Материалы, применяемые в производстве современных гидроизоляционных, кровельных, герметизирующих материалов

Введение

Гидроизоляционные материалы применяют для защиты строительных конструкций от атмосферных осадков, от проникания агрессивных грунтовых вод, а также для обеспечения водонепроницаемости железобетонных ёмкостей различного назначения. Назначение герметизирующих материалов – герметизация стыков панелей наружных стен, заполнение швов в оконных и дверных проёмах, в деталях и конструкциях из металла, пластмассы, керамики и стекла.

Применение полимерных материалов в качестве гидроизоляции и герметизации позволяет почти совсем исключить мокрые трудоёмкие и опасные процессы, связанные с применением битумов, полностью механизировать эти работы и в значительной степени снизить стоимость гидроизоляционных и кровельных работ. Обладая такими свойствами, как лёгкость, механическая прочность, водонепроницаемость, гнилостойкость, устойчивость к коррозионным воздействиям химических веществ, атмосферной среды, сопротивляемость износу, гидроизоляционные и кровельные полимерные материалы служат надёжной защитой зданий и сооружений.

Полимерные материалы.

Полимерные материалы (пластмассы, композиты, пластики) - это композиции определённого состава, получаемые из мономеров, олигомеров, полимеров с введением при их изготовлении либо в процессе формирования изделия различных компонентов (ингредиентов) для целенаправленного придания свойств как материалу, так и изделию из него. В полимерный материал могут входить одновременно или в различном состоянии: связующее (полимерная матрица), наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, сшивающие агенты (отвердители), структурообразователи, порообразователи, смазки, антипирены, антистатики, антимикробные агенты и другие компоненты, придающие специфические свойства композиции в целом.

Связующее в пластической массе или полимерная матрица в полимерном материале (изделия) удерживает все ингредиенты композиции в форме и размерах, полученных после её переработки. Связующим (полимерной матрицей) могут быть индивидуальные полимеры. Помимо основного компонента связующего - мономера, чаще олигомера, полимера или их сочетания - в него вводят различные органические соединения, изменяющие (модифицирующие) свойства компонентов связующего на стадии изготовления полимерного материала или при его переработке в изделия. Модифицирование проводят либо без химических превращений основного полимера путём изменения условий производства полимерного материала или введением малых количеств неполимерных веществ (структурная модификация), либо в результате химических реакций, как на стадии синтеза (сополимеризация, полимеризационное наполнение и др.), так и путём химических превращений уже синтезированных олигомеров и полимеров (химическая модификация).

Наполнители - это твёрдые, жидкие, газообразные органические и неорганические вещества, вводимые в мономер, олигомер или полимер с целью снижения стоимости изделия с одновременным улучшением эксплуатационных параметров пластических масс, ведущих к расширению областей их применения. Химическая природа, физическое строение и форма наполнителя определяют механические, электрические и химические свойства полимеров, а также их водо-, термо- и теплостойкость. Наполнители в значительной степени влияют и на технологический процесс производства пластической массы, и на способы её переработки в изделия. Наполнители, в зависимости от химической природы и активности поверхности,  разделяют на органические и неорганические, природные и синтетические, активные м неактивные, а в зависимости от формы и структуры - на порошкообразные (дисперсные), волокнистые и листовые. В производстве полимерных композиционных материалов наибольшее применение находят порошкообразные наполнители различных форм: кубической - полевой шпат, кальциты; сферической - искусственные микросферы, стеклосферы; игольчатой - древесная мука, силикат кальция; чешуйчатой - тальк, графит, каолин, гидроокись алюминия; в виде параллелепипеда - полевой шпат, оксиды кремния, бария, сочетание которых между собой может быть самым разнообразным. Из волокнистых наполнителей широкое распространение получили хлопковые очёсы, короткие целлюлозные, асбестовые, стеклянные, а также углеродные, борные, металлические волокна. Из листовых наполнителей применяют бумагу, различные ткани (стеклохлопчатобумажные, боро-, органоткани и др.), ленты, например из металлической фольги.

