пластмассами др.

Фенолформальдегидные смолы – синтетические смолы из группы феноло-альдегидных смол со свойствами реактопластов. Являются жидкими продуктами поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде (новолачные и резольные смолы (бакелиты), что соответственно влияет на их свойства.

Полиэфирная смолапродукт, который получают в результате переработки (так называемой поликонденсации) многоатомных спиртов, кислот, а также ангидридов и растительных масел.

Эти смолы находят широкое применение практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, судостроение), в строительстве, в производстве спортивного снаряжения (шлемы, доски для серфинга) и во многих других сферах.

Пластмассы

Пластмассы это материалы, полученные на основе полимеров, выполняющих роль связующего и определяющих их свойства.

Пластмассы являются важнейшими современными конструкционными материалами.

Достоинства пластмасс:

– малая плотность (до 2 г/см³);

– высокая удельная прочность;

– хорошие электроизоляционные и звукоизоляционные свойства;

–хорошие технологические свойства: легко формуются, прессуются, обрабатываются резанием, их можно склеивать и сваривать;

– некоторые пластмассы обладают оптической прозрачностью, фрикционными и антифрикционными свойствами, стойкостью к истиранию и др.

Недостатки пластмасс:

– низкая ударная вязкость;

– склонность к старению для ряда пластмасс.

Исходными материалами для получения пластических масс служат дешёвые продукты переработки каменного угля, нефти и природного газа.

Пластмассы состоят из следующих компонентов:

1.Связующее полимер, выполняющий функции основной матрицы. синтетические смолы фенолоформальдегидные (фенопласты); эпоксидные; полиамидные; полиуретановые; стирольные, эфиры, целлюлоза.

Некоторые пластмассы состоят только из одной связки (полиэтилен, фторопласты, органическое стекло).

2.Наполнители – порошкообразные, волокнистые и другие низкомолекулярные вещества (олеиновая кислота, стеарин, дибутилфторат и др.).

Наполнители повышают механические свойства (твёрдость HB, σВ, σТ), снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства.

Наполнители подразделяются на:

­– порошковые (сажа, графит, древесная мука);

– волокнистые (волокна, стекловолокна, асбоволокна);

− слоистые (бумага, ткань, стеклоткань);

− газовые (газонаполненные: поропласты, пенопласты, сотопла-

3.Пластификаторы– жидкие вещества, добавляемые для повышения эластичности материала и улучшения обрабатываемости;

4.Отвердители– вещества, приводящие к быстрому отверждению двухкомпонентной эпоксидной смолы (амины);

5. Стабилизаторы, предотвращающие или замедляющие процесс старения

6. Красители– для изменения цвета пластмасс (обычно оксиды металлов) .

Пластмассы классифицируются по следующим признакам:

1.По характеру связующего веществ:

Термопласты получают на основе термопластичных полимеров. Они при неоднократном нагревании и охлаждении каждый раз размягчаются и затвердевают. Термопласты удобны для переработки (при нагревании пластифицируются), отличаются большой упругостью, малой хрупкостью.

Реактопласты при нагревании размягчаются, затем ещё до охлаждения затвердевают (вследствие протекания химических реакций) и при повторном нагревании остаются твёрдыми. Отличаются хрупкостью, могут дать усадку до 15%.

Читайте также:  Серый чугун сч20 химический состав физические свойства

– По виду наполнителя

порошковые (карболиты) – с наполнителем в виде древесной муки, графита, талька.

волокнистые – с наполнителем из очесов хлопка и льна (волокниты); стеклянных нитей (стекловолокниты); асбеста (асбоволокниты).

слоистые – с листовым наполнителем: бумажные листы (гетинакс); хлопчатобумажные ткани, стеклоткани, асбестовые ткани (текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит).

газонаполненные – с воздушным наполнителем (пенопласты, поропласты).

Порошковые пластмассы на основе фенол-формальдегидных смол. В качестве наполнителя используют органические порошки (древесная мука, порошкообразная целлюлоза) и минеральные порошки (молотый кварц, тальк, цемент, графит). Эти пластмассы обладают невысокой прочностью, низкой ударной вязкостыо, электроизоляционными свойствами.

Пластмассы с органическими наполнителями применяются для ненагруженных деталей общетехнического назначения – корпусов приборов, рукояток, кнопок.

