16. Полиимид. Специфическое семейство материалов, которые могут применяться при температурах от 150° С до 400° С. Образцы материалов не подверглись изменениям после пребывания в течение 12 мес. в воздухе, нагретом до 275° С. Они нерастворимы во всех известных растворителях и неплавки при обычных температурах переработки, поэтому не могут формоваться в изделия при помощи любых стандартных методов. Однако недавно были разработаны методы производства пресс-издейлий больших размеров. Цена материала ставит его в настоящее время вне досягаемости строительной промышленности, но он широко используется в космической технике.
17. Полиэтилен терефталат. Методом экструзии перерабатывается в волокно, пленку, ленты; прозрачен, как стекло, имеет очень высокую точку плавления. Остаточные напряжения в пленочных материалах могут быть уменьшены посредством нагревания (пленки пригодны для упаковки и т.п.). При дальнейшей обработке пленка приобретает феноменальные свойства прочности и стабильности. Применяется для производства метеорологических воздушных шаров. Металлизированная пленка применяется в воздушных шарах для исследования стратосферы и для изготовления легких зеркал. Непрозрачная пленка с мелкой фактурой поверхности используется в качестве чертежного материала.
Наиболее известные термореактивные материалы
1. Фенолформальдегид или фенольная смола. Самая дешевая из термореактивных материалов фенольная смола применяется в сочетании с бумагой в качестве основы декоративных бумажно-слоистых пластиков, таких, как «Формика» и «Варирайт», в качестве водостойкого клея для дерева; в сочетании с древесной мукой, асбестом или хлопковыми очесами — для производства электроизоляционных материалов и для целого ряда строительных изделий, например сиденья унитазов. Цветовой диапазон ограничен коричневым и черным цветами (более светлые тона подвержены воздействию ультрафиолетовых лучей). Материал отличается стойкостью к высоким температурам — носовой конус ракеты из модифицированного фенолформальдегида успешно выдерживает температуру входа в атмосферу. Фенолформальдегид обычно обрабатывается методами прямого или литьевого прессования, а также при помощи механической обработки.
2. Мочевиноформальдегид или мочевина. Вязкий материал с неограниченным цветовым диапазоном, применяется для изготовления чашек, бокалов и электрической арматуры. Мочевина служит основой целого ряда жаростойких эмалей, используемых для покрытия кухонной посуды, холодильников и пр., а в качестве клея и связующего находит применение в производстве фанеры и древесностружечных плит.
Переработка материала осуществляется методами пресс-формования, реже — литья под давлением.
3. Меламиноформальдегид или меламин состоит в близком родстве с мочевиной. У него в основном такие же свойства, но при формовании он требует более высоких температур. Материал тверже, прочнее и более стоек к пятнообразованию. Невоспламеняемый и нетоксичный меламин широко используется в качестве лицевого покрытия декоративных бумажно-слоистых пластиков, а также применяется для производства домашней посуды.
4. Эпоксидныесмолы (эпоксиды) являются очень разносторонними материалами, которые в отличие от трех предыдущих не требуют прессования под высоким давлением. Эпоксиды обладают хорошей адгезией, отличными механическими и электроизоляционными свойствами.
Они находят широкое применение в производстве красок и других кроющих средств, а также в устройстве очень тонких самовыравнивающихся мастичных покрытий полов, обладающих декоративными свойствами и высокой износостойкостью. Однако основное применение они находят в производстве клеев, сварочных и стыковых соединений. Наполненные металлом эпоксиды выдерживают температуру до 200° С, и на них можно наносить покрытия методом гальваностегии.
5. Полиэфирные смолы, так же как и эпоксиды, можно перерабатывать при низком давлении. Они обладают хорошими электрическими и механическим свойствами, химически стойки, имеют широкий цветовой диапазон. В то же время они значительно дешевле, проще и податливее в обработке, чем эпоксиды. Полиэфирные стеклопластики применяются в производстве труб, мебели, оболочек и других элементов строительных конструкций.
Силиконовые пластмассы
Отличительной особенностью этих пластмасс является то, что в основе их молекулярных цепей лежит не атом углерода, а кремний. Поэтому их никак нельзя отнести к органическим материалам, они являются первыми представителями группы новых искусственных неорганических материалов.