Пластификаторы - это продукт (вещества), вводимые в мономер, олигомер с целью повышения эластичности и пластичности, а также облегчения диспергирования в композиции сыпучих компонентов, например, порошкообразных наполнителей. Пластификаторы понижают температуру переработки и могут придавать материалу такие свойства, как свето-, термо- и морозостойкость, негорючесть. Известно свыше 500 наименований пластификаторов, применяется около 100. Важнейшими из них являются эфиры алифатических или ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кислоты, эпоксидированные соединения, полиэфиры, хлорированные соединения и др.

Стабилизаторы (антиоксиданты, термо-, светостабилизаторы, противоутомители) - вещества, повышающие устойчивость мономеров, олигомеров или полимеров к действию кислорода, особенно при повышенных температурах в условиях производства, переработки и хранения - эксплуатации полимерных материалов. Различают окрашивающие и неокрашивающие антиоксиданты, среди которых наибольшее применение находят неозон, нонокс, диафен, алкофены и др.

Сшивающие агенты (отвердители, вулканизирующие агенты) - вещества, создающие в полимерной матрице композиционного материала на определённой стадии его производства, чаще всего при изготовлении изделия, химические связи между макромолекулами с целью повышения прочности, тепло- и химстойкости и других свойств. Условно сшивающие агенты разделяют на отвердители для пластических масс и вулканизирующие агенты для каучуков. К отвердителям относят алифатические и ароматические амины, низкомолекулярные полиамиды, ангидриды кислот, полиизоцианаты, гексаметилентетраамин, алкоксисиланы, активные растворители - фурфурол и фуриловый спирт, стирол и др.; к вулканизирующим агентам - серу, органические ди- и полисульфиды, органические перекиси, диамины, производные хинона, алкилфенолоформальдегидные смолы, диизоцианаты, окислы металлов и др.

Структурообразователями называют вещества, вводимые в полимерные материалы для получения полимерной матрицы с определённой структурой. К таким веществам относятся тонкодисперсные порошки окислов, нитридов металлов, карбиды, соли органических кислот, поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в количестве 0,1...1,0% от массы полимера. Выполняя роль центров кристаллизации и (или) понижая поверхностное натяжение на границе фаз, эти добавки способствуют улучшению прочностных, химических и других свойств полимерных материалов.

Смазки (парафины, воска, стеараты) предохраняют от прилипания полимера к поверхностям формирующего оборудования, способствуя диспергированию ингредиентов в материале.

Антистатики (различные группы ПАВ, добавляемые в количестве до 1% от массы полимера) предотвращают возникновение и накопление статического электричества на изделиях из полимерных материалов.

Антипирены (галогеносодержащие соединения, производные фосфора, соединения сурьмы, изоцианаты) снижают горючесть материала, затрудняя воспламенение и распространение пламени.

Порообразователи - вспенивающие вещества, используемые для образования в полимере или полимерном материале замкнутых, не сообщающихся (пенопласт) или сообщающихся (поропласт) между собой пор, что ведёт к существенному снижению плотности материала. Порообразователями могут быть органические и неорганические жидкие и твёрдые вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением CO2, NH2, N2 (химические), либо воздух, N2, CO2, NH2, H2 в виде газов, вводимых в композицию под давлением; легкокипящие, но не разлагающиеся при нагревании жидкости (метиленхлорид, пектан, гектан и др.) и водо-растворимые соли (KCl, NaCl и др.), вымываемые из изделия (физические порообразователи).

Антисептики (доли процента органических соединений Sn, As, Hg, бромированных салициламидов, меркаптанов) в полимерном материалу затрудняют появление и распространение микроорганизмов.

Полимерные строительные материалы - это чаще всего многокомпонентные системы, основным отличительным признаком которых является вид связующего - полимера. Однако в определённых условиях используются так называемые комополимерные материалы - полимеры, не содержащие каких-либо модифицирующих добавок. Перечень этих материалов и области их использования довольно значительны. При попытках классифицировать существующий массив полимерных материалов, всегда возникают трудности, связанные с поливариантностью их состава и структуры и отсюда практически неограниченным набором - сочетанием свойств конечных продуктов и изделий из них.

