Пластмаси, як матеріал для будівельних конструкцій. Основні види конструкційних пластмас і області їх застосування

Пластичними масами (або пластмасами) називають матеріали, які в якості основного компонента містять синтетичний полімер.

Полімери - це високомолекулярні сполуки, що складаються з гігантських молекул лінійної, розгалуженої або тривимірної сітчастої структури (просторові гратки).

У більшості випадків ці молекули містять структурні елементарні ланки (групи атомів), які багаторазово повторюються і з'єднані силами хімічних зв'язків.

Отримують полімери з вихідних низькомолекулярних органічних речовин (мономерів), окремі молекули яких завдяки подвійним або потрійним зв'язкам здатні з'єднуватися між собою з утворенням багаторазово збільшеної молекулярної маси, тобто полімеру.

Назва полімеру утворюється зазвичай від назви того мономеру, з якого він був отриманий. Так, наприклад, поліетилен отримують з етилену, полівінілхлорид-з вінілхлориду, полістирол-з стиролу і т.д.

Іноді назва полімеру утворюється в залежності від виду реакційно-хімічних груп, що з'єднують молекули мономерів - поліаміди, поліефіри і т.д.

В основі технологій синтезу високомолекулярних сполук лежать два основні методи отримання полімерів - полімеризація і поліконденсація, що розрізняються як за механізмом реакції, так і за будовою створених полімерів.

Полімеризація - це ланцюговий процес з'єднання великого числа молекул одної речовини в одну велику макромолекулу. Цей процес протікає зазвичай при певній температурі і тиску без виділення будь-яких низькомолекулярних речовин. При полімеризації хімічний склад полімеру відповідає хімічному складу вихідного мономеру.

Поліконденсація - це хімічний процес отримання полімерів з мономерів різних вихідних речовин, що супроводжується виділенням побічних продуктів (води, спирту та ін).

Поліконденсацією отримують фенолоформальдегідні, сечовиноформальдегідні смоли, поліаміди, поліефіри та інші полімери.

Крім процесів полімеризації і поліконденсації, застосовують ще досить перспективний процес співполімеризації, який полягає в сумісній полімеризації двох або більше різних за хімічним складом мономерів; такі реакції в результаті дають сополімери, які володіють новими властивостями, що відрізняються від властивостей полімерів на основі кожного вихідного мономеру. Встановлено, що сополімери володіють більш цінними властивостями, ніж полімери, отримані з тих же мономерів. Підбором мономерів з різними властивостями можна широко змінювати фізико-механічні властивості полімеру.

Найчастіше полімери знаходяться в аморфному склоподібного стані і носять назви синтетичних смол (фенолоформальдегідні, сечовиноформальдегідні, поліефірні та ін.) Деякі полімери, однак, мають здатність до кристалізації і не є смолами (наприклад, нейлон, целюлоза та її похідні).

Синтетичні смоли в залежності від впливу на них температури діляться на дві групи:

Термопластичні (оборотні) смоли при нагріванні розм'якшуються і стають пластичними, а при охоложденні знову тверднуть. Такий процес може повторюватися, не вносячи зміни в хімічні властивості смоли. До термопластичних смол відноситься поліетилен, полістирол, поліамід, поліорітан і ряд інших.

Термореактивні (незворотні) смоли, будучи відформовані в процесі виготовлення, переходять у неплавкий нерозчинний стан і знову формуватися вже не можуть. Інакше кажучи, термореактивні смоли переходять з в'язко-текучого в твердий стан тільки один раз.

До таких матеріалів відноситься фенолоформальдегідні, поліефірні, епоксидні смоли та інші.

Пластмаси переважно представляють багатокомпонентні суміші.

Компонентами пластмас являються:

1. Вяжучі речовини - це основний (а іноді і єдиний) компонент пластмас.

Зазвичай вяжучим є синтетичні смоли, хоча можуть використовуватися й вяжучі природні речовини, наприклад, ефіри целюлози, природні смоли.

2. Наповнювачі - компоненти, що вводяться у пластмаси з метою поліпшення їх механічних і технологічних властивостей - підвищення теплостійкості, зниження вартості. Наповнювачі бувають неорганічного й органічного походження і вводяться в матеріал у вигляді порошків, волокон або аркушів (деревне борошно, цемент, скляні та азбестові волокна, папір, бавовняні і скляні тканини і т.д)

3. Модифікуючі добавки. При формуванні полімеру (вяжучого) застосовуються обов'язкові добавки для твердіння. Крім цього можуть застосовуватися прискорювачі (речовини, що прискорюють затвердіння), каталізатори (речовини, що не беруть участі в твердінні, але присутність яких необхідна для протікання процесу затвердіння), пластифікатори (речовини, що зменшують крихкість готового матеріалу), інгібітори (речовини, що уповільнюють процес затвердіння) та інші добавки.

4. Барвники. Забарвлення пластмас здійснюється шляхом введення барвників у масу матеріалу. Потрібнийрисунок і колір можуть бути так само отримані, якщо вони попередньо нанесені на зовнішній шар листового наповнювача (папір, тканина).

5. Пороутворювачі - це добавки, що застосовуються для отримання газонаповнених матеріалів-пінопластів.