Полимеры классификация важнейшие полимеры применяемые в строительстве

Развитие современных технологий привело к появлению материалов, которые обладают исключительными эксплуатационными качествами. Полимерные материалы могут обладать молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольким миллионов. Основные качества подобных материалов определяют их большое распространение. С каждым годом на долю полимеров приходится все большее количество выпускаемой продукции. Именно поэтому рассмотрим их особенности подробнее.

Свойства полимеров

Применение полимеров весьма обширно. Это связано с особыми качествами, которых обладает рассматриваемый материал. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных областях, присутствуют практически в каждом доме. Процесс производства полимерных материалов постоянно совершенствуется, проводится изменение состава, за счет чего он приобретает новые эксплуатационные качества.

16 лекция Полимеры и пластмассы в строительстве

Физические свойства полимеров можно охарактеризовать следующим образом:

1. Низкий показатель коэффициента теплопроводности. Именно поэтому некоторые полимеры могут применяться в качестве изоляции при проведении некоторых работ.
2. Высокий показатель ТКЛР обуславливается относительно высокой подвижностью связей и постоянной сменой коэффициента деформации.
3. Несмотря на высокий показатель ТКЛР, полимерные материалы идеально подходят для напыления. В последнее время часто можно встретить ситуацию, когда полимер наносится на поверхность в виде тонкого слоя для придания металлу и другим материал антикоррозионных качеств. Современные технологии нанесения позволяют получать тонкую защитную пленку.
4. Удельная масса может варьироваться в достаточно большом диапазоне в зависимости от особенностей конкретного состава.
5. Довольно высокий предел прочности от части вызван повышенной пластичностью. Конечно, показатель существенно уступает тем, которые имеет металл или сплавы.
6. Прочность полимеров относительно невысокая. Для того чтобы повысить значение ударной вязкости проводится добавление в состав различных дополнительных компонентов, за счет чего получаются особые разновидности полимеров.
7. Стоит учитывать низкую рабочую температуру. Полимерные материалы плохо справляются с нагревом. Именно поэтому многие варианты исполнения могут работать при температуре не выше 80 градусов Цельсия. Если превысить рекомендуемый температурный порог, то есть вероятность, что сильный нагрев станет причиной повышения пластичности полимерного материала. Слишком высокая пластичность становится причиной снижения прочности и изменение других физических свойств.
8. Удельное сопротивление может варьироваться в достаточно большом диапазоне. Примером таких полимеров назовем ПВХ твердый, который имеет 10 17 Ом×см.
9. Многие полимерные материалы имеют повышенную горючесть. Этот момент определяет то, что в некоторых отраслях промышленности использовать полимеры нельзя. Кроме этого химический состав определяет то, что при горении могут выделять токсичные вещества или едкий дым.
10. При применении особой технологии производства поверхность может иметь сниженный показатель коэффициента трения по стали. За счет этого покрытие служит намного дольше, и на нем не появляются дефекты.
11. Коэффициент линейного расширения составляет от 70 до 200 10 -6 на градус Цельсия.

Напольное покрытие из вспененного полимерного материала

Рассматривая характеристики распространенных полимеров, не стоит забывать о нижеприведенных качествах:

1. Хорошие диэлектрические свойства позволяют использовать полимерный материал без опаски поражения электричеством. Именно поэтому полимеры довольно часто применяют при создании инструментов и оборудования, предназначенного для работы с электричеством.
2. Линейные полимеры способны восстанавливать свою первоначальную форму после длительного воздействия нагрузки. Примером можно назвать воздействие поперечной нагрузки, которая изгибает деталь, но после ее пропадания форма не сохраняется.
3. Важное качество всех полимеров – существенное изменение эксплуатационных качеств при введении небольшого количества примесей.
4. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных агрегатных состояниях. Примером можно назвать клей, смазку, герметик, краски, некоторые твердые полимерные материалы. Большое распространение получили твердые пластмассы, которые используются при производстве самого различного оборудования. Как ранее было отмечено, вещество обладает высокой эластичностью, за счет чего был получен силикон, резина, поролон и другие подобные полимерные материалы.

