Будівельні матеріали

на основі полімеризаційних полімерів: АК – поліакрилатні, ВА –  полівінілацетатні, ВС – на основі сополімерів вінілацетату, КЧ – каучукові, НП – нафтополімерні, ФП – фторопластові, ХВ – перхлорвінілові, ХС – на основі сополімерів вінілхлориду;

на основі органічних в’яжучих речовин: БТ – бітумні, КФ – каніфольні, МА – масляні, ШЛ – шеллачні та ін.;

на основі ефірів целюлози: АЦ – ацетилцелюлозні, НЦ – нітроцелюлозні, ЕЦ – етилцелюлозні та ін.

Для деяких матеріалів між 1 і 2 групами вводять додаткові позначення з літерами: Б – без легкого розчинника, В – водорозбавлювальні, ВД – вододисперсійні, ОД – органодисперсійні, П – порошкові.

Третя група вказує на переважаючі умови експлуатації та призначення лакофарбового матеріалу (позначається цифрами от 1 до 9)(табл. 4).

 

 

Таблиця 4 - Класифікація лакофарбових матеріалів за умовами експлуатації

Групи лакофарбових матеріалів	Позначення груп	Умови експлуатації покриття
Атмосферостійкі (для  зовнішніх робіт)	1	Експлуатуються на відкритих  майданчиках
Обмежено атмосферостійкі (для внутрішніх робіт)	2	Експлуатуються під  навісом і в середині неопалювальних приміщень
Захисні, консерваційні	3	Для тимчасового захисту  виробів під час виробництва, транспортування і зберігання
Водостійкі	4	Стійкі до прісної і морської води
Спеціальні	5	Стійкі до дії рентгенівських та інших випромінювань, для просочування тканин, фарбування шкіри, гуми, пластмас та ін.
Маслобензостійкі	6	Стійкі до дії мінеральних  масел та консистентних мастил, бензину, гасу та інших нафтопродуктів
Хімічно стійкі	7	Стійкі до дій кислот, лугів та інших хімічних реагентів  або їхніх парів.
Термостійкі	8	Стійкі до дії високої  температури
Електроізоляційні й електропровідні	9	Стійкі до впливу електричного струму, поверхневих електричних  розрядів

 

 

Четверта група знаків – це реєстраційний номер фарби. Для масляних (олійних) фарб замість  порядкового номера ставлять цифру, яка відповідає виду оліфи, що є основою для цієї фарби: 1 – натуральна оліфа, 2 – оліфа оксоль, 3 – гліфталева, 4 – комбінована.

П’ята група відповідає кольору лакофарбового матеріалу  – емалі, фарби, ґрунтовки, шпаклівки. Позначається повним словом, наприклад, сіро-біла, блакитна та ін.

У деяких випадках для уточнення специфічних властивостей лакофарбового покриття після порядкового номера ставлять літерний індекс, наприклад В – високов’язкий, М – матовий, Н – із заповнювачем, ПМ – напівматовий, ПГ – низької горючості.

Приклади позначення: Емаль ХВ-16 сіро-біла – перхлорвінілова  емаль (ХВ) для атмосферостійких покриттів (1), реєстраційний номер (6), колір  – сіро-білий.

 

8.3. Характеристика основних компонентів лакофарбових матеріалів

Основними компонентами для приготування лакофарбових матеріалів є плівкотвірні (зв’язуючи) речовини, пігменти й наповнювачі (для надання визначених властивостей), розчинники, розріджувачі й цільові добавки. Змінити властивості покриттів можна шляхом хімічної модифікації або застосування іншого плівкоутворювача, що веде за собою заміну інших компонентів у композиції. Більш простим і ефективним є регулювання властивостей лакофарбових матеріалів за рахунок використання різних добавок, які додають у невеликій кількості (від 0,02 до 3…5 % залежно від призначення). Їх часто називають адитивами.

Адитиви – технологічні добавки, які інтенсифікують процеси диспергування пігментів, твердіння, змочування підкладки, усування поверхневих дефектів на стадіях виготовлення, транспортування, зберігання фарб і формування покриття. До адитивів відносять сикативи, диспергатори пігментів, емульгатори, піногасники та ін.

Плівкотвірні (зв’язуючи) речовини призначені для забезпечення зчеплення між собою частинок пігменту, наповнювача і створення захисно-декоративної плівки з високими адгезійними властивостями до поверхні будівельного матеріалу. Від якості звязуючої речовини залежать технологічні та експлуатаційні властивості, а головне  довговічність лакофарбового покриття.

