В последнее время в связи с развитием химической промышленности в строительстве все в больших масштабах начали применяться искусственные материалы, получаемые с использованием полимеров. Полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения. Каждая молекула этих соединений содержит десятки и сотни тысяч атомов. Так, молекула целлюлозы высокомолекулярного вещества, из которого построены ткани всех растений, — содержит до 300 тыс. атомов.
Кроме полимера, в состав полимерных материалов могут входить: наполнитель, стабилизатор, пластификатор, краситель и некоторые другие вещества.
Наполнитель предназначается для придания материалу повышенной механической прочности и снижения стоимости. Некоторые из наполнителей, такие, как асбест, целлюлоза, стеклянное волокно, резко повышают сопротивление материала растяжению и изгибу.
В качестве наполнителей применяют также древесную муку и опилки, хлопчатобумажную ткань и бумагу и т. п.
Стабилизаторы служат для уменьшения старения полимерных материалов.
Пластификатор повышает пластические свойства — эластичность и гибкость полимерного материала, однако с одновременным снижением механической прочности и теплостойкости.
Удельный вес пластмасс колеблется в пределах от 0,92 (полиэтилен) до 2,2 г/см3 (фторопласт).
Механическая прочность пластмасс различна. Пластмассы могут иметь вид жестких материалов, напоминающих керамику, до гибких резиноподобных материалов.
Эластичность полимерных материалов характеризует а некоторой мере их удобоукладываемость. Эластичность зависит в определенной степени от температуры. Так, пленки полиэтилена и полиамидов с понижением температуры теряют гибкость и становятся хрупкими.
Полимерные материалы, как правило, обладают почти полной водонепроницаемостью и также повышенной, а некоторые материалы, как, например, фторопласт, даже исключительной химической стойкостью к действию кислот и щелочей. Они не подвержены коррозии. Однако полимерные материалы характеризуются ползучестью, а некоторые из них — старением, т. е. ухудшением ряда свойств под действием тепла, света, органических растворителей и т. п.
Пластичность высокомолекулярного вещества определяется характером построения его молекулы.
В зависимости от этого пластмассы делятся на два вида — термопласты и реактопласты (термореактивные пластмассы).
Качественное различие между ними состоит в том, что первые могут размягчаться при нагревании, а вторые размягчаются лишь один раз при изготовлении, после чего по существу теряют свои пластические свойства.
Термопласты допускают многократную переработку в новые изделия после очень длительной эксплуатации.
Указанное различие объясняется тем, что молекулы термопластов имеют линейное строение, представляя собой цепочку из групп атомов, а молекулы реактопластов соединены, т. е. как бы сшиты между собой.
Исходные продукты для изготовления полимерных материалов получают из таких широко доступных видов сырья, как уголо, известь, воздух, нефть, природные газы и т. п.
Пластмассы изготавливают из исходных материалов двумя способами — полимеризацией и поликонденсацией.
При полимеризации исходным материалом служат мономерэтилен, хлорвинил, стирол и т. п., молекулы которого соединяются между собой, образуя длинные цепочки нового вещества — полимера, резко отличающегося по своим свойствам от мономера.
Для ускорения реакции используют нагревание и катализаторы (ускорители процесса).
Полимеры, получаемые посредством полимеризации, являются чаще всего термопластами.
В случае соединения молекул разнородных веществ процесс называется уже совместной полимеризацией или сополимеризацией.
При поликонденсации смолы получается в результате реакции не менее двух различных химических веществ. При этом выделяется вода или другие побочные продукты. Так, при совместном нагревании фенола и формальдегида образуются новолачная фенолформальдегидная смола и вода.
Новолачная смола в отличие от всех остальных фенолформальдегидных смол является термопластичной.
В настоящее время осуществляются самые различные методы синтеза полимеров, которые позволяют получать высокомолекулярные материалы с почти любыми заданными свойствами. Для гидроизоляционных целей применяют различные полимерные материалы.
