Пластмасами називають велику групу органічних матеріалів, основу яких складають штучні або природні високомолекулярні сполуки - полімери, здатні при нагріванні і тиску формуватися і стійко зберігати додану їм форму. Головними компонентами пластмас є:
сполучна речовина - полімер; наповнювачі у вигляді органічних чи мінеральних порошків, волокон, ниток, тканин, листів; пластифікатори; стабілізатори, отверджувачі і барвники.
За фізико-механічними властивостями все пластмаси поділяють на пластики і еластики.
жорсткі, напівтверді і м'які *
Жорсткі пластики - тверді пружні матеріали аморфної структури з високим модулем пружності (понад 1000 МПа) і малим подовженням при розриві, що зберігають свою форму при зовнішніх напружених в умовах нормальної або підвищеної температури.
Напівтверді пластики - тверді пружні матеріали кристалічної структури з середнім модулем пружності (вище 400 МПа), високим відносним і залишковим подовженням при розриві, причому залишкове подовження оборотно і повністю зникає при температурі плавлення кристалів.
М'які пластики - м'які і еластичні матеріали з низьким модулем пружності (не вище 20 МПа), високим відносним подовженням і малим залишковим подовженням, причому оборотна деформація зникає при нормальній температурі з уповільненою швидкістю.
Еластики - м'які і еластичні матеріали з низьким модулем пружності (нижче 20 МПа), піддаються значних деформацій при розтягуванні, причому вся деформація або більша її частина зникає при нормальній температурі з великою швидкістю (практично миттєво).
За будовою полімерної ланцюга розрізняють пластмаси:
карбо-ланцюгові (ланцюг складається тільки з атомів вуглецю) і
гетероцепні (до складу ланцюга крім вуглецю входять кисень, азот та інші елементи).
За структурою пластмаси ділять на
гомогенні (однорідні) і
Структура пластмас залежить від введення в неї поряд з полімером інших компонентів. Останнє дозволяє ділити пластмаси на ненаповнені, газонаповнені, наповнені і складові *.
Ненаповнені пластмаси складаються з полімеру, іноді з барвника, пластифікатора і стабілізатора.
У газонаповнені крім зазначених матеріалів входять також повітря або інший газ шляхом використання добавок газообразующих або воздухововлекающих речовин. У більшості випадків для виготовлення пластмасових будівельних матеріалів і виробів використовують наповнені пластмаси, що складаються з полімеру і наповнювача.
Наповнювачі бувають порошкоподібні, волокнисті і шаруваті.
Порошкоподібні наповнювачі - кварцовий борошно, крейда, барит, тальк - і органічні (деревна мука) надають пластмасам цінні властивості (теплостійкість, кислотостійкість і т. Д.), А також підвищують твердість, збільшують довговічність, знижуючи вартість.
Волокнисті наповнювачі - азбестове, деревна і скляне волокно - широко використовують у виробництві пластмас; вони підвищують міцність і знижують \ крихкість, підвищують теплостійкість і ударну в'язкість пластмас.
Шаруваті наповнювачі - папір, бавовняна і скляна тканини, азбестовий картон, деревне шпон та інші - надають високу міцність пластмас.
Наприклад, азбестовий картон надає пластмасі не тільки високу міцність, але і теплостійкість і кислотостійкість. Наповнювачі набагато дешевше полімерів. Тому чим більше введено наповнювача, тим дешевше виріб з пластичних мас.
Поряд з наповнювачами в пластмаси вводять пластифікатори, барвники, мастила, каталізатори та інші речовини. Для виготовлення пористих пластичних мас використовують порообразователи.
Пластифікатори застосовують для додання пластмасі біль ший пластичності при нормальній температурі, полегшують пере работку їх, знижуючи температуру переходу полімеру в вязкоте кучее стан (наприклад, гліцерин, діокрілфталат). Кіль кість пластифікатора в пластмасі може досягати 30. 50% про маси полімеру. Вони д.б.н. хімічно інертними, мало летючими і нетоксичними речовинами.