До природних плівкоутворювачів  можна віднести природні олії, які  піддаються спеціальній обробці (оліфи), смоли природного походження (каніфоль, бурштин), бітуми і асфальти, речовини тваринного походження (казеїн, міздрю), спеціально оброблену целюлозу.

До штучних плівкоутворювачів  відносять полімери, неорганічні  в’яжучі речовини.

Пігментами називають тонкодисперсні порошки, не розчинні у зв´язуючій речовині й розчиннику, здатні брати участь в утворенні непрозорого покриття, надавати йому не тільки різних кольорів і відтінків, але й підвищувати міцність та довговічність.

Пігменти за походженням  поділяють на неорганічні (мінеральні) й органічні, за способом отримання – природні й штучні. Неорганічні пігменти отримані хімічною обробкою руд, металів і мінералів (синтетичні) і «земляні» пігменти (природні) – сурик залізний, вохра. Штучні мінеральні пігменти отримують термічною або хімічною обробкою мінеральної сировини. Органічні пігменти (барвники) мають високу барвну й покривну здатність, відрізняються яскравим кольором, характеризуються світло- й атмсферостійкістю, але недостатньою лугостійкістю.

За хімічним складом  пігменти поділяють на такі класи  сполук:

• елементи – технічний карбон, металеві пігменти (цинковий пил, алюмінієва пудра);
• оксиди – діоксид титану, цинкові білила, залізооксидні пігменти, сурик свинцевий та ін.;
• солі – карбонати (свинцеві білила), хромати (свинцеві та цинкові крона); сульфіди (ліпотон, кадмієві пігменти), фосфати ( фосфати кобальту, хрому), комплексні солі (залізна лазур), алюмосилікати (ультрамарин) та ін.

Властивості пігментів  оцінюють барвною здатністю, покривною здатністю, масломісткістю, хімічною стійкістю, атмосферостійкістю, антикорозійною стійкістю та ін.

Барвна здатність – здатність пігментів при змішуванні з іншими речовинами надавати їм свого забарвлення.

Покривність – це доза пігменту, яка необхідна для повного  зафарбування нанесеної раніше на поверхню шару контрастної фарби.

Масломісткість –  це здатність пігменту утримувати певнукількість масла. Властивість ця визначається кількістю масла, яке необхідно додавати до пігменту для одержання фарбової пасти.

Наповнювачі – це тверді дисперсні неорганічні природні або штучні речовини, які не розчиняються в розчинниках і плівкоутворювачах. Вони застосовуються для поліпшення малярно-технічних властивостей лакофарбових матеріалів і підвищення експлуатаційних властивостей покриттів, а також для економії пігментів.

Розчинники – це рідини, які використовують для розчинення плівкотвірних речовин, а також для розведення лакофарбових матеріалів до робочої в’язкості перед нанесенням на поверхню. Розчинниками можуть бути вода (для водно дисперсійних фарб) й легкі органічні рідини, які випаровуються у процесі висихання. Органічні розчинники (уайт-спирит, ацетон) використовують для масляних фарб та лаків, гліфталевих та бітумних речовин, епоксидних, перхлорвінілових та нітроцелюлоз них лаків і фарб.

Розріджувачі (у вигляді води або органічної легкої рідини) на відміну від розчинника тільки зменшують в’язкість фарбової суміші, вони призначені для розведення густотертих чи сухих мінеральних фарб. Кількість розріджувача для різних фарб не повинна перевищувати 22…40 %.

Сикативи – прискорювачі висихання (скорочують тривалість утворення плівки) – це сполуки деяких металів (в основному плюмбуму, мангану, кобальту, кальцію, феруму) з органічними кислотами. Вони є каталізаторами процесу висихання оліф, лаків, емалей, фарб, ґрунтовок та шпаклівок.

Пластифікатори – це органічні продукти, які надають лакофарбовим покриттям необхідної еластичності, підвищеної стійкості до світла, теплоти чи холоду. До них ставляться загальні вимоги: низька леткість, безбарвність, відсутність запаху, сумісність з іншими компонентами, нейтральність.

 

 

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Обґрунтувати можливість використання синтетичних полімерів для виготовлення фарб

2. Порівняти властивості  натуральних, напівнатуральних та  штучних оліф.