На практике и в литературе используют несколько способов разделения полимерных материалов, основу которых составляют:

-происхождение - природные, искусственные, синтетические;

-механизм синтеза - полимеризационные, поликонденсационные;

-способ синтеза - суспензионные, эмульсионные, блочные или массовые;

-поведение при воздействии высоких температур - термопласты, реактопласты;

-химическое строение - органические и неорганические или карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические и неорганические;

-конечный продукт - олигомеры, полимеры, пластические массы или полимерные материалы;

-величина деформационных характеристик - жёсткие, полужёсткие, мягкие и эластичные;

-область применения - так называемые потребительские ряды - самый широкий спектр для классификации.

Кровельные материалы

Жилищно-гражданские, промышленные, сельскохозяйственные и другие здания, за исключением таких инженерных сооружений, как эстакады, мосты, трубы, различные мачты, имеют крышу, т.е. требуют выполнения кровельных работ. Хорошее состояние и долговечность зданий, а также расходы на их содержание во многом зависят от качества кровли. Покрытие крыши подвержено суточным и сезонным колебаниям температуры, солнечной радиации, воздействию атмосферных осадков в сочетании с температурными изменениями, ветрами, а иногда и вредными осадками, выбрасываемыми промышленными предприятиями. Поэтому для нормальной эксплуатации зданий и сохранения их долговечности большое значение имеют качество кровельных материалов и их рациональное применение. Показатели свойств кровельных материалов определяют при лабораторных испытаниях образцов. Порядок отбора и испытания образцов установлен государственными стандартами или техническими условиями. При кровельных работах применяют разнообразные природные и искусственные кровельные материалы как минерального, так и органического происхождения. Требования к строительным материалам и изделиями содержатся в государственных стандартах (ГОСТ) и технических условиях (ТУ). Основные требования по вопросам проектирования и строительства городов и населённых пунктов, предприятий, зданий, конструкций и инженерного оборудования и определения их сметной стоимости установлены Строительными нормами и правилами (СНиП). Кровельные материалы можно условно квалифицировать по виду исходного сырья, виду вяжущего вещества, структуре, форме и внешнему виду, наличию основы и др. По виду исходного сырья кровельные материалы подразделяются на:

-органические (рубероид, деревянные плитки, кровельная дрань и стружка и др.);

-минеральные (асбестоцементные листы и плитки, глиняная черепица).

По виду вяжущего вещества кровельные материалы делятся на:

-битумные рулонные материалы (пергамин, рубероид);

-дёгтевые (толь кровельный и гидроизоляционный);

-битумно-полимерные (эмульсия ЭГИК, БЛК);

-гудрокамовые (рулонные материалы РГМ-420 и РГМ-350);

-дёгтебитумные.

По структуре различают кровельные материалы:

-покровные (рубероид кровельный с крупнозернистой и мелкозернистой посылкой и др.);

-беспокровные (гидроизол, фильгоизол).

По наличию основы кровельные материалы подразделяются на:

-основные (на картонной и стекловолокнистой основе);

-безосновные (получаемые прокаткой на каландрах смеси вяжущих веществ с наполнителями и добавками в полотнища заданной толщины).

По форме и внешнему виду кровельные материалы различают:

-штучные (листовые) - асбестоцементные листы и плитки, листовая сталь, глиняная черепица, деревянные кровельные материалы (доски, плитки, дрань);

-рулонные (кровельный пергамин, рубероид, толь кровельный, гидроизол);

-мастичные (битумные и дёгтевые материалы, модифицированные полимерами и используемые в качестве самостоятельных материалов при устройстве так называемых бесшовных кровель).