Минеральные наполнители придают порошковым пластмассам химическую стойкость, водостойкость, повышенные электроизоляционные свойства.

Волокнистые пластмассы представляют собой композиции из волокнистого наполнителя, пропитанного феноформальдегидной смолой. Они делятся на волокниты, асбоволокниты и стекловолокниты.

Волокниты – пластмассы на основе волокон, пропитанных фенолоформальдегидной смолой. В качестве волокнистых наполнителей используются хлопковые очесы (волокниты). асбестовое волокно (асбоволокниты), стекловолокно (стекловолокниты).

Применяются они для изготовления изделий общетехнического назначения с повышенной стойкостью к вибрациям и ударным нагрузкам, работающих на изгиб и кручение, например, шкивов ременных передач, фланцев, рукояток, крышек и др.

Асбоволокниты– композиты, содержащие волокнистый минерал асбест, расщепляющийся на тонкие волокна диаметром до 0,5 мкм. В качестве связующего используются фенолоформальдегидные и кремнийорганические смолы. Они обладают высокой ударной вязкостью и теплостойкостью до200 °С, имеют хорошие фрикционные свойства. Применяются в основном в качестве материалов для тормозных устройств (тормозные колодки, накладки, диски сцепления).

Асбоволокниты на фенолоформальдегидной основе используются для производства высокопрочных теплостойких электротехнических деталей (электрические панели, коллекторы)

Стекловолокниты– представляют собой пластмассы, содержащие в качестве наполнителя стекловолокна. Применяются стекловолокна диаметром 5. 20 мкм высокопрочные с временным сопротивлением до 3800 МПа и высокомодульные, имеющие предел прочности до 4700 МПа и модуль упругости при растяжении до 110 ГПа.

Используют волокна, нити, жгуты разной длины, что во многом определяет ударную вязкость стекловолокнита. Механические свойства стекловолокнитов зависят от состава, количества и длины стекловолокна, типа связующего, метода переработки.

Из стеклопластиков изготавливают крупногабаритные корпусные детали (кузова автомобилей, лодки, корпусные детали приборов и т. п.), элементы щитков, изоляторов, штепсельных разъемов, и т. д. Изделия, эксплуатируемые при температурах от -60 до +200 °С, изготавливают на основе фенолоформальдегидных смол а для температурного диапазона –60…+100 °С на основе эпоксидных смол.

Стекловолокниты на основе кремнийорганических смол эксплуатируются до температуры 400 °С.

Слоистые пластмассы получают прессованием (или намоткой) слоистых наполнителей, пропитанных смолой. Они обычно выпускаются в виде листов, плит, труб, из которых механической обработкой получают различные детали.

Текстолит – это материал, полученный прессованием пакета кусков хлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой. Обладает хорошей способностью поглощать вибрационные нагрузки, электроизоляционными свойствами. Теплостоек до 80 °С.

Стеклотекстолит отличается от текстолита тем, что в качестве наполнителя используется стеклоткань. Более прочен и теплостоек, чем текстолит, имеет лучшие электроизоляционные свойства. В асботекстолите наполнителем является асбестовая ткань. Кроме электроизоляционных, он имеет хорошие теплоизоляционные и фрикционные свойства.

Гетинакс представляет собой материал, полученный прессованием нескольких слоёв бумаги, пропитанной смолой. Он обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию химикатов, может применяться при температуре до 120–140°С.

Газонаполненные пластмассы представляют собой материалы на основе синтетических смол, содержащие газовые включения. В пенопластах поры, заполненные газом, не соединяются друг с другом и образуют замкнутые объёмы. Они отличаются малой плотностью (0,02…0,2 г/см3), высокими тепло-,звуко- и электроизоляционными свойствами, водостойкостью. Недостатки пенопластов – низкая прочность и низкая теплостойкость (до 60 °С). Используются для теплоизоляции и звукоизоляции, изготовления непотопляемых плавучих средств, в качестве лёгкого заполнителя различных конструкций. Мягкие виды пенопластов используются для изготовления мебели, амортизаторов и т.п.

Поропласты – это газонаполненные пластмассы, поры которых сообщаются между собой. Их плотность составляет 0,02…0,5 г/см3. Они представляют собой мягкие эластичные материалы, обладающие водопоглощением.