3. Навести приклади  і охарактеризувати різні види  пігментів.

4. Розглянути допоміжні  матеріали, що використовуються при малярних роботах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекція 9

 

ПОЛІМЕРНІ МАТЕРІАЛИ

9.1. Класифікація полімерних речовин та матеріалів на їхній основі

Полімерними речовинами називають високомолекулярні сполуки, що складаються з елементарних (мономерних) ланок, об’єднаних у макромолекули різної будови.

Головними критеріями класифікації полімерних речовин є хімічна  природа, походження, спосіб синтезу і тверднення, склад основного ланцюга макромолекул і характер їхньої будови, здатність до пластичних деформацій при циклічній дії температурного фактора.

За хімічною природою полімерні речовини поділяють на органічні та неорганічні. В неорганічних високомолекулярних сполуках (полімерах) атоми карбону відсутні, а в органічних – макромолекули складаються переважно з цих атомів.

За походженням розрізняють  полімерні матеріали природні й штучні. До природних полімерів відносять деревину, бавовну, вовну, шкіру, каучук тощо. Штучні полімерні матеріали отримують шляхом синтезу з простих низькомолекулярних речовин, відомих як мономери.

За способом синтезу й тверднення органічні полімерні речовини поділяються на полімеризаційні й поліконденсаційні.

Полімеризація – це процес об’єднання молекул низькомолекулярної речовини (мономеру) без виділення  будь-яких побічних продуктів.

Поліконденсація – це процес одержання високомолекулярних сполук (полі конденсатів) з одночасним відщепленням низькомолекулярних продуктів  реакції (води, хлороводню тощо).

За здатністю до пластичних деформацій при циклічній дії  температурного фактора органічні полімери поділяють на термопластичні й термореактивні.

Термопластичні полімери (поліетилен, полістирол тощо) спроможні до пластичних деформацій при підвищенні температури, тобто здатні при нагріванні розм’якшуватися й переходити до в´язкопружного  стану. При охолодженні вони твердіють, зберігаючи задану форму. Такі перетворення можуть повторюватися неодноразово.

Термореактивні полімери (фенол формальдегідні, карбамідні) проходять стадію пластичного деформування при підвищеній температурі, але  при цьому після охолодження в їхній структурі відбуваються незворотні зміни, що призводять до неможливості переходу їх у пластичний стан при повторному нагріванні, тобто вони не можуть оборотно змінювати свої властивості й не придатні до повторного формування.

Полімерними матеріалами (пластичними масами) називають матеріали, що містять у своєму складі високомолекулярні органічні речовини – полімери і на певній стадії виробництва набирають пластичності, яка повністю або частково втрачається після затвердіння полімеру.

Розрізняють пластичні  маси прості, що складаються лише з  полімерної речовини, і складні, до складу яких, крім полімеру, входять  інші компоненти: наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, отверджувачі, барвники тощо.

Пластмаси залежно від призначення їх у будівництві поділяють на такі основні групи: матеріали огороджувальних і несучих конструкцій; покриття підлог та опорядження стін; гідроізоляційні, герметизуючи, покрівельні, тепло- та звукоізоляційні матеріали; труби та інші погонажні вироби; санітарно-технічні вироби; лаки, фарби, клеї.

 

9.2. Основні властивості полімерних матеріалів (пластмас)

Загальні властивості  пластмас залежать від багатьох факторів: хімічної будови полімерів, типу наповнювача, вмісту добавок (пластифікаторів, барвників, стабілізаторів), технології виготовлення.

Середня щільність пластмас становить 900…2200 кг/м³ і залежить від виду використаних наповнювачів. СВАМ (скловолокнистий анізотропний матеріал) має коефіцієнт конструктивної якості, який дорівнює 225 МПа (для порівняння вироби з важкого бетону мають коефіцієнт конструктивної якості – 21).Межа міцності при стиску склопластиків досягає майже 350 МПа, а при розтягу й згині – 450 і 550 МПа.

Властивості пластмас щодо дії води залежать від їхньої структури  й ступеня гідрофільності. Водопоглинення щільних гідрофобних полімерних матеріалів становить 0,1…0,5 %, а високопористих – 30…90 % за об’ємом. Завдяки високій непроникності полімерні плівкові й рулонні матеріали, а також мастики, особливо на основі поліетилену, полівінілхлориду, синтетичних канчуків, широко застосовують для гідроізоляції.