У виробництві полімерів і пластмас застосовують: стабілізатори та загусники; перші стабілізатори - сприяють збереженню властивостей пластмас у часі
Смоли - скорочують час затвердіння пластмас, що важливо в технології виробництва виробів.
Барвники застосовують для додання пластмасам певного кольору. Вони повинні бути стійкими в часі, не повинні вицвітати під дією світла і т. Д. В якості барвників використовують як органічні (нігрозин, пігмент жовтий, хри-зоідін і ін.), Так і мінеральні пігменти (охра, мумія, сурик, білила , оксид хрому, ультрамарин і ін.).
Каталізатори вводять для скорочення часу затвердіння пластмас, наприклад для фенолоформальдегідних полімеру прискорювачем є вапно і уротропін.
Змащувальні матеріали застосовують для запобігання прилипання пластмас до форм, в яких виготовляють вироби. Як мастила використовують стеарин, олеїнову кислоту та ін.
По відношенню до нагрівання пластмаси ділять на
Термопластичні матеріали (поліетилен, полівінілхлорид, полістирол і ін.) При нагріванні розм'якшуються і набувають пластичність, а при охолодженні тверднуть. З цих матеріалів можна відливати, витягати і штампувати різні вироби. Недоліком цих пластмас є незначна міцність і теплостійкість.
Термореактивні матеріали (реактопласти) при нагріванні переходять в неплавкое, нерозчинний твердий стан і безповоротно втрачають властивості плавитися. Ці матеріали мають підвищену теплостійкість. До них відносяться амінопласти і пластмаси на основі поліефірних і епоксидних смол.
Властивості будівельних пластмас
До позитивних властивостей пластмас відноситься їх мала густина. від 10. 20 кг / м3 до 2 200 кг / м3 у пористих пластмас. В середньому пластмаси в 6 разів легше стали і в 2,5 рази - алюмінію. Поряд з високою механічною міцністю це забезпечує пластмасам дуже високу питому міцність (коефіцієнт конструктивної якості).
Характерна особливість пластмас полягає в тому, що поряд з високою міцністю при стисканні вони мають ще більш високу міцність при розтягуванні і вигині. Так, межа міцності склопластиків, МПа, доходить при стисненні до 350, а межа міцності при вигині - до 550; для деревно-шаруватих пластиків - відповідно 150 і 280 МПа.
Пластмаси мають низьку теплопровідність. високу водостійкість і водонепроникність, універсальну хімічну стійкість, високі електроізоляційні властивості, гігієнічність і декоративність, малу стиранність і т.д.
Пластмаси здатні забарвлюватися в різні кольори; деякі з них прозорі. Технологічність пластмас полягає як у відносній простоті виготовлення матеріалів і виробів, так і у високому ступені готовності виробів, що вимагають на будівництві тільки монтажу. Пластмаси легко обробляються (ріжуться, свердляться, пиляються і т.д.), добре зварюються і склеюються як між собою, так і з іншими матеріалами (металом, деревом і ін.). Крім того, для виробництва пластмас у нас в країні є велика сировинна база.
Поряд з позитивними властивостями пластмаси мають ряд суттєвих недоліків.
До негативних властивостей пластмас насамперед відноситься низька теплостійкість. більшість пластмас мають граничну температуру застосування 100. 150 ° С, а деякі починають розм'якшуватися вже при 60. 80 ° С. При подальшому підвищенні температури більшість пластмас горить.
При тривалій дії напружень пластмасі властива необоротна деформація - повзучості, яка різко зростає з підвищенням температури. Поверхнева твердість пластмас досить низька. Значним недоліком є висока теплове розширення пластмас - у багато разів більше, ніж у металів, бетону, скла, а також схильність до старіння.
Більшість пластмас відноситься до горючих матеріалів. т. е. здатним до самостійного горіння та тління після видалення джерела вогню протягом більше 1 хв з втратою маси більше 20%. Матеріали, які не горять при нагріванні до температури 750 ° С, мають втрату маси після випробування менше 10% і не виділяють горючих газів в кількості, достатній для їх займання, вважають вогнетривкими. Вогнетривкі матеріали: фторопласти, матеріали зперхлорвініла.