Силиконовые пластмассы могут быть термопластичными или термореактивными в зависимости от типа боковых связей, а продукты из них включают масла и твердые термопластичные материалы, каучуки и термореактивные смолы. Комбинация кремния и кислорода, являющаяся основой силиконовых материалов, очень устойчива, и поэтому силиконовые пластмассы способны выдерживать тяжелые температурные условия, ультрафиолетовое и инфракрасное облучения. В основном силиконовые пластические материалы применяются в производстве слоистых пластиков низкого давления, армированных стекловолокном,которое выдерживает температуру свыше +250°С.
| Таблица 4. Типичные свойства ячеистых пластмасс, применяемых в строительстве |
|---|
В строительстве используются также гидрофобные свойства этих материалов для гидроизоляции конструкций зданий.
В настоящее время силиконовые пластмассы не могут найти широкого применения, так как они дорого стоят, но со временем их непрерывное развитие должно привести к решению актуальной проблемы огнестойкости пластмассовых конструкций.
Сшивание (образование сетчатой структуры) при помощи радиации
Создание полимерных материалов привело к производству специализированных соединений, которые обладают смешанными характеристиками и свойствами термопластичных и термореактивных материалов.
В последние несколько лет появилась возможность образования сетчатой структуры отдельных термопластичных материалов при помощи ядерного излучения. Этот метод дает возможность удалить отдельные атомы и образовать свободные связи, которые могут соединиться с подобными же свободными связями соседних цепей, превращая таким образом термопластичный материал в термореактивный. В результате у полиэтилена, например, увеличивается жесткость и температурная стойкость. Однако эта техника применима не ко всем термопластам. В некоторых случаях результатом удаления основных составляющих цепи может стать заметная потеря прочности.
Армированные термопласты
Армированные термореактивные материалы хорошо известны проектировщикам, но армированные термопласты до сих пор еще мало применялись в строительстве. В результате армирования любого полимерного материала происходит увеличение его жесткости, ударной прочности, прочности на разрыв, а также регулируется изменение материала под воздействием тепла. Это как раз те факторы, которые ограничивают применение термопластов в строительстве. Единственной причиной ограниченного проникновения армированных термопластов на строительный рынок является недостаточная разработка этих материалов производителями пластмасс.
Тем не менее нейлон, армированный стекловолокном, экспериментально применяется для производства кузовов автомобилей методом литья под давлением, а поликарбонат, армированный стекловолокном, — для производства этим же методом оконных рам. Поливинилхлорид, армированный асбестовым волокном, в ограниченном количестве применяется для производства материалов наружной и внутренней облицовки зданий.
| Таблица 5. Свойства армированных полимерных материалов |
|---|
Армированные термореактивные материалы
Теоретически любую полимерную смолу можно армировать любым волокнистым материалом для увеличения ее жесткости, прочности на разрыв и стабильности размеров. На деле же многие возможные сочетания неосуществимы по причинам высокой стоимости или же трудностей смешивания и формования.
Тем не менее из приведенной выше табл. 5 видно, что диапазон пригодных к использованию армированных полимерных материалов значительно шире, чем можно предположить.
Пенопласты
Из очень многих полимерных материалов могут быть получены пены низкой плотности с хорошими теплоизоляционными свойствами; некоторые из них обладают высоким соотношением прочности и массы и могут быть паро- и влагонепроницаемы.
Пенополиуретан и пенополистирол являются основными пенопластами, применяемыми в строительстве в качестве звуко- и теплоизоляционных материалов и сердцевины сэндвич-панелей.
Пенопласты могут быть получены из отобранных полимеров со свойствами, колеблющимися от очень высокой эластичности до исключительной жесткости, и могут иметь структуру с открытыми или закрытыми порами. (При структуре с открытыми порами полые пространства сообщаются друг с другом, материал может «дышать» и, следовательно, впитывать и проводить влагу. При структуре с закрытыми порами полые пространства разъединены, и материал становится непроницаемым.) 1
1 Широко распространена классификация газонаполненных пластмасс в зависимости от структуры ячеек — на пенопласты (материалы с замкнутой структурой ячеек) и поропласты (пронизанных системой сообщающихся открытых каналов-пор). Однако такое деление весьма условно, поскольку во многих пенопластах значительная часть ячеек соединена. Более правильно проводить классификацию ячеистых пластмасс в зависимости от способа пено(поро)образования. К пенопластам по этой классификации относятся материалы, полученные отверждением предварительно вспененной жидкой или вязкопластичной композиции. Поропласты могут быть получены, например, путем вымывания растворимого наполнителя из монолитной полимерной массы