Стеклянная ватапредставляет собой материал, состоящий из тонких (5–6 мкм) гибких нитей. Она обладает высокой прочностью на разрыв, химической стойкостью, низкой звуко– и теплопроводностью. Стеклянную вату получают способом механического вытягивания, центробежным и дутьевым (газоструйным) способами.
Стеклянную массуиспользуют в качестве тепло– и звукоизоляционного материала в промышленности и строительстве. Она эластична, устойчива к температурным изменениям, химически стойка, не поддается гниению и горению. Стеклянную массу можно применять в качестве наполнителя(вместо асбеста) при изготовлении асбоцементных изделий, а также в качестве тонкого заполнителядля штукатурных и отделочных растворов. Ее используют для изготовления антикоррозионных стекломатовна фенольной смоле. Стекломаты обладают высокими диэлектрическими свойствами, стойки против коррозии в агрессивных химических средах. Стекломаты выпускают в виде рулонного материала и используют для изоляции газовых и водяных трубопроводов.
Пеностеклои газостеклополучают путем вспучивания расплава размолотого стекла, смешанного с веществом (известняком, углем), которое при температуре 750–850°C способно выделять газ. Пеностекло является хорошим тепло– и звукоизоляционным материалом, обладает малой плотностью и низким коэффициентом теплопроводности. Водопоглощение пеностекла не более 2%, предел прочности при сжатии – 4,0–6,5 МПа, а при изгибе – 0,5—
3,5 МПа. Пеностекло применяют для теплоизоляции тепловых и холодильных установок, звукоизоляции общественных и коммунально-бытовых помещений и т.д.
Материалы и изделия из полимеров
Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения – полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму. Главными компонентами пластмасс являются: связующее вещество – полимер, наполнители в виде органических или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов, пластификаторы, стабилизаторы, отвердители и красители.
Классификация пластмасс
В основу классификации пластмасс положены их физико-механические свойства, структура и отношение к нагреванию. По физико-механическим свойствам все пластмассы разделяют на пластики и эластики.
Пластикибывают жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие пластики —твердые упругие материалы аморфной структуры с высоким модулем упругости (свыше 1000 МПа) и малым удлинением при разрыве, сохраняющие свою форму при внешних напряжениях в условиях нормальной или повышенной температуры. Полужесткие пластики– твердые упругие материалы кристаллической структуры со средним модулем упругости (выше 400 МПа), высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве, причем остаточное удлинение обратимо и полностью исчезает при температуре плавления кристаллов. Мягкие пластики —мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (не выше 20 МПа), высоким относительным удлинением и малым остаточным удлинением, причем обратимая деформация исчезает при нормальной температуре с замедленной скоростью.
Эластики —мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (ниже 20 МПа), поддающиеся значительным деформациям при растяжении, причем вся деформация или большая ее часть исчезает при нормальной температуре с большой скоростью (практически мгновенно).
По строению полимерной цепиразличают пластмассы карбо-цепные(цепь состоит только из атомов углерода) и гетероцепные(в состав цепи кроме углерода входят кислород, азот и другие элементы).
По структурепластмассы делят на гомогенные(однородные) и гетерогенные(неоднородные). Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов. По этому показателю пластмассы делят на ненаполненные, газонаполненные, наполненные и составные. Ненаполненные пластмассысостоят из полимера, иногда из красителя, пластификатора и стабилизатора. В газонаполненные, кроме указанных материалов, вводят также воздух или другой газ путем использования добавок газообразующих или воздухововлекающих веществ.
В большинстве случаев для изготовления пластмассовых строительных материалов и изделий используют наполненные пластмассы,состоящие из полимера и наполнителя. Наполнители бывают порошкообразные, волокнистые и слоистые. Порошкообразные наполнители – кварцевая мука, мел, барит, тальк – и органические – древесная мука придают пластмассам ценные свойства (теплостойкость, кислотостойкость и т.д.), а также повышают твердость, увеличивают долговечность, снижая стоимость. Волокнистые наполнители – асбестовое, древесное и стеклянное волокно – широко используют в производстве пластмасс; они повышают прочность и снижают хрупкость, улучшают теплостойкость и ударную вязкость пластмасс. Слоистые наполнители – бумага, хлопчатобумажная и стеклянная ткани, асбестовый картон, древесный шпон и другие – придают высокую прочность пластмассам. Например, асбестовый картон придает пластмассе не только высокую прочность, но и тепло-и кислотостойкость. Наполнители намного дешевле полимеров, поэтому чем больше введено наполнителя, тем дешевле изделие.