Для полімерних матеріалів, що застосовуються для внутрішнього облицювання стін, стель, покриття підлог, особливо важливі токсикологічні та гігієнічні характеристики пластмас.
До токсичних можна віднести пластмаси. виділяють токсичні речовини вище нормативних значень. До токсичних речовин, які можуть виділятися з пластмас, наприклад, в результаті незавершеності хімічних процесів одержання полімерів, відносяться ацетон, бензол, фенол, фурфурол, хлор, винилацетат і ін. Навіть невеликі кількості хімічних речовин, що виділяються з полімерних матеріалів, можуть викликати порушення в стані організму людини. Найбільш частими причинами алергічних дерматитів і екзем є формальдегідні, епоксидні, поліефірні смоли.
Джерелом формальдегіду в приміщенні можуть служити деревно-стружкові плити, полімерні матеріали для підлог, внутрішнього оздоблення стін, декоративні шаруваті пластики та ін. Формальдегід (2-й клас небезпеки) володіє хронічною токсичністю, негативно впливає на спадковість, дихальні шляхи, очі, шкірний покрив , репродуктивні органи. Залежно від матеріалу інтенсивність виділення формальдегіду з часом може зменшуватися або збільшуватися (матеріали із захисним шаром у міру старіння і розтріскування збільшують виділення формальдегіду, а без захисного шару зменшують). Інтенсивність виділення летючих речовин залежить також від температури, вологості, повітрообміну.
Феноли можуть виділяти ДСП, лінолеум, мастики, шпаклівка; стирол - оздоблювальні матеріали на основі полістиролу; бензол - мастики, клеї, лінолеум; ацетон - лаки, фарби, клеї, шпаклівки, мастики; толуол - лаки, фарби, клеї, мастики, лінолеум та інші оздоблювальні матеріали тощо і т.п.
Надзвичайно токсичними можуть бути речовини, що виділяються при горінні пластмас. Так, при горінні полівінілхлориду утворюється діоксин - сильна отрута, незначна доза якого здатна вбити людину. Він в тисячу разів більш токсична відомого отрути стрихніну. Діоксин надає найнебезпечніше вплив на імунну та ендокринну системи організму, викликає утворення пухлин і впливає на репродуктивні функції. Дія діоксинів проявляється при незначних концентраціях. Так, в нашій країні прийнята допустима добова доза (ДСД) - 10 пкг / кг маси тіла в день (пикограмм - це одна трильйонна частка грама).
Пластмас у цілому можна віднести до довговічним матеріалами за умови правильно обраної технології їх виготовлення та відповідності умов експлуатації їх властивостями. Необхідність ремонту і заміни полімерних матеріалів виникає через старіння сполучної, підвищеного стирання, зміни лінійних розмірів, втрати декоративних властивостей. На довговічність пластмас негативно впливають процеси, що сприяють проникненню вологи і агресивних речовин через плівку полімеру до наповнювача.
Будівельні пластмаси, що застосовуються для обробки будівель і споруд, можуть бути
оздоблювальними - виконувати роль декоративного покриття конструкції, яке захищає її від зовнішніх впливів, або
конструкційно-оздоблювальними. виконувати не тільки захисно-декоративні функції, але і сприймати певні механічні навантаження.
Синтетичні облицювальні матеріали великогабаритних розмірів дозволяють приховати або декорувати інженерні комунікації - припливно-витяжну вентиляцію, електричні і слабкострумові розводки, спеціальні технічні пристрої, створити необхідний акустичний, вентиляційний або світловий режим приміщення. Оздоблювальні елементи на заданих ділянках стін в приміщеннях можуть поглинати або відбивати звук, декорувати джерела світла і звуку, служити світлопрозорими або светорассеивающими екранами, або навпаки - концентрувати звук і світло.