Молекулы термореактивных полимеров до их отверждения имеют линейное строение, такое же, как молекулы термопластичных полимеров, но размер молекул реактопластов намного меньше.

В отличие от термопластов, у которых молекулы химически инертны и не способны соединяться друг с другом, молекулы термореактивных олигомеров химически активны. Они содержат либо двойные (ненасыщенные) связи, либо химически активные группы. Поэтому при определенных условиях (нагревании, облучении или добавлении веществ-отвердителей) молекулы термореактивных олигомеров соединяются друг с другом, образуя сплошную пространственную сетку, как бы одну гигантскую макромолекулу.

После отверждения свойства полимеров изменяются: они перестают размягчаться при нагревании, не растворяются, а только набухают в растворителях, становятся более прочными, твердыми и термостойкими.

К термореактивным полимерам, используемым в строительстве, относятся фенолоальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые.

Фенолоальдегидные полимеры – первые синтетические полимеры, которые в начале XX в. начали получать методом поликонденсации фенолов с альдегидами. В качестве фенольного сырья применяют фенол, крезол, ксиленол и резорцин, а альдегидного – формальдегид, фурфурол, уротропин и лигнин.

наиболее распространенные полимеры этого класса. Их получают поликонденсацией фенола с формальдегидом. Фенол представляет собой бесцветные кристаллы с характерным сильным запахом; токсичен. Вдыхание его приводит к отравлению, а попадание на кожу вызывает ожоги. Формальдегид – газ, тоже с резким удушливым запахом. Следует помнить, что отрицательные свойства, присущие исходным компонентам, в значительной степени передаются и полимеру. В зависимости от соотношения исходных продуктов поликонденсации и характера катализаторов получают различные виды фенолоформальдегидных полимеров.

При избытке фенола и конденсации в кислой среде получают новолачные (термопластичные) полимеры. При избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде образуются жидкие резольные (термореактивные) полимеры.

Новолачные смолы отверждаются только при добавлении веществ-отвердителей (например, уротропина), а без них ведут себя как термопластичные полимеры (при нагревании плавятся и затвердевают при охлаждении).

Резольные смолы способны к отверждению при нагревании без добавления отвердителей. Они сначала плавятся, потом в расплавленном состоянии начинают густеть и постепенно необратимо переходить в твердое состояние.

До отверждения фенолоформальдегидные смолы хорошо растворяются в спиртах, ацетоне и других растворителях. Фенолоформальдегидные полимеры имеют хорошую адгезию к тканям, древесине и другим материалам и хорошо совмещаются с наполнителями. Отвержденные полимеры обладают высокой химической стойкостью; они прочны, но хрупки. Для повышения эластичности и улучшения клеящих свойств их модифицируют другими полимерами. Например, совмещая фенолофор-мальдегидную смолу резольного типа с поливинилбутиралем получают водостойкие и прочные клеи типа БФ. Такие клеи могут склеивать материалы при обычной температуре, но при горячем отверждении имеют большую прочность. Фенолоформальдегидные смолы используют для производства древесноволокнистых, древесно-стружечных плит, слоистых пластиков, водостойкой фанеры, минераловатных и стекловатных плит, спиртовых лаков и т. п.

Резорциноформальдегидные смолы аналогичны по свойствам фенолоформальдегидным. Так как резорцин значительно активнее фенола, отверждение резорциноформальдегидных смол может происходить без нагревания. Поэтому резорциновые смолы используют для получения замазок, мастик и клеев холодного отверждения.

Фенолоальдегидные смолы и полимеры токсичны, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать правила техники безопасности. Для связывания фенола и снижения токсичности в смолу добавляют нейтрализатор фенола.

Карбамидные полимеры – продукты поликонденсации мочевины и ее производных с формальдегидом; к ним относятся мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные полимеры. По своим свойствам карбамидные полимеры имеют много общего с фенолоформальдегидными. Особенностью карбамид-ных полимеров является их бесцветность, светостойкость, отсутствие запаха и меньшая токсичность.

Читайте также:  Как эффективно удалить ржавчину с металла

Мочевиноформальдегидные полимеры – один из самых дешевых полимеров, что объясняется доступностью и простотой синтеза. В строительстве мочевиноформальдегидные полимеры широко применяют в качестве полимерного связующего. Для этих целей используют главным образом водные растворы мочеви-ноформальдегидных смол. Отверждение смол производится с помощью кислотных отвердителей при обычной температуре или при нагревании.

