Навігація:
Головна → всі категорії → Будівельне матеріалознавство
Полімерами називають високомолекулярні речовини, молекули яких складаються з величезної кількості структурних ланок, що взаємодіють один з одним за допомогою ковалентних зв'язків з утворенням макромолекул. Макромолекули у багато тисяч разів перевищують розміри звичайних молекул. Так, наприклад, якщо молекула води складається з трьох атомів, а її молекулярна маса дорівнює 18 одиницям, або якщо молекула кальциту СаСОз складається з п'яти томів, а молекулярна маса цього мінералу дорівнює 100, то молекулами-а вЬ1СОкомолекулярних речовин містять десятки і сотні тисяч атомів , а їх молекулярна маса досягає значень, які висловлюються десятками і сотнями тисяч одиниць. Так, у природного полімеру - целюлози вона дорівнює 300 000 і більше, у штучних органічних полімерів, наприклад у поліетилену низького тиску, коливається в межах від 26 000 до 150 000, у поліізобутилену, полівініл-лацетата, політетрафторетилену і інших - до 500 000- 550 000 і більше, перевищуючи іноді один мільйон одиниць.
Полімери поділяють на органічні та неорганічні. Головна особливість органічних полімерів, що відрізняє їх від неорганічних, полягає в наявності в макромолекулах атомів вуглецю. У неорганічних високомолекулярних з'єднаннях (полімери) атомів вуглецю не міститься. Органічні і неорганічні полімери поділяють на природні та штучні. У цьому розділі розглядаються полімери органічні і переважно штучні; що стосується органічних природних полімерів, то вони використовуються в будівництві значно рідше. Серед них заслуговує на увагу деревина. Утворюють її целюлоза і лігнін є типовими прикладами природних полімерів.
В результаті впливу на целюлозу хлоретілом в присутності їдкого лугу або іншими реагентами отримують етілцеллюло-зу, метилцеллюлозу і бензілцеллюлозу. Ці прості ефіри целюлози не відрізняються високими технічними властивостями, але використовуються для виготовлення лаків, що клеять речовин, антикорозійного покриття і оболонок. У будівництві найчастіше застосовують складні ефіри целлюлози- нитроцеллюлозу і ацетилцелюлозу. З нітроцелюлози виготовляють целулоїд як найпростіший вид пластику, але, на жаль, досить пального і тому в будівництві не використовується. Другий складний ефір-ацетилцелюлозу застосовують при виготовленні органічного скла, але в більшій мірі - при виготовленні лаків по дереву і металу, так як вони утворюють водонепроникні і досить міцні покриття.
З інших природних органічних речовин слід відзначити білкові продукти і бонську кров. На їх основі отримують відповідно Галалу і альбумін. Перший служить для виробів, другий - для отримання клею при виробництві фанери. Крім того, вихідна речовина застосовують при виробництві піноутворювача ЦК, використовуваного в бетонах. До природних Полимерам відносяться також бавовна, шерсть, шкіра, каучук і ін. Найбільш значущими в будівництві є природні каучуки, про Дешевше їх замінити синтетичними каучуками або каучукооб-Разньщі полімерами.
Переважна більшість полімерів - штучні. Їх отримують за допомогою синтезу простих низькомолекулярних речовин, званих мономерами. За складом основному ланцюзі макромолекул органічні полімери поділяються на карбоцепні, гетероцепні і елементоорганіческіе.
Мал. 11.1. Будова молекул полімерів:
а - лінійна структура; б - розгалужена структура; в - структура просторового полімеру
Органічні полімери в твердому стані мають зазвичай аморфну структуру. Однак існують полімери, які в твердому стані характеризуються кристалічної або аморфно-кристалічної структурами.
Залежно від способу отримання полімери поділяють на дві групи: полімеризації (термопласти) і поліконденсаційні (реактопласти).
Полімеризації полімери отримують полімеризацією вихідних мономерів з розкриттям кратних зв'язків ненасичених вуглеводнів і з'єднанням елементарних ланок мономера в довгі ланцюги. Оскільки при полімеризаціїмономерів атоми і їх угруповання не отщепляются, то побічних продуктів в реакціях не утворюється, а хімічний склад мономера і полімеру залишається однаковим. В полімеризації можуть брати участь два і більше мономерів, тоді її називають сополимеризацией, а продукт - сополімером.
Поліконденсаційні полімери отримують в процесі об'єднання (поліконденсації) двох або декількох низькомолекулярних речовин. При протіканні реакцій утворюється не тільки основний продукт, а й побічні сполуки - вода, спирт і ін., Так що хімічний склад полімеру завжди відрізняється від хімічного складу вихідних продуктів поліконденсації.
Використовувані в обох процесах виробництва полімерів вихідні сировинні мономери, здатні за певних умов з'єднуватися один з одним, отримують при переробці природних і нафтових газів, кам'яного вугілля, аміаку, вуглекислоти та інших речовин. У міру протікання процесів полімеризації і Полікон-Денсаціі зростає число атомів в утворених макромолекулах і зростає молекулярна маса формуються полімерів. Спочатку утворюються речовини з ще порівняно невисокою молекулярною масою (до 5000 одиниць), звані олигомерами, по консистенції - смолообразниє. Речовини з більш високою молекулярною касою називаються полімерами, розчинність, а також еластичний-0сть яких знижуються, але зростає міцність - одне з найважливіших властивостей полімеру внаслідок зростаючого ефекту деист-вия міжмолекулярних сил при зростанні молекулярної маси, що до речі, відсутня в звичайних органічних речовинах типу бітуму та дьогтю. Слід зазначити, що на властивості полімеру істотно впливає і водневий тип зв'язку, особливо коли водо-род безпосередньо пов'язаний з киснем або азотом (ОН, NH2 та ін.). Водневий зв'язок, хоча і слабкіше ковалентної, але значно міцніше міжмолекулярних (ван дер Ваальсових) сил тяжіння.
Технічною характеристикою багатьох полімерів служать сліду. ющие властивості: термічні - температура розм'якшення і теплостійкість, температури склування і текучості; механічні - міцність, деформативність і поверхнева твердість; хімічні - атмосферостойкость і опірність деструкції. Кожне з цих властивостей визначається стандартними методами, що викладені у відповідних лабораторних практикумах по полімерних матеріалів. Зокрема, температуру розм'якшення визначають за методом Кремер-Сарнова (рис. 11.2) або по «КиШ», теплостійкість - на приладах Мартенса або Віка (рис. 11.3), температури склування і текучості - за методом Каргина, а механічні властивості полімерів аморфного будови - за допомогою діаграм відносних деформацій (рис. 11.4).
Мал. 11.2. Прилад Кремер-Сарнова
Мал. 11.4. Термомеханічна крива термопластичних полімерів
Поряд з позитивними властивостями полімерів - малої середньою щільністю, низьку теплопровідність, високу хімічну і атмосферної стійкістю, високою міцністю і ін. - вони з позицій якості будівельних матеріалів володіють і рядом недоліків - низькою теплостійкістю, малою поверхневою твердістю, невисоким модулем пружності, значною ползучестью, схильністю до старіння, а також високою вартістю. Вона може бути дещо знижена за рахунок застосування в полімерах наповнювачів і добавок.
Схожі статті:
Будівельні терміни та визначення
Навігація:
Головна → всі категорії → Будівельне матеріалознавство
