Пластические массы (пластмассы)—материалы, основной составной частью которых являются высокомолекулярные полимерные соединения, — получили свое название по состоянию, в котором находятся полимеры во время формования изделий из них. Пластмассы — относительно новый вид материалов. Только в середине XX в. началось промышленное производство основных видов полимеров — полиэтилена, поливинилхлорида и др. Однако благодаря комплексу ценных свойств (малая плотность при достаточно большой прочности, химическая стойкость, низкая теплопроводность, декоративность) пластмассы прочно заняли свое место в ряду строительных материалов.
Пластмассы характеризуются высокой технологичностью (из них легко получить изделие любой формы, не требующее дополнительной отделки), хорошо склеиваются и свариваются как между собой, так и с другими материалами; не трудоемки в применении.
Наряду с положительными свойствами пластмассы в качестве строительных материалов имеют и существенные недостатки: – низкую теплостойкость; для большинства пластмасс предельная температура применения 100…150 °С, а некоторые начинают размягчаться уже при 60…80 °С. При дальнейшем повышении температуры большинство пластмасс горит; – ползучесть — способность под действием длительных нагрузок даже при нормальной температуре постепенно деформироваться; – склонность к старению: при длительном воздействии солнечных лучей и кислорода воздуха происходит необратимое изменение свойств пластмасс (прочности, эластичности, цвета и т. п.).
Из пластмасс изготовляют отделочные материалы (моющиеся обои, декоративные полимерные пленки, листовые облицовочные пластины, погонажные изделия и т. п.), материалы для устройства полов (линолеум, полимерные плитки, мастичные составы для бесшовных полов), к которым предъявляются специальные требования, например стойкость к истиранию. Особо легкие газонаполненные пластмассы (пенопласты, сотопласты) -—это высокоэффективные теплоизоляционные материалы.
Водостойкость и водонепроницаемость пластмасс в сочетании с эластичностью позволяют использовать их в качестве гидроизоляционных и герметизирующих материалов, а высокая химическая и коррозионная стойкость — в качестве защитных и покровных материалов в промышленном и транспортном строительстве, а также для санитарно-технических целей. Кроме того, на основе полимеров получают высококачественные клеи, лаки, краски и специальные виды бетонов и растворов.
В пластмассы помимо полимера, как правило, входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и некоторые другие специальные добавки.
Полимер — компонент пластмассы, который служит связующим в ней и определяет ее основные свойства.
Наполнители вводят в пластмассы для придания им необходимых свойств и снижения стоимости. Например, использование минеральных наполнителей увеличивает теплостойкость и твердость пластмасс и снижает их горючесть. Наполнители могут придавать пластмассам специальные свойства. Так, воздушные поры в газонаполненных пластмассах делают их идеальными теплоизолято-рами. Графит, введенный в линолеум, придает ему электропроводящие свойства. В качестве наполнителей для пластмасс применяют порошковые вещества (древесную муку, мел, тальк, сажу), волокнистые (стекловолокно, асбест, органические волокна) и листовые (древесный шпон, бумагу, ткани) материалы.
Во многих пластмассах наполнители занимают большую часть объема. Например, полимербетоны, пенопласты на 80…90% (по объему) состоят из наполнителей.
Пластификаторы придают полимерам большую пластичность при нормальной температуре и облегчают переработку пластмасс, снижая температуру размягчения полимера. В качестве пластификаторов используют нелетучие органические жидкости, хорошо совмещающиеся с полимером (например, глицерин, диоктилфталат). Примером пластмассы, содержащей пластификатор, служит поливинилхлоридный линолеум — мягкий и эластичный материал для покрытия полов. В то же время из поливи-нилхлорида без пластификатора изготовляют прочные и жесткие трубы, выдерживающие значительное давление воды.
Стабилизаторы повышают долговечность пластмассовых изделий, предохраняя их от старения.
Красители придают пластмассам определенный цвет. Красителями служат органические и минеральные пигменты.
Широкое распространение в строительстве получают искусственные (синтетические) материалы на основе пластмасс. Основными компонентами пластических масс являются: связующее вещество — полимер, наполнители, пластификаторы, отвердители, красители и стабилизаторы.
Полимеры представляют собой природные и искусственные высокомолекулярные соединения — смолы. Искусственные синтетические полимеры, используемые в производстве строительных материалов, получают в результате переработки на химических предприятиях нефти, природного газа и каменного угля. При этом путем полимеризации (без выделения побочных продуктов) или поликонденсации (с выделением побочных продуктов: воды, газов) из исходных простых молекул (мономеров) получают сложные химические соединения — полимеры: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и смолы: фенолформальдегидные, карбомид-ные, полиамидные и эпоксидные.
Наполнители, используемые при изготовлении пластмасс, разделяют на порошкообразные (молотый кварц, мел, тальк, древесная мука) и слоистые (стеклянная и основная ткани, бумага, древесный шпон). Наполнители придают пластмассам прочность, повышенную ударную вязкость, тепло и кислотостойкость.
Пластификаторы, добавленные в пластмассы в виде дибутил-фталата, хлорпарафина, олеиновой кислоты, улучшают формовочные свойства пластмасс.
Красители вводят в состав пластмасс для придания разнообразной расцветки. Красителями служат охра, сурик, умбра, мумия и другие пигменты.
Отвердители и стабилизаторы ускоряют процесс твердения и повышают долговечность пластических масс.
Пластические массы обладают рядом ценных физико-механических свойств, которые дают им значительные преимущества перед наиболее распространенными строительными материалами.
Положительными свойствами пластмасс являются: широкий диапазон их объемной массы (от 20—30 кг/м3 у пористых до 1800—2200 кг/м3 у плотных пластмасс); значительная прочность (в среднем у плотных пластмасс предел прочности при сжатии равен 1000—1500 кг/см2, при изгибе — 400—600 кг/см2; низкая теплопроводность (особенно у пено- и поропластов); высокая химическая стойкость по отношению к кислотам, солям и органическим растворителям; коррозионная стойкость, высокая износоустойчивость; хорошие оптические свойства (некоторые разновидности пластмасс пропускают в 10 раз больше ультрафиолетовых лучей, чем стекло); легкость технологической обработки, позволяющая придать им способом литья или прессования любую форму; легкость механической обработки (пластмассы можно пилить, строгать, склеивать между собой и с другими материалами); возможность изготовления из пластмасс очень тонких планок; высокие гигиенические свойства (легко очищаются от пыли и загрязнения).
К недостаткам пластмасс следует отнести: низкую температурную стойкость (свыше 200° С теряют свои свойства); большую ползучесть (способность к пластическому течению даже при обычных температурах); высокий коэффициент линейного расширения (в 10 раз больше, чем у стали); способность стареть (потускнение цвета, самопроизвольное хрупкое разрушение) и сгораемость.
Однако, несмотря на эти недостатки, высокими темпами развивается их производство, постоянно улучшается качество и создаются новые виды синтетических строительных материалов, обеспечивающих им дальнейшее, еще более широкое использование Для покрытия полов, внутренней отделки стен и потолков, изготовления строительных конструкций и изделий.