Стоит учитывать тот момент, что химический состав полимерных материалов может существенно отличаться. В ГОСТ представлена процедура качественной оценки, которая основана на баллах.

Большое распространение полимерные материалы получили в промышленности, так как имеют повышенную стойкость к неорганическим реактивам. Именно поэтому они применяются при производстве баков для чистой воды или особо чистых реактивов.

Вся приведенная выше информация определяет то, что полимеры получили просто огромное распространение в самых различных отраслях. Однако не стоит забывать, что насчитывается несколько десятков основных типов полимерных материалов, все они обладают своими определенными качествами. Именно поэтому следует подробно рассмотреть классификацию полимерных материалов.

Классификация полимеров

Есть довольно большое количество показателей, по которым синтетические полимерные материалы могут классифицироваться. При этом классификация затрагивает и основные эксплуатационные качества. Именно поэтому рассмотрим разновидности полимерных материалов подробнее.

Классификация проводится по агрегатному состоянию:

1. Твердые. Практически все люди знакомы с полимерами, так как они используются при изготовлении корпусов бытовой техники и других предметов быты. Другое название этого материала – пластмасса. В твердой форме полимерный материал обладает достаточно высокой прочностью и пластичностью.
2. Эластичные материалы. Высокая эластичность структуры получила применение при производстве резины, поролона, силикона и других подобных материалов. Большая часть встречается в строительстве в качестве изоляции, что также связано с основными эксплуатационными качествами.
3. Жидкости. На основе полимеров производится достаточно большое количество самых различных жидких веществ, большая часть которых также применима в строительстве. Примером назовем краски, лаки, герметики и многое другое.

Жидкие полимеры — краски Эластичные полимеры — резиновое покрытие

Различные виды полимерных материалов обладают разными эксплуатационными качествами. Именно поэтому следует рассматривать их особенности. Есть в продаже полимеры, которые до соединения находятся в жидком состоянии, но после вступления в реакцию становятся твердыми.

Классификация полимеров по происхождению:

1. Искусственные вещества, характеризующиеся высокомолекулярной массой.
2. Биополимеры, которые еще называют природными.
3. Синтетические.

Большее распространение получили полимерные материалы синтетического происхождения, так как за счет смешивания самых различных веществ достигаются исключительные эксплуатационные качества. Искусственные полимеры сегодня встречаются практически в каждом доме.

Классификация синтетических материалов проводится также по особенностям молекулярной сетки:

1. Линейные.
2. Разветвленные.
3. Пространственные.

Варианты структуры полимеров

Классификация проводится и по природе гетероатома:

1. В главную цепь может входить атом кислорода. Подобное строение цепочки позволяет получить сложные и простые полиэфиры и перекиси.
2. ВМС, которые характеризуются наличием атома серы в основной цепочке. За счет подобного строения получают политиоэфиры.
3. Можно встретить и соединения, в главной цепочке которых есть атомы фосфора.
4. В главную цепочку могут входить и атомы кислорода и с азотом. Наиболее распространенным примером подобного строения можно назвать полиуретаны.
5. Полиамины и полиамиды – яркие представители полимерных материалов, которые в своей главной цепочке имеют атомы азота.

Кроме этого выделяют две большие группы полимерных материалов:

1. Карбоцепные – вариант, который имеет основную цепочку макромолекулы ВМС с одним атомом углерода.
2. Гетероцепные – структура, которая кроме атома углерода имеет и атомы других веществ.

Существует просто огромное количество разновидностей карбоцепных полимеров:

1. Высокомолекулярные соединения, которые называют тефлоном.
2. Полимерные спирты.
3. Структуры с насыщенными главными цепочками.
4. Цепочки с насыщенными основными связями, которые представлены полиэтиленом и полипропиленом. Отметим, что сегодня подобные разновидности полимеров получили просто огромное распространение, их применяют при производстве строительных материалов и других вещей.
5. ВМС, которые получаются на основе переработки спиртов.
6. Вещества, полученные при переработке карбоновой кислоты.
7. Вещества, полученные на основе нитрилов.
8. Материалы, которые были получены на основе ароматических углеводородов. Самым распространенным представителем этой группы является полистирол. Он получил широкое применение по причине высоких изоляционных качеств. Сегодня полистирол используют для изоляции жилых и нежилых помещений, транспортных средств и другой техники.

