Лабораторная работа № 14

Тема: Определение состава и свойств конструкционных и отделочных материалов на основе полимеров

Цель работы: научиться определять состав и свойства строительных материалов на основе полимеров.

Материалы и аппаратура: раздаточный материал: коллекции конструкционных и отделочных материалов на основе полимеров.

Общие сведения

Пластическими массами называются  композиционные материалы, в которых в качестве связующего вещества применяются полимеры - органические вещества с высокой молекулярной массой.

Кроме связующего вещества в состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители (пигменты), смазывающие вещества, катализаторы.

Полимеры являются эффективными  строительными материалами и  по  ряду  свойств превосходят традиционные материалы. К их достоинствам следует отнести малую среднюю плотность, высокий предел прочности и коэффициент конструктивного качества, низкий коэффициент теплопроводности,  высокую коррозионную стойкость, светопрозрачность.

1. Определение состава и свойств конструкционных материалов

на основе полимеров

Стеклопластики - это материалы, полученные на основе различных полимеров и стекловолокнистых наполнителей. Стекловолокнистые наполнители обеспечивают высокую прочность материала, а полимерное связующее - полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, связывает отдельные во­локна, распределяет усилия между ними и защищает их от внешних воздействий. Стеклопластики весьма декоративны, могут быть светонепро­ницаемыми, окрашиваются в различные цвета. Выпускают светопрозрачные полиэфирные стеклопластики, пропускающие ультрафиоле­товые лучи, что позволяет применять их в помещениях лечебного и оздоровительного характера.

Стеклошифер или стеклопластики на основе рубленого стекло­волокна выпускают в виде плоских и волнистых листов длиной 1000...6000, шириной до 1500 и толщиной 1...1,5 мм. Связующим слу­жат полиэфирные смолы. Нарезанные стеклонити длиной 25...50 мм смешивают с полимером и при помощи распылителя тонким слоем наносят на поверхность формы. Плотность стеклошифера 1400 кг/м3, предел прочности при растяжении 60, при сжатии 90 и при изгибе не менее 130 МПа, светопрозрачность 50...85%.

Стеклопластики на основе рубленого стекловолокна применяют для устройства светопрозрачных перегородок, кровли сооружений малых архитектурных форм - бутиков, кафе, киосков, используют для отделки балконов.

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) полу­чают путем горячего прессования пакета из листов стеклошпона. Стеклошпон — тонкие полотнища одинаково направленных стеклян­ных нитей, склеенных спиртовыми растворами карбамидных или эпоксидных смол. Листы СВАМа имеют длину до 1000, ширину 500 и толщину 1...30 мм. Плотность 1800...2000 кг/м3, предел прочности при растяжении 450, при сжатии 400 и при изгибе 700 МПа. Из СВАМа изготовляют несущие элементы, оболочки навесных панелей и про­странственных ограждающих конструкций

Стеклотекстолит - листовой материал, получаемый на ос­нове стеклоткани, уложенной правильными слоями в пакеты и про­питанной растворами фенолоформальдегидных смол, путем горячего прессования. Размеры листов: длина 2400, ширина 700...1000, толщи­на 9. ..35 мм. Плотность стеклотекстолитовых листов 1850 кг/м3, пре­дел прочности при растяжении 220...300, при сжатии 95 и при изгибе 120 МПа. Как и все другие стеклопластики, стеклотекстолит водо­стойкий, теплостойкий материал с хорошей химической и коррозион­ной стойкостью. Применяют для изготовления наружных стеновых панелей типа сэндвич, оболочек и других конструкций.

Органическое стекло или оргстекло представляет собой пла­стифицированный и непластифицированный полиметилметакрилат и его сополимеры. Выпускается несколько видов оргстекла: конструкционное, техническое, светотехническое и др. Оргстекло поддается всем видам механической обработки, склейке, сварке. В зависимости от назначения оно выпускается бесцветным прозрачным, окрашен­ным прозрачным в виде листов с размерами: длиной до 1600, шири­ной до 1400 и толщиной 0,8...30 мм. Органическое стекло отличается хорошими оптическими свойствами, а также свето- и атмосферостойкостью. Светопрозрачность его достигает 99%, водопоглощение после выдерживания его в воде в течение 24 ч не превышает 0,3%. Применяют оргстекло для устройства светопрозрачных ограж­дений и перегородок, для остекления, облицовки и устройства купо­лообразных фонарей для освещения промышленных и общественных зданий.