Гидроизоляционные материалы

При устройстве гидроизоляции необходимы материалы, обладающие водо- и гнилостойкостью и отвечающие ряду специфических требований, т.к. на материал, уложенный на поверхность для защиты от грунтовых вод, воздействуют, кроме воды и микроорганизмов, ещё блуждающие токи. По этой причине  требования, предъявляемые к гидроизоляционным материалам, иные, чем к кровельным, и, казалось бы, промышленность должна выпускать их в необходимом количестве и нужного качества за счёт универсальности свойств или расширенного ассортимента. Однако практика промышленного производства кровельных и гидроизоляционных материалов сложилась так, что производство кровельных материалов (таких, как рубероид, пергамин, толь-кожа и толь бронированный) получило достаточно широкое развитие, в то время как производство гидроизоляционных материалов, сравнительно с кровельными, совершенно недостаточно и качественно и количественно. Общие требования, предъявляемые к гидроизоляционным материалам, должны вытекать из следующих положений. При укладке материала на место с помощью горячих мастик требуется, чтобы он обладал достаточной прочностью даже при повышенной температуре, до которой он нагревается от горячей мастики. Материал должен быть достаточно прочным и выдерживать гидростатическое давление воды и сыпучего грунта в местах неплотного примыкания материала к изолируемой поверхности. Однако, если материал, обладая достаточной прочностью, не способен удлиняться при возникновении растягивающих усилий, которым он не может противостоять, то произойдёт разрыв. Следовательно, при разработке новых видов гидроизоляционных материалов необходимо стремиться к созданию материала, обладающего максимальной прочностью (порядка 30-50 кГ/см2 и выше) и достаточным удлинением (50-70 % и выше). Наряду с требованиями по долговечности, гнило- и морозостойкости и другим показателям, показатели по сопротивлению разрыву и относительному удлинению также должны быть общими, т.е. один показатель не должен получаться высоким за счёт снижения величины другого показателя.

Герметизирующие материалы

Сборное строительство жилых и промышленных зданий остро нуждается в материалах для герметизации стыков между сборными конструкциями. Стыки являются наиболее уязвимым местом сооружения, ибо влага, попадающая в стык, приводит к ускоренной коррозии сварных конструкций стыков, снижая тем самым срок службы здания. Независимо от положения стыка герметизирующие материалы должны отвечать следующим основным требованиям:

-полностью предохранять стык от попадания в него воды;

-не допускать фильтрации воздуха сверх количества, предусмотренного нормативами;

-обладать способностью сохранять свои герметизирующие свойства независимо от атмосферных воздействий;

-длительное время не подвергаться старению;

-иметь невысокую стоимость и изготовляться из доступного сырья.

Требования, предъявляемые к герметикам, как видно уже из этого перечня, являются достаточно сложными. Если же учесть влияние различных атмосферных воздействий в разных климатических зонах, то становится ясным, что материалы для герметизации стыков должны обладать свойствами, которые никогда не предъявлялись другим строительным материалам. Для герметизации стыков могут применяться следующие виды материалов: мастики или пасты, плёнки, пористые эластичные прокладки и профилированные изделия.

Продукты переработки нефти.

Для строительства из продуктов переработки нефти главное место занимает битум, применение которого для целей гидроизоляции ведётся с незапамятных времён. Но, кроме него, в настоящее время находят применение также и другие продукты переработки нефти, получаемые как при прямой перегонке нефти, так и путём пиролиза её фракций.

Амортизированная резина.

В народном хозяйстве ежегодно накапливается огромное количество изделий из резины, вышедших из эксплуатации по тем или иным причинам. Амортизированная резина обладает целым рядом ценных технических свойств – высокой эластичностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и др. Особенно важное  значение по ресурсам и по комплексу свойств имеют амортизированные автомобильные покрышки, а также большое количество отходов резиновой промышленности. Изношенные шины являются прекрасным сырьём для производства регенерата – материала, частично заменяющего каучук, а также технических изделий и материалов, применяемых в жилищном и промышленном строительстве и других отраслях народного хозяйства. Для производства гидроизоляционных материалов обычно применяют дроблёную резину, представляющую собой измельчённые до величины 1.5 мм частицы изношенных автомобильных покрышек или других чёрных т цветных резиновых изделий.

Синтетические материалы.