Вся приведенная выше информация определяет то, что существует просто огромное количество разновидностей полимерных материалов. Этот момент также определяет их широкое распространение, применение практически во всех отраслях промышленности и сферах деятельности человека.

Применение полимеров

Современная экономика и жизнь людей просто не может обойтись без полимерных материалов. Это связано с тем, что они обладают относительно невысокой стоимостью, при необходимости основные эксплуатационные качества могут изменяться под конкретные задачи.

Применение полимерных материалов

Рассматривая применение полимеров, следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

1. Активное производство началось в начале 20 века. Изначально технология производства заключалась в переработке низкомолекулярного сырья и целлюлозы. В результате их переработки появились краски и пленки.
2. Современные полимеры повлияли на развитие всех отраслей промышленности. В момент развития кинематографа появление прозрачных пленок позволило снимать первые картины.
3. В современном мире рассматриваемые полимерные материалы применяется практически во всех отраслях промышленности. Примером можно назвать использование полимеров при производстве игрушек, оборудования, лекарственных средств, тканей, строительных материалов и многого другого. Кроме этого они становятся частью других материалов для изменения их основных эксплуатационных качеств, применяются при обработке натуральной кожи или резины. За счет применения пластика производители смогли снизить стоимость компьютеров и мобильных девайсов, сделать их легче и тоньше. Если сравнить металл и полимеры, то разница в стоимости может быть просто огромной.
4. Совершенствование технологии производства полимерных материалов привело к появлению более современных композитов, которые стали использовать в машиностроении и многих других отраслях промышленности.
5. Применение полимера связано и с космосом. Можно назвать примером создание как летальных аппаратов, так и различных спутников. Существенное снижение массы позволяет с меньшими затратами преодолеть земное притяжение. Кроме этого полимеры хорошо известны тем, что выдерживают воздействие окружающей среды, представленное перепадами температуры и влажности.

Изначально в качестве сырья при производстве полимеров использовали низкокачественные низкомолекулярные вещества. Именно поэтому у них было огромное количество недостатков. Однако совершенствование технологий производства привело к тому, что сегодня полимеры обладают высокой безопасностью при применении, не выделяют вредных веществ в окружающую среду. Поэтому они стали все чаще использоваться при изготовлении вещей, применяемых в быту.

В заключение отметим, что рассматриваемая область постоянно развивается, за счет чего стали появляться композитные материалы. Они обходятся намного дороже полимеров, но при этом обладают исключительными физическими, химическими и механическими качествами. В ближайшее время полимерные материалы будут все также активно применяться в самых различных областях, так как альтернативы для их замены пока не существует.

Источник: sterbrust.tech

ПОЛИМЕРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ

Пластическими материалами называют большую группу веществ, основой которых являются природные или искусственные высокомолекулярные соединения с молекулами, состоящими из сотен или тысяч атомов, соединенных между собой силами химических связей. Такие молекулы называют макромолекулами.

Строение этих веществ характеризуется повторением одних и тех же элементарных звеньев. Например, у полиэтилена таким звеном служит группа атомов мономера —СН2—СН2—, составляющих молекулу этилена. Если через п обозначить число элементарных звеньев в макромолекуле, то химическое строение этого вещества можно выразить сокращенной формулой

Такие высокомолекулярные соединения называют полимерами. Подобным многократным повторением элементарных звеньев характеризуется химическое строение высокомолекулярных веществ.

С изменением молекулярной массы изменяются свойства данного высокомолекулярного соединения — его прочность, температура плавления, степень эластичности.

Макромолекулы, образующие полимеры, могут иметь различное строение: в виде длинных нитей линейной формы или той же формы с разветвленными боковыми отростками (рис. 7.1).

