Пластмассы на основе термопластичных полимеров

Наиболее распространенными строительными пластмассами на основе термопластичных полимеров являются поливинилхлоридные, полистирольные и полиэтиленовые пластмассы.

Поливинилхлорид получают полимеризацией винилхлорида – СН₂=СНС1. Винилхлорид в нормальных условиях представляет собой газообразное бесцветное вещество, переходящее в жидкость при температуре -13,9 °С, плотность его – 0,97 г/см³. Винилхлорид получают из ацетилена присоединением хлористого водорода:

СН =СН + НС1 → СН₂=СНС1.

В качестве катализатора применяют хлорную ртуть. Поливинилхлорид представляет собой белый термопластичный негорючий порошок аморфного строения. При нормальной температуре он безвреден, а при температуре разложения 140 °С выделяет хлор-органические соединения, оксид углерода, хлористый водород. Плотность поливинилхлорида – 1400 кг/м³. Поливинилхлорид устойчив к действию кислот, щелочей, минеральных масел, к окислению, старению. Растворим в дихлорэтане. Недостатком поливинилхлорида является малая устойчивость к действию тепла и света. Рекомендуется использовать при температуре ниже +60 °С. Ему присуща также хладо-текучесть под влиянием длительно действующей нагрузки.

Переработку поливинилхлорида производят при температуре 140…180 °С в присутствии термостабилизаторов: свинцовых белил 2РвСО₃ х Рв(ОН)₂, свинцового сурика Рв₃О₄, соды Na₂CO₃, стеаратов, меламина. В качестве пластификаторов используют эфиры фталевых кислот.

На основе поливинилхлорида изготавливают виниловый сайдинг, виниловые обои, облицовочный листовой вспененный поливинилхлорид, разные виды линолеума: на тканевой основе и безосновный, одно- и многослойный, на пористой и теплозвукоизолирующей основе.

Поливинилхлоридный линолеум обладает высокой прочностью и истираемостью, низкой теплопроводностью, гигиеничен, малотеплопроводен, мало подвержен гниению. При выработке линолеума в линолеумную массу вводят пластификаторы: дибутилфталат, диоктилфталат. Для повышения прочности и снижения расхода связующего используют минеральные наполнители: тальк, асбест, барит, каолинит. В качестве пигментов используют природные вещества: мумию, сурик железный. Применяют также добавки - разбавители: олифу, хлорпарафин, веретенное масло.

Безосновный линолеум может производиться вальцово-каландровым способом. Однослойный линолеум производят из линолеумной массы, приготавливаемой в роторном смесителе. Под давлением поршня 0,3…0,4 МПа в смесителе производят пластикацию массы. Затем по ленточному конвейеру масса подается на первую пару вальцов. Здесь масса приобретает форму полотна толщиной 15…20 мм. Затем полотно поступает на вторую пару вальцов и вальцуется до толщины 1,7…2,4 мм. Полученное полотно разрезается на полосы и подается на четырехвалковый каландр с z-образным расположением обогреваемых валков с температурой 160…180 °С. Здесь происходит калибровка и формирование линолеумного полотна при скорости 6…9 м/мин. После этого линолеум поступает в холодильник и охлаждается до 40 °С, а далее поступает на обрезку и намотку.

Производство многослойного линолеума состоит в изготовлении отдельных слоев и соединении их на дублирующем барабанном прессе. Состав слоев линолеума приведен в табл.12. Верхний слой линолеума содержит больше полимера.

Соединение обеспечивается за счет температуры 170 °С и повышенного давления между барабаном и обрезиненной металлической сеткой. Затем линолеум охлаждается на холодильном барабане и сматывается в рулон.

Полистирол получают полимеризацией стирола С₆Н₅СН=СН₂. Стирол – непредельное ароматическое соединение, бесцветная жидкость с едким запахом и плотностью 0,906 г/см³. Содержит альдегиды и кетоны. Температура кипения 145 °С, замерзания -31 °С. Легко смеши-вается с органическими растворителями. Стирол получают каталитическим способом, в присутствии хлористого алюминия, дегидрированием этилбензола (С₆Н₅-СН₂-СН₃).

Полистирол представляет собой прочный прозрачный материал с плотностью 1,04…1,06 г/см³ и теплостойкостью 75…85 °С. Полистирол бесцветен, лишен запаха. Недостатками полистирола являются горючесть, низкая теплостойкость, повышенная хрупкость, плохая устойчивость к органическим растворителям. В строительной технике полистирол применяют для производства бисерного и экструзионного пенополистирола, используемогомого как теплоизоляционный и облицовочный материал.

Пенополистирол марок ПС-1, ПС-4 имеет замкнутую ячеистую структуру. Он морозо-, водо-, биостоек, обладает незначительной паро-проницаемостью. ПС-1 получают из 100 в.ч. полистирола и 2-5 в.ч. по-рофора ЧХЗ-57. Компоненты смешивают в шаровых мельницах за 24 ч. Просеивают на ситах и прессуют при температуре 140…170 °С и удельном давлении 15,0…20,0 МПа. Отпрессованные заготовки вспенивают в гидравлических формовочных камерах при температуре 100…105 °С. Образуются изделия в виде плит.

Пенополистирол бисерный ПСБ представляет собой тонкоячеистые сферические гранулы, спекшиеся друг с другом. Объем пустот достигает 97 %. Изделия имеют плотность 15…35 кг/м³. Водопоглощение за 24 часа по объему от 5 до 2 %. Он химически и биологически стоек, за исключением концентрированной азотной кислоты, дизтоплива, бензола, керосина. Применяется для изготовления панелей, утепления конструкций. Сырье – суспензионный бисерный полистирол.

Сущность процесса производства пенополистирола состоит в том, что полистирол при нагреве до 80 °С переходит из стеклообразного состояния в вязкотекучее, а изопентан, входящий в состав гранул бисерного полистирола в количестве 5 %, вскипает при температуре 28 °С и давлением паров вспенивает гранулы. Получение изделий из гранул связано со способностью гранул свариваться друг с другом в присутствии воды при 90…100 °С.

Технология получения изделий из бисерного полистирола включает предварительное вспенивание гранул, сушку, выдержку, вторичное вспенивание при формовании изделий, охлаждение и резку блоков.

В настоящее время получила распространение технология производства пенополистирола по экструзионной технологии. Материал styroform – экструзионный пенополистирол и его аналог эксол имеют исключительно равномерную мелкую замкнутую пористость, повышающую строительно-технические свойства пенополистирола. Из экструзионного пенополистирола изготавливают потолочные облицовочные плитки, бордюр.

Полиэтилен (СН₂=СН₂) – продукт полимеризации этилена. Этилен – газ, сгущающийся в жидкость при – 103,7 °С. Почти не растворим в воде. Высокомолекулярный полиэтилен – желто-белое роговидное, пластичное, легкое, морозостойкое вещество. Концентрированные кислоты, включая фтористоводородную, а также щелочи, не разрушают его.

Благодаря сочетанию многих ценных свойств диапазон областей применения полиэтилена очень широк: гидро-, тепло-, звукоизоляция, водостойкая облицовка. В последнее время в практике строительства получили распространение новые материалы на основе полиэтилена: рулонный пористый полиэтилен – изолон, кровельная полимер-песчаная черепица, а также листовой облицовочный тропикостойкий материал с облицовкой из алюминиевой фольги – рейнбонд, дибонд. Для производства материалов на основе полиэтилена применяют методы литья и экструзии.