Для производства гидроизоляционных материалов находят применение следующие синтетические полимеры:

-синтетические каучуки;

Синтетические каучуки и латексы применяют в производстве гидроизоляционных материалов главным образом в качестве облагораживающих добавок к битумам и каменноугольным продуктам. Однако, из широкой гаммы каучуков, производимых в стране, общего и специального назначения для целей производства гидроизоляционных, кровельных и герметизирующих материалов до настоящего времени используют лишь несколько видов: полиизобутилен; хлоропреновый каучук; тиоколы; бутил-каучук.

-пластические массы;

В настоящее время в производстве гидроизоляционных и герметизирующих материалов находит применение всё большее количество различных пластических масс. Наиболее распространённые пластические массы: полиэтилен; поливинилхлорид; полиэфируретаны; полистирол; фенолформальдегидная смола; кумароновые смолы.

Основными пластификаторами при производстве изделий из полимеров служат: дибутилфталат; диоктилфталат; дибутилсебацинат; диоктилсебацинат; трикрезилфосфат.

Наиболее распространёнными наполнителями в производстве гидроизоляционных и кровельных материалов являются: асбест; тальк; мел; каолин; сажа печная.

Герметизирующие материалы.

Герметики – это материалы, в основном предназначенные для герметизации стыков наружных стеновых панелей в крупнопанельном домостроении, осадочных и температурных швов в строительных конструкциях. Герметизирующие материалы, изготовленные на основе полимеров, характеризуются водо-, газо- и воздухонепроницаемостью, гнилостойкостью, хорошей адгезией к большинству строительных материалов, стойкостью к коррозии. Герметики или их составляющие изготовляют в заводских условиях и на объект они поступают в готовом к употреблению виде.

Вулканизирующие пасты.

Герметики, относящиеся к этой группе, представляют собой вязкотекучие, пастообразные составы, переходящие в резиноподобные состояние при добавке специальных вулканизирующих агентов. Наиболее ценным качеством таких паст является то, что они вулканизируются без усадки, обеспечивая полную надёжность герметизации. К вулканизирующимся пастовым герметикам относятся тиоколовые герметики, мастика "полиэф", пенополиуретановый герметик и мастика ЦПЛ-2.

Тиоколовые герметики.

 Герметизирующие мастики на основе жидкого тиокола изготовляются следующих марок: ГС-1, У30м; У-30с, У-30МЭС-5, У-30МЭС-10, УТ-31, УТ-34, У-35, УТБ-1, УТБ-Н, УТЦ-1. Каждая из указанных мастик состоит из: герметизирующей пасты, вулканизирующейся пасты, ускорителя вулканизации, наполнителя, адгезионной присадки (для герметиков марки У-30, МЭС-5, У-30МЭС-10, УТ-32, УТ-34). В качестве герметизирующей пасты используется жидкий тиокол, который вулканизируется за счёт введения в него вулканизирующейся пасты и ускорителя. Вулканизирующие агенты вводят в герметизирующую пасту непосредственно перед употреблением. Изготовляются тиоколовые герметики непосредственно на объекте путём смешения компонентов до получения однородной массы. Жизнеспособность готового герметика исчисляется 1-15 ч и зависит от исходной вязкости тиокола, количества вулканизирующих агентов и температуры воздуха. При обычных условиях (температура воздуха 15-30° С) вулканизация герметика завершается через 7-10 суток. При необходимости ускорить процесс вулканизации герметизированные тиоколовым герметиком швы прогревают при температуре 50° С в течении 24036 ч и при 80° С 12-18 ч, что ускоряет процесс вулканизации в 7-10 раз. Тиоколовые герметики обладают хорошей адгезией ко многим материалам, они стойки к воздействию морской и пресной воды, растворителей, разбавленных кислот, слабых щелочей, солнечного света, хорошо сопротивляются окислению, действию атмосферных осадков, обладают коррозийной стойкостью. Применяют тиоколовые герметики для герметизации стыков железобетонных панелей, для заполнения швов в деталях и конструкциях из металла, пластмассы, керамики и стекла. Мастика "полиэф" представляет собой самовулканизирующуюся пасту, в состав которой входят полиэфирная смола, толуилендиизоцианат и минеральные наполнители. Обладает хорошей адгезией к бетону, металлу, дереву, отличается атмосферостойуостью, влаго- и газонепроницаемостью. Мастика изготовляется смешением компонентов в смесителях марки СМ.