Разветвленные линейные полимеры отличаются по физико-механическим свойствам от линейных. Чем длиннее боковые цепи, тем слабее межмолекулярные силы и тем мягче и эластичнее получается полимер. Уменьшение боковых цепей, наоборот, увеличивает жесткость полимера.

Рис. 7.1. Строение молекул полимеров:

а — линейной формы; б — разветвленной с боковыми отростками; в — разветвленной с привитыми сополимерами; г — сетчатой структуры (сшитые)

Разветвленной структурой обладают и так называемые привитые сополимеры. Особенность таких полимеров заключается в том, что основная цепь их построена из звеньев одного химического состава, а длинные боковые ответвления — из звеньев другого химического состава. Таким образом, свойства основного полимера обогащаются за счет привитого полимера.

Пространственные полимеры с поперечными связями между макромолекуляр- ными цепями называются сетчатыми полимерами, представляющими собой как бы ряд линейных макромолекул, скрепленных («сшитых») поперечными химическими связями в единую пространственную сетку, которая формально может рассматриваться как гигантская молекула. С увеличением числа поперечных связей эластичность полимеров постепенно сменяется упругостью, затем снижается упругость и возрастает хрупкость.

Современное производство полимеров базируется на реакциях химического синтеза полимеризации и поликонденсации.

Все полимеры по поведению при нагревании подразделяются на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при нагревании постепенно приобретают возрастающую пластичность. Они часто переходят в вязкотекучее состояние, а при охлаждении вновь возвращаются в твердое состояние. Эти свойства не утрачиваются и при многократном нагревании и охлаждении.

Термопластичные полимеры в большинстве случаев имеют линейную или разветвленную структуру макромолекул. Поэтому они, как правило, растворяются в каком-либо органическом растворителе.

Термопластичные полимеры широко применяют в производстве пластичных пленок, лакокрасочных материалов, искусственного волокна и т. п. К более распространенным термопластичным полимерам следует отнести: полиэтилен, полиметилметакрилат, полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат, полифторэтилен и др.

Термореактивные полимеры при нагревании легко переходят в вязкотекучее состояние, но при длительном действии повышенной температуры превращаются в термостабильный полимер — твердую массу, не переходящую при повторном нагревании в пластичное состояние.

Из термореактивных полимеров широко используются фенолформальдегидные, аминоформальдегидные, эпоксидные полимеры и термореактивные полиэфиры.

Свойства полимера зависят от характера входящих в него элементов, структурного сочетания в нем молекул, величины молекулярного веса. Например, полиэтилен с молекулярной массой около 500 — вязкая жидкость, а с молекулярной массой 40—50 тысяч — твердое вещество.

В строительстве полимеры применяют главным образом в виде пластических масс и изделий из них.

В пластмассы помимо полимеров входят другие весьма важные составные части: наполнители, пластификаторы, красители, катализаторы и пр. Наполнителями могут быть порошкообразные, волокнистые, листовые материалы, которые вводят в массы с целью придания пластмассам требуемых свойств и удешевления.

В качестве порошкообразных наполнителей применяют тальк, мел, кварцевую муку, графит, сульфат бария и другие измельченные материалы. В качестве волокнистых наполнителей используют асбестовое волокно, хлопковые очесы, которые повышают механическую прочность при изгибе. Листовыми наполнителями служат листы бумаги, древесный шпон, стеклянная ткань, асбестовый картон и др.

Пластификаторы (диоктилфталат, дибутилфталат, камфора, олеиновая кислота, стеарат алюминия и др.) вводят в пластмассу, чтобы придать ей большую пластичность.

Для получения пористых материалов вводят специальные вещества — порообразователи (двууглекислый натрий, углекислый аммоний и др.).

В качестве красителей пластмасс применяют органические красители (нигрозин, пигмент желтый, хризоидон и др.) и минеральные пигменты (охру, мумию, сурик, умбру, ультрамарин, оксид хрома).

Катализаторы прибавляют к некоторым пластмассам для сокращения времени отвердевания.

Источник: studref.com