Древесно-слоистые пластики представляют собой листовой материал, полученный в процессе термической обработки под давле­нием листов березового лущеного шпона, измельченной древесины или опилок, пропитанных синтетическими смолами и склеенных ба­келитовым лаком. В качестве связующего применяют фенолофор­мальдегидные, карбамидные и смешанные фенолокарбамидные полимеры. Применяют древесно-слоистые пластики как конструкционный и отделочный материал, а также для облицовки внутренних помеще­ний общественных и административных зданий, для которых преду­смотрена улучшенная или высококачественная отделка: облицовки стен и перегородок, подшивки потолков.

2. Определение состава и свойств отделочных материалов

на основе полимеров

Древесно-стружечные плиты (ДСП) изготовляют методом горя­чего плоского прессования древесных частиц с синтетическим связую­щим. Поверхность плиты может быть шлифованной и нешлифован­ной, почти полностью покрыта пленкой синтетического связующего, что делает древесно-стружечные плиты биостойкими. Плиты облицовывают, что придает декоративность и улучшает их физико-механические свойства - истираемость, твердость, устойчивость к воздействию химических веществ. Такие плиты с успехом применяют в качестве конструкционных материалов для устройства стен, перего­родок, дверей, потолков, полов и т.д.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) изготовляют прессовани­ем размолотой древесной массы, пропитанной синтетическими свя­зующими, с введением в массу добавок. Их применяют для звуко- и теплоизоляции междуэтажных перекрытий, стен, полов и по­толков, для утепления кровель и перекрытий промышленных корпу­сов. Отделочные древесно-волокнистые плиты выпускают с матовой лицевой поверхностью, зеркально-глянцевой или полуматовой, окра­шенной эмульсионными синтетическими эмалями. Отделочные древесно-волокнистые плиты имеют длину 1200...2700, ширину 1200... 1700 и толщину 3...6 мм.

Бумажно-слоистый декоративный пластик - листовой отде­лочный материал получают горячим прессованием специальных видов бумаги, пропитанных синтетическими термореактивными связующи­ми. Листы имеют длину 400...3000, ширину 400... 1600 и толщину 1...5 мм. Плотность бумажно-слоистого пластика 1400 кг/м3, предел прочности при растяжении вдоль листа не менее 90 МПа и поперек - 70 МПа. Бумажно-слоистый пластик лег­кий, светостойкий, гигиеничный, хорошо переносит действие различ­ных моющих средств, химически стойкий, вы­держивает нагрев до 130 °С, легко поддается механической обработке. Пластик применяют для об­лицовки стен жилых, общественных и производственных зданий, тор­гового оборудования, дверных полотен и др.

Сайдинговые панели. Виниловый сайдинг (виниловая вагонка) изготовляют методом экструзии из смеси поливинилхлорида, пластификаторов, наполнителей и пигментов. Сайдинг может быть различных цветов: серый, бежевый, белый и др. Это прекрасный отделочный материал, которым можно не толь­ко облицевать новое здание, но и обновить и утеплить старое, придав ему элегантный внешний вид. Виниловая облицовка бывает фасадная, стеновая и потолочная. Длина основного элемента 3680 или 3810 мм, ширина 230 или 203 мм. В настоящее время сайдинг широко используют для обшивки и защиты жи­лых домов, поликлиник, магазинов, про­мышленных зданий.

Полистирольные панели «Полиформ» изготовляют литьевым методом из ударопрочного полистирола. Панели «Полиформ» выпус­кают различного цвета и объемного рисунка размерами 500x500x10 мм. Водопоглощение плит «Полиформ» - 0,65%, их можно под­вергать влажной чистке с применением моющих средств. Панели предназначены для отделки стен и потолков залов, холлов, кабинетов куль­турно-бытовых и административных зданий.

Декоративные панели «Полидекор» изготовляют из жесткой поливинил-хлоридной пленки мето­дом вакуумформования. Панели выпускают различного рисунка, рель­ефа и цвета размерами 1850x955x6 мм. Рельеф­ная   поверхность    может имитировать резьбу по дереву, чеканку по металлу. При­меняют панели для отделки стен помещений культурно-бытового на­значения (залы, холлы и т.п.).

Полистирольные облицовочные плитки изготовляют из полистирола и сополимеров стирола методом литья под давлением на специальных пресс-автоматах. Размеры пли­ток 100x100x1,25 и 150x150x1,35 мм. Цвет плиток может быть самый различный от пастельных до насыщенных, ярко выраженных тонов. Плитки обладают высокой водостойкостью, паронепроницаемостью, достаточной прочностью, стойкостью к дейст­вию кислот и щелочей, однако имеют низкую теплостойкость и возго­раемость. Полистирольные плитки применяют для облицовки сани­тарных узлов, больниц, магазинов, детских учреждений, торговых и бытовых помещений.

Фенолитовые облицовочные плитки изготовляют прессовани­ем смеси из фенолоформальдегидного полимера, отвердителя и по­рошкообразных наполнителей (каолин, тальк, слюда, древесная мука и др.). Размеры фенолитовых плиток 100x100x1,5 и 150x150x1,5 мм. Плитки отличаются хорошей водостойко­стью, кислото- и морозостойкостью, высокой механической прочно­стью, термостойкостью. Их целесообразно применять для облицовки стен лабораторий, производственных цехов и других помещений, под­верженных воздействию агрессивной химической среды.

Линкруст - рулонный отделочный материал на бумажной подоснове с рельефным рисунком. Его изготовляют путем нанесения на бумажную основу тонкого слоя пластической массы, состоящей из поливинилхлорида, наполнителя (пробковой или древесной муки), пластификатора и красителя, и прокатывания полотна через грави­ровальные каландры, которые придают полимерной композиции рельефный рисунок. Выпускают линкруст в рулонах длиной не менее 12 м, шириной 500...900 мм, толщиной 0,6...1,2 мм. Линкруст гнилостоек, не коробится, хорошо сопротивляется механическим воздейст­виям, не выцветает на солнце, имеет красивый внешний вид. Лин­круст применяют для внутренней отделки стен жилых и общественных зданий, а также стен вагонов, кают пароходов и т.п.

Изоплен - поливинилхлоридная пленка на бумажной основе, получаемая промазным способом из поливинилхлорида, пластифика­торов, наполнителей, пигментов и различных добавок. Изоплен поставляют в рулонах длиной 6...52 м, шириной 450... 1600 мм, тол­щиной до 0,45 мм. Лицевая поверхность пленки может быть одно­цветной, многоцветной, гладкой, с печатным рисунком, матовой, глянцевой. Применяют изоплен для отделки стен в помещениях жи­лых (кухонь, коридоров, номеров гостиниц, туалетов и т.п.), общест­венных зданий, кроме детских учреждений.

Пеноплен - двухслойный материал, получаемый нанесением на бумажную подоснову окрашенной в массе поливинилхлоридной пасты с последующим вспениванием, обжимом рельефным валиком для получения рельефного рисунка с термообработкой. Его изготов­ляют одноцветным или многоцветным с гладкой или тисненой лицевой поверхностью. Применяют для отделки помещений жилых (кухни, коридоры, при­хожие, туалеты), общественных (кабинеты, номера гостиниц) и произ­водственных зданий.

Винистен - безосновная поливинилхлоридная пленка с рель­ефной поверхностью, изготовляемая методом экструзии. В зависимо­сти от количества слоев винистен выпускают двух типов: одно­слойный и двухслойный. Винистен может быть в рулонах и полотнищах. Длина рулона 12 м, полотнища 2...3 м, ширина 1300 мм и толщина 1,5...2 мм. Винистен предназначен для облицовки отделочных панелей, отделки стен и перегородок помещений административных и куль­турно-бытовых зданий, кроме путей эвакуации.

Самоклеящаяся пленка - трехслойный рулонный материал. Лицевой слой представляет собой поливинилхлоридную пленку тол­щиной 0,15 мм с печатным рисунком, который имитирует природный камень, керамическую плитку, ценные древесные породы и другие материалы. Затем следует слой клея, который от высыхания защи­щен силиконизированной подложкой, которая удаляется перед при­клеиванием. Самоклеящаяся пленка наклеивается на под­готовленные поверхности для декоративной отделки внутренних стен, дверных полотен и встроенной мебели в помещениях жилых и общественных зданий.

Результаты исследования состава и свойств конструкционных и отделочных материалов на основе полимеров заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Виды и характеристика конструкционных и отделочных материалов на основе полимеров