Пенополиуретановый герметик.

В качестве герметика используется жёсткий пенополиурентан, пропитанный синтетическими смолами; основными компонентами пенополиуретанового герметика являются полиэфирная смола и толуилендиизоцианат. Пенополиуретановый герметик стоек к действию разбавленных минеральных кислот и масел, бензину, озону, обладает хорошей адгезией к различным поверхностям, атмосферостойкостью, низкой теплопроводностью. Основная область применения герметика - герметизация стыков стеновых панелей и других строительных конструкций. Мастика ЦПЛ-2 (ВТУ 186-70) предназначена для герметизации стыков панелей наружных стен и примыканий балконных плит, плит лоджий, а также оконных и балконных блоков в крупнопанельных зданиях. Мастику приготовляют в объёме сменной потребности. Она должна быть выработана не позже чем через 10-15 ч после её приготовления при наружной температуре воздуха не более 25° С и не позже чем через 20 ч при более низкой температуре.

Пластоэластичные мастики.

К этой группе относятся мастики, изготовленные на основе высокомолекулярного полиизобутелена. Они отличаются высокой эластичностью, атмосферостойкостью, хорошей адгезией к основанию, обладают абсолютной влаго-, паро- и воздухонепроницаемостью, способностью заполнять полости стыков любой конфигурации. Полиизобутиленовые мастики представляют собой однокомпонентную систему, состоящую из двух фаз: жидко-эластичной и твёрдой. В жидко-эластичную фазу входит полиизобутилен, регенирированная резина, минеральное масло, а в твёрдую - тонкомолотый каменный уголь. Мастика полиизобутиленовая строительная УМС-50 изготовляется на основе полиизобутилена и добавок. Её состав (в % по массе): полиизобутилен П-118 - 5, масло нейтральное - 16-20, мел тонкомолотый (40-50 мк) - 75-79. В качестве наполнителя, кроме мела, могут быть использованы молотые мраморы и известняк. Для мастики УМС-50 характерна высокая адгезия к основанию, стойкость к атмосферным воздействиям. Изол Г-М обладает высокими свойствами, имеет хорошую адгезию к металлу, бетону, стеклу, керамики. Мастика сохраняет свои свойства в интервале температур от -45 до +80° С. Применяется для герметизации стыков в крупнопанельном домостроении.

Профильные эластичные прокладки.

Уплотняющие прокладки, изготовляются в виде полос и жгутов с различными профилями поперечного сечения, применяют для герметизации вертикальных и горизонтальных стыков панелей наружных стен, а также для герметизации зазоров между деревянными или алюминиевыми оконными коробками и примыкающими к ним поверхностям панелей. Наибольшее применение в строительстве получили профильные прокладки пороизол, гернит, УГС, УП-50 и пенополиретановые. Пороизол - пористый, гнилостойкий и долговечный материал, эластичный при температуре от +80 до -50° С. В зависимости от назначения выпускается в виде трубок, лент или жгутов. Уплотнитель горизонтальных стыков (УГС) - лёгкий пористый эластичный материал, по внешнему виду напоминающий пороизол. Полиизобутиленовую плёнку УП-50 применяют для герметизации вертикальных и горизонтальных стыков наружных панелей в крупнопанельном домостроении. Гернит изготовляется из резиновой смеси типа ИР-73-51 в виде пористых герметизирующих прокладок круглого, овального или грушевидного сечения с плёнкой на поверхности. Основной эксплуатационный показатель пористых резиновых герметизирующих прокладок - высокое эластическое восстановление после сжатия, что обеспечивает уплотнение стыка между панелями при деформации последнего. Пенополиуретановые герметики изготовляют из пенополиуретановых лент, пропитанных гидррофобным составом на основе синтетических каучуков. Применяют пенополиурерановые прокладки для герметизации горизонтальных и вертикальных стыков крупнопанельных зданий. Прокладки резиновые пористые неформовые ПРА-1 представляют собой уплонительно-прокладочный материал с монолитной плёнкой на поверхности.. Используются для уплотнения стыков панелей крупнопанельных зданий, а также в качестве уплотнительного материала в различных конструкциях.