Недостаток мочевиноформальдегидных полимеров – большая усадка при отверждении и недостаточная водостойкость отвержденного полимера.

Большинство мочевиноформальдегидных полимеров используют для склеивания древесины и изготовления древесностружечных плит.

Меламиноформальдегидные полимеры – более дорогостоящие, так как для их синтеза применяют более дорогое сырье -меламин. В отвержденном состоянии они имеют лучшие, чем мочевиноформальдегидные полимеры, свойства и характеризуются высокой твердостью и водостойкостью.

Из меламиноформальдегидных полимеров получают клеи для склеивания древесины, бумаги. Пример материала, получаемого на таких клеях, – декоративный бумажно-слоистый пластик и ламинированные покрытия для полов (ламинат).

Большое количество карбамидных полимеров после соответствующей модификации используют для получения высококачественных лаков и красок, например для окраски автомашин.

Ненасыщенные полиэфиры – олигомерные продукты в виде вязких жидкостей, способные переходить в твердое состояние при введении отвердителей. В строительстве применяют полиэфирные смолы двух типов: полиэфирмалеинаты и полиэфирак-рилаты.

Полиэфирмалеинатные смолы представляют собой раствор линейного ненасыщенного, т. е. способного к сшивке, полиэфира в стироле. Если в эту смолу ввести инициирующую пару: пе-рекисный инициатор (например, гипериз) и ускоритель разложения перекиси (например, нафтенат кобальта), то перекись, распадаясь, инициирует химическую активность стирола и он сшивает молекулы полиэфира по ненасыщенным связям в пространственную сетку. При этом жидкая смола превращается в твердый прочный материал. Обычно принимают соотношение смолы, инициатора и ускорителя 100 : 3 : 8. При температуре 20 °С процесс отверждения длится 20. 60 ч, но смола теряет текучесть (желируется) через 0,5. 2 ч.

Полиэфиракрилаты – олигомерные смолы, но не содержащие стирола и отверждаемые перекисными отвердителями в сочетании с ускорителями.

В отвержденном виде полиэфирные полимеры характеризуются высокой прочностью и химической стойкостью. Для снижения хрупкости и получения высокопрочных конструкционных материалов их армируют стекловолокном. Такие материалы называют стеклопластиками.

В строительных отделочных работах полиэфирные смолы используют для устройства наливных бесшовных полов, изготовления полимербетона, замазок и шпатлевок. Большое количество полиэфирных смол применяют для лакирования и полирования поверхности древесины.

Эпоксидные полимеры – большая группа олигомерных продуктов (от низковязких жидкостей до твердых смол), получивших свое название по эпоксидным группам, входящим в молекулу олигомеров. По этим эпоксидным группам линейные молекулы олигомерных смол можно сшивать отвердителями, главным образом аминными соединениями, например полиэтилен-полиамином (ПЭПА). В связи с высокими эксплуатационными свойствами эпоксидные полимеры нашли широкое применение в различных областях техники.

Характерные особенности эпоксидных полимеров – высокая адгезия к большинству материалов, универсальная химическая стойкость, водостойкость и водонепроницаемость. Прочность на сжатие отвержденных смол – до 100. 150 МПа.

В строительстве чаще применяют эпоксидные смолы марок ЭД-16, ЭД-20, представляющие собой жидкости желтого цвета различной вязкости. При введении отвердителя уже при нормальной температуре смола через 2. 4 ч желируется, а через 8. 12 ч – необратимо затвердевает. Нагревание ускоряет твердение и увеличивает степень отверждения. Положительное качество эпоксидных смол – малая усадка при твердении, что повышает прочность и трещиностойкость изделий на их основе. Для повышения эластичности в смолы можно вводить пластификаторы, например дибутилфталат, растительные масла. Для снижения вязкости композиций вводят растворители или маловязкие алифатические эпоксидные смолы (ДЭГ-1, ТЭГ-1, МЭГ-1 и др.). Последние используют также в качестве коль-матирующих добавок в бетоны.

Эпоксидные полимеры применяют для устройства наливных бесшовных полов высокой износо- и химической стойкости, изготовления конструкционных строительных клеев (для склеивания и ремонта металлических и бетонных конструкций), применяют также в красках и шпатлевочных составах, в герметиках, полимеррастворах и полимербетонах специального назначения.