Наряду с наполнителями в пластмассы вводят пластификаторы, красители, смазки, катализаторы и другие вещества. Для изготовления пористых пластических масс используют порообразователи.
Пластификаторы применяют для придания пластмассе большей пластичности при нормальной температуре, они облегчают переработку пластмасс, снижая температуру перехода полимера в вязкотекучее состояние (например, глицерин, диокрилфталат). Количество пластификаторов в пластмассе может достигать 30–50% от массы полимера. Они должны быть химически инертными, мало летучими и нетоксичными.
В производстве полимеров и пластмасс применяют стабилизаторы и отвердители; первые способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, а вторые сокращают время отвердения пластмасс, что важно в технологии производства изделий. Красители используют для придания пластмассам определенного цвета. Они должны быть стойкими во времени, не должны выцветать под действием света и т.д. В качестве красителей применяют как органические (нигрозин, пигмент желтый, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты (охра, мумия, сурик, белила, оксид хрома, ультрамарин и др.).
Смазывающие материалы применяют для предотвращения прилипания пластмасс к формам, в которых изготовляют изделия. В качестве смазки используют стеарин, олеиновую кислоту и др.
По отношению к нагреваниюпластмассы делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичные материалы(полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.) при нагревании размягчаются и приобретают пластичность, а при охлаждении отвердевают. Из этих материалов можно отливать, вытягивать и штамповать различные изделия. Недостатком этих пластмасс являются незначительная прочность и теплостойкость. Термореактивные материалы(реактопласты) при нагревании переходят в неплавкое, нерастворимое твердое состояние и безвозвратно утрачивают свойства плавиться. Эти материалы обладают повышенной теплостойкостью. К реактопластам относятся аминопласты и пластмассы на основе полиэфирных и эпоксидных смол.
Полимеры
В технологии производства строительных пластмасс полимеры, получаемые синтезом из простейших веществ (мономеров), по способу производства подразделяются на два класса: класс А – полимеры, получаемые цепной полимеризацией, класс Б – полимеры, получаемые поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией.
Наиболее распространенными полимерами, применяемыми в производстве строительных материалов, являются: по классу А – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, поливинилацетат, полиакрилаты и кумароноинденовые полимеры; по классу Б – фенолоальдегидные, фенолофор-мальдегидные и резорциноформальдегидные полимеры, полимеры на основе амидо– и аминоформальдегидной поликонденсации, глифталевый полимер, полиуретаны, полиэфирмалеинатные и полиэфиракрилатные полимеры, а также кремнийорганические и эпоксидные полимеры.
Основные свойства пластмасс
Пластмассы обладают рядом очень ценных физико-механических свойств. Плотностьпластмасс колеблется в широких пределах и составляет 10—2200кг/м 3. Пластмассы обладают высокими механическими показателями. Так, пластмассы с порошкообразными и волокнистыми наполнителями имеют предел прочностипри сжатии до 120–200 МПа, а предел прочности при изгибе – до 200 МПа. Прочность пластмасс на растяжение с листообразными наполнителями достигает 150 МПа, а стекловолокнистого анизотропного материала (СВАМ) – 480–950 МПа.
Пластмассы не подвергаются коррозии, они стойки против действия растворов слабых кислот и щелочей, а некоторые пластмассы, например из полиэтилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида, стойки к воздействиюдаже концентрированных растворов кислоти щелочей',их используют при строительстве предприятий химической промышленности, канализационных сетей, для изоляции емкостей.
Пластмассы, как правило, являются плохими проводниками тепла, в связи с чем их широко используют в качестве теплоизоляционных материалов. Пластмассы хорошо окрашиваются в любые цвета и долго сохраняют цвет. Водопоглощениепластмасс очень низкое – у плотных материалов оно не превышает 1%.
Ценным свойством пластмасс является легкость их обработки– возможность придания им разнообразной, даже самой сложной формы различными способами: литьем, прессованием, экструзией (непрерывным выдавливанием пластической массы из экструдера). Большая группа пластмасс позволяет сваривать их между собой и, таким образом, изготовлять сложной формы трубы и различные емкости.