Заключение

Полимерные материалы по многим свойствам превосходят металлы за счёт низкой плотности, стойкости против коррозии, хороших тепло-, звуко,- электроизоляционных свойств, низких производственных расходов при переработке, возможности замены нескольких металлических деталей разного назначения одной, выполненной из полимерного материала. Прогресс в производстве полимерных материалов будет развиваться за счёт: совершенствования известных промышленных технологий, получения и переработки полимерных композиций; созданий новых технологических процессов производства и способов переработки промышленных полимеров и композиций на их основе; разработки новых полимерных материалов со специальными свойствами; модификации различными способами выпускаемых промышленностью полимеров и повышения эксплуатационных качеств полимерных материалов.

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

Введение

Гидроизоляционные материалы применяют для защиты строительных конструкций от атмосферных осадков, от проникания агрессивных грунтовых вод, а также для обеспечения водонепроницаемости железобетонных ёмкостей различного назначения. Назначение герметизирующих материалов – герметизация стыков панелей наружных стен, заполнение швов в оконных и дверных проёмах, в деталях и конструкциях из металла, пластмассы, керамики и стекла.

Применение полимерных материалов в качестве гидроизоляции и герметизации позволяет почти совсем исключить мокрые трудоёмкие и опасные процессы, связанные с применением битумов, полностью механизировать эти работы и в значительной степени снизить стоимость гидроизоляционных и кровельных работ. Обладая такими свойствами, как лёгкость, механическая прочность, водонепроницаемость, гнилостойкость, устойчивость к коррозионным воздействиям химических веществ, атмосферной среды, сопротивляемость износу, гидроизоляционные и кровельные полимерные материалы служат надёжной защитой зданий и сооружений.

Полимерные материалы.

Полимерные материалы (пластмассы, композиты, пластики) - это композиции определённого состава, получаемые из мономеров, олигомеров, полимеров с введением при их изготовлении либо в процессе формирования изделия различных компонентов (ингредиентов) для целенаправленного придания свойств как материалу, так и изделию из него. В полимерный материал могут входить одновременно или в различном состоянии: связующее (полимерная матрица), наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, сшивающие агенты (отвердители), структурообразователи, порообразователи, смазки, антипирены, антистатики, антимикробные агенты и другие компоненты, придающие специфические свойства композиции в целом.

Связующее в пластической массе или полимерная матрица в полимерном материале (изделия) удерживает все ингредиенты композиции в форме и размерах, полученных после её переработки. Связующим (полимерной матрицей) могут быть индивидуальные полимеры. Помимо основного компонента связующего - мономера, чаще олигомера, полимера или их сочетания - в него вводят различные органические соединения, изменяющие (модифицирующие) свойства компонентов связующего на стадии изготовления полимерного материала или при его переработке в изделия. Модифицирование проводят либо без химических превращений основного полимера путём изменения условий производства полимерного материала или введением малых количеств неполимерных веществ (структурная модификация), либо в результате химических реакций, как на стадии синтеза (сополимеризация, полимеризационное наполнение и др.), так и путём химических превращений уже синтезированных олигомеров и полимеров (химическая модификация).

Наполнители - это твёрдые, жидкие, газообразные органические и неорганические вещества, вводимые в мономер, олигомер или полимер с целью снижения стоимости изделия с одновременным улучшением эксплуатационных параметров пластических масс, ведущих к расширению областей их применения. Химическая природа, физическое строение и форма наполнителя определяют механические, электрические и химические свойства полимеров, а также их водо-, термо- и теплостойкость. Наполнители в значительной степени влияют и на технологический процесс производства пластической массы, и на способы её переработки в изделия. Наполнители, в зависимости от химической природы и активности поверхности,  разделяют на органические и неорганические, природные и синтетические, активные м неактивные, а в зависимости от формы и структуры - на порошкообразные (дисперсные), волокнистые и листовые. В производстве полимерных композиционных материалов наибольшее применение находят порошкообразные наполнители различных форм: кубической - полевой шпат, кальциты; сферической - искусственные микросферы, стеклосферы; игольчатой - древесная мука, силикат кальция; чешуйчатой - тальк, графит, каолин, гидроокись алюминия; в виде параллелепипеда - полевой шпат, оксиды кремния, бария, сочетание которых между собой может быть самым разнообразным. Из волокнистых наполнителей широкое распространение получили хлопковые очёсы, короткие целлюлозные, асбестовые, стеклянные, а также углеродные, борные, металлические волокна. Из листовых наполнителей применяют бумагу, различные ткани (стеклохлопчатобумажные, боро-, органоткани и др.), ленты, например из металлической фольги.