Полиуретановые полимеры в главной цепи макромолекулы содержат уретановую группу (-NH-CO-0-). Промышленное производство полиуретанов с каждым годом увеличивается. Они обладают высокой прочностью и очень высокой стойкостью к истиранию, поэтому их применяют при изготовлении шин, конвейерных лент, подошв для обуви, покрытий полов общественных и промышленных зданий и спортивных площадок. Большое количество полиуретанов используют для получения пенопла-стов, эластичных материалов (поролона) и жестких строительных пенопластов. Одна из интереснейших разновидностей пенополиуретанов – пенополиуретаны, наносимые напылением (жидкую полиуретановую смолу разбрызгивают из распылителя на изолируемую поверхность, на которой в течение 10. 30 с полиуретан вспенивается и отвердевает). Отвердителем одного из типов полиуретановых смол служит вода, поэтому лаками, изготовленными на основе этих смол, можно покрывать и влажные поверхности.

Кремнийорганические полимеры относятся к группе эле-ментоорганических соединений, т. е. в их составе наряду с органической частью присутствует и кремний. Получают такие полимеры в результате конденсации алкилхлорсиланов (RSiCl3, R2SiCl2, R3SiCl) или замещенных эфиров ортокремниевой кислоты (RSi(OR)3, R2Si(OR)2, R3SiOR). Состав и свойства образующихся продуктов зависят в значительной степени от условий реакции: кислотности среды, присутствия растворителя, его полярности и т. п. В результате продуктами реакции могут быть: низкомолекулярные жидкие полиорганосилоксаны; высокомолекулярные линейные полиорганосилоксаны, обладающие свойствами каучуков; высокомолекулярные жидкие или твердые полиорганосилоксаны, образующие в конечной стадии полимеры пространственного строения (термореактивные полимеры).

Полиорганосилоксаны благодаря связи -Si-O- в главной цепи по многим свойствам превосходят органические высокомолекулярные вещества. Для полиорганосилоксанов характерна стойкость к термической и термоокислительной деструкциям. При термическом разрушении этих полимеров происходит отщепление органических радикалов, а остаточным продуктом является полимер (Si02)„, не проводящий электрический ток и способный сохранять некоторую механическую прочность, тогда как продуктами разложения органических полимеров являются летучие вещества или кокс.

Органические боковые радикалы, связанные с атомами кремния в полиорганосилоксанах, придают им водостойкость, эластичность и другие полезные свойства. Если, например, боковые радикалы содержат метальные группы, теплостойкость полимера равна 200 °С, фенильные – 250, этильные – 140 °С. Все крем-нийорганические полимеры обладают невысокой механической прочностью, но их отличает морозостойкость, высокие диэлектрические свойства, стойкость к действию слабых кислот и щелочей, органических растворителей, минеральных масел и топлива. При нанесении на твердую поверхность эти полимеры проявляют свойства гидрофобизирующих веществ. Это происходит в результате взаимодействия активных групп кремнийор-ганических полимеров с гидроксильными группами, входящими в состав материала, на который наносится кремнийорганический полимер, или с водой, адсорбированной на поверхности материала. Происходит ориентация кремнийорганических молекул в пленке: органический радикал ориентирован в сторону окружающей среды, а связь -Si-O к поверхности материала, в результате чего образуется защитная пленка.

Для изготовления жаростойких лаков, эмалей, красок используют полиорганосилоксаны разветвленного или циклоли-нейного строения, обладающие в зависимости от соотношения исходных веществ свойствами термопластичных или термореактивных полимеров. Полифенилсилоксаны, модифицированные каучуками, эпоксидными или фенолоформальдегидными полимерами, применяют как конструкционные клеи, способные работать при температуре от минус 60 до плюс 1200 °С. Кремнийорганические каучуки используют для уплотнительных мастик и герметиков. Они устойчивы к старению, работоспособны в температурном интервале от -70 до +250 °С, обладают адгезией к бетону. Низкомолекулярные полиорганосилоксаны (этилсилико-нат натрия ГКЖ-10, метил сил иконат натрия ГКЖ-11, этилгидроси-локсановую жидкость 136-41) применяют как гадрофобно-пласти-фицирующие и газообразущие добавки к бетонам и растворам.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector