Пластмассы (пластики) - материалы, обязательным компонентом которых являются полимеры. В период формования изделий полимер находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а в готовых материалах и изделиях - в отвержденном состоянии. Кроме полимеров в состав большинства пластмасс входят наполнители, пластификаторы, красители и специальные добавки.
Пластмассы - относительно новый вид материалов. Первые пластмассы резина и эбонит (эластичный и твердый продукты вулканизации природного каучука) появились в середине XIX в., когда был открыт процесс вулканизации. В 1872 г. был получен целлулоид - пластмасса на основе модифицированной целлюлозы, а в 1887 г.- галалит - пластмасса на основе казеина, белковой составляющей молока. Первый синтетический полимер - фенол-формалъдегидная смола и пластмассы на ее основе - появились в начале XX в. В середине XX в. началось производство пластмасс на основе поливинилхлорида, полистирола и других синтетических полимеров. В 50 - 60-х годах активно начало развиваться производство пластмасс на базе полиэтилена, эпоксидных и полиуретановых смол.
Свойства пластмасс. У пластмасс довольно
необычный для строительных материалов набор свойств (как положительных, так и
отрицательных):
•
высокая прочность при малой плотности (рт < 1500 кг/м3, а у
газонаполненных пластмасс уникально низкая плотность - 50...10 кг/м3);
•
более низкий, чем у традиционных материалов, модуль упругости
и соответственно высокая деформативность; заметная ползучесть (развитие
деформаций при длительном воздействии нагрузок);
• высокая износостойкость при малой поверхностной
твердости;
•
водостойкость, водонепроницаемость и универсальная
химическая стойкость (к кислотам, щелочам, растворам солей);
•
невысокая теплостойкость (в основном 100...200° С; для
некоторых пластмасс 300...350° С) и зависимость механических свойств от
температуры;
•
декоративность - способность окрашиваться в яркие тона
и принимать нужную текстуру поверхности;
•
хорошие электроизоляционные свойства и склонность к
накапливанию статического электричества;
•
склонность к старению (особенно под действием
УФ-излучения и кислорода воздуха);
•
горючесть, усугубляемая токсичностью продуктов горения;
•
экологическая проблемность пластмасс.
Применение пластмасс в строительстве целесообразно
и экономически оправданно в таких вариантах, когда при небольшом расходе
полимера на единицу продукции (м2 или м3) достигается
определенный технико-экономический эффект. Это, например, декоративные и гидроизоляционные
полимерные пленки, листовые облицовочные материалы, покрытия полов, лаки,
краски, клеи и мастики, трубы и другие погонажные изделия,
санитарно-технические изделия, а также ультралегкие теплоизоляционные
газонаполненные пластмассы (пено- и поропласты).
Состав пластмасс. Основные компоненты
пластмасс: полимер, наполнитель, пластификатор, краситель и специальные
добавки.
Полимер выполняет роль связующего и определяет основные свойства
пластмассы.
Наполнитель уменьшает расход полимера и придает пластмассе определенные свойства. По виду и структуре наполнители могут быть порошкообразные (мел, тальк, древесная мука), грубодисперсные (стружка, песок, щебень), волокнистые (стекловолокно, целлюлозные волокна и т.п.), листовые (бумага, древесный шпон и т. п.). Волокнистые и листовые наполнители являются армирующими наполнителями, существенно повышающими прочность и модуль упругости пластмасс. Так, стеклопластики, углепластики, бумажнослоистые пластики очень прочные и легкие конструкционные материалы.
Пластмассы и экология. Широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Большинство полимеров и соответственно пластмасс - биологически инертные (безвредные для человека) материалы, поэтому может показаться, что пластмассы - экологически чистые материалы. В действительности это далеко не так. Производство синтетических полимеров связано со сложными и энергоемкими химическими процессами с вредными для человека мономерами, сопровождающимися вредными выбросами в атмосферу.