Пластификаторы - это продукт (вещества), вводимые в мономер, олигомер с целью повышения эластичности и пластичности, а также облегчения диспергирования в композиции сыпучих компонентов, например, порошкообразных наполнителей. Пластификаторы понижают температуру переработки и могут придавать материалу такие свойства, как свето-, термо- и морозостойкость, негорючесть. Известно свыше 500 наименований пластификаторов, применяется около 100. Важнейшими из них являются эфиры алифатических или ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кислоты, эпоксидированные соединения, полиэфиры, хлорированные соединения и др.

Стабилизаторы (антиоксиданты, термо-, светостабилизаторы, противоутомители) - вещества, повышающие устойчивость мономеров, олигомеров или полимеров к действию кислорода, особенно при повышенных температурах в условиях производства, переработки и хранения - эксплуатации полимерных материалов. Различают окрашивающие и неокрашивающие антиоксиданты, среди которых наибольшее применение находят неозон, нонокс, диафен, алкофены и др.

Сшивающие агенты (отвердители, вулканизирующие агенты) - вещества, создающие в полимерной матрице композиционного материала на определённой стадии его производства, чаще всего при изготовлении изделия, химические связи между макромолекулами с целью повышения прочности, тепло- и химстойкости и других свойств. Условно сшивающие агенты разделяют на отвердители для пластических масс и вулканизирующие агенты для каучуков. К отвердителям относят алифатические и ароматические амины, низкомолекулярные полиамиды, ангидриды кислот, полиизоцианаты, гексаметилентетраамин, алкоксисиланы, активные растворители - фурфурол и фуриловый спирт, стирол и др.; к вулканизирующим агентам - серу, органические ди- и полисульфиды, органические перекиси, диамины, производные хинона, алкилфенолоформальдегидные смолы, диизоцианаты, окислы металлов и др.

Структурообразователями называют вещества, вводимые в полимерные материалы для получения полимерной матрицы с определённой структурой. К таким веществам относятся тонкодисперсные порошки окислов, нитридов металлов, карбиды, соли органических кислот, поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в количестве 0,1...1,0% от массы полимера. Выполняя роль центров кристаллизации и (или) понижая поверхностное натяжение на границе фаз, эти добавки способствуют улучшению прочностных, химических и других свойств полимерных материалов.

Смазки (парафины, воска, стеараты) предохраняют от прилипания полимера к поверхностям формирующего оборудования, способствуя диспергированию ингредиентов в материале.

Антистатики (различные группы ПАВ, добавляемые в количестве до 1% от массы полимера) предотвращают возникновение и накопление статического электричества на изделиях из полимерных материалов.

Антипирены (галогеносодержащие соединения, производные фосфора, соединения сурьмы, изоцианаты) снижают горючесть материала, затрудняя воспламенение и распространение пламени.

Порообразователи - вспенивающие вещества, используемые для образования в полимере или полимерном материале замкнутых, не сообщающихся (пенопласт) или сообщающихся (поропласт) между собой пор, что ведёт к существенному снижению плотности материала. Порообразователями могут быть органические и неорганические жидкие и твёрдые вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением CO2, NH2, N2 (химические), либо воздух, N2, CO2, NH2, H2 в виде газов, вводимых в композицию под давлением; легкокипящие, но не разлагающиеся при нагревании жидкости (метиленхлорид, пектан, гектан и др.) и водо-растворимые соли (KCl, NaCl и др.), вымываемые из изделия (физические порообразователи).