Большое применение имеют полимерные материалы в виде рулонов, листов и пленок. Разница между пленкой и листовым материалом условная. Обычно пленкой называют материал толщиной до 1 мм, а листом — материал большей толщины.
Рулонные и пленочные материалы изготовляют на специальных машинах — экструдерах и многовалковых каландрах.
В экструзионной машине (Производится непрерывное выдавливание разогретой до вязкотекучего состояния пластмассы через специальную головку-дорн, имеющую отверстие кольцевой или щелевидной формы.
В первом случае из экструдера выдавливают тонкостенную трубу, которую затем раздувают до необходимых размеров горячим воздухом. Полученную пленку разрезают, вытягивают с целью увеличения ее прочности и наматывают на барабан.
Головка с щелевидным отверстием позволяет получать непрерывный лист термопласта толщиной 1—3 мм и шириной до 1800 мм.
Пленку из полихлорвиниловой смолы обычно получают вальцеванием. Смолу предварительно перемешивают в специальных смесителях с пластификаторами и стабилизаторами,а в случае надобности и с красителями и направляют в термостаты для вызревания.
Полученную массу затем прокатывают на вальцах и далее на многовалковых каландрах, позволяющих получать пленки пластиката совершенно одинаковой заданной толщины (0,05—0,5 мм).
Пленки из полиамидов получают способом полива, заключающимся в том, что расплавленную смолу выливают через тонкое щелевидное отверстие (фильеру) на барабан или непрерывно движущуюся металлическую ленту, на которой смола остывает, превращаясь в плешку.
Полихлорвиниловый пластикат изготавливают в виде листового или рулонного гибкого материала. Используется он как в качестве самостоятельного защитного покрова, так и в качестве подслоя.
Полихлорвиниловый пластикат имеет прочность при растяжении в пределах 90— 140 кг/см2; он водостоек и практически водонепроницаем; его водонепроницаемость в З раза выше, чем у битумных рулонных материалов.
При температуре ниже —30° пластикат делается хрупким, при +60° размягчается, при +140° деформируется, а при +170— 200° сваривается.
Пластикат выпускают в виде листов и лент толщиной от 1 до 5 мм (ВТУ МХП 40—53).
Полихлорвиниловый пластикат толщиной 1—2 мм применяется для гидроизоляции бетонных и железобетонных сооружений. Исследованиями свойств пластиката установлено, в частности, что этот материал выдерживает большие статические и ударные нагрузки, за исключением режущих и колющих.
Набухание пластиката после двухмесячного водного хранения составляет 0,3%. Для сравнения следует указать, что водопоглощение гидроизола составляет до 15%, а битумных рулонных материалов на картонной основе достигает 40%.
Потеря в весе пластиката после двухмесячного хранения в сушильном шкафу при температуре 60° составляет 6%, но материал внешне не изменяется и не теряет эластичности. Это означает, что возможно применение пластиката в зоне повышенных температур.
В Германии и Швеции широко применяют рулонные материалы на основе полиизобутилена. Толщина полотнищ такого материала 1,15 я 2 мм при ширине 0,8 и 1 ж и длине до 12 м.
Предел прочности при растяжении составляет 33—46 кг/см2 при относительном удлинении 300—800%.
Полиизобутилен (ВТУ МХП В-1665 — 54-р или 1761—54-р)—каучукоподобный эластичный материал, получаемый полимеризацией изобутилена в присутствии катализаторов при температурах около 100°.
Изделия из полиизобутилена используют при температурах от —60 до +60°.
Полиизобутилен характеризуется свойстом хладотекучести, отличается высокой химческой стойкостью и водостойкостью. При обычных условиях он устойчив к действию щелочей и почти всех кислот, в том числе царской водки.
Сравнительно легко растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах.
В спиртах и эфирах нерастворим.
В виде листов толщиной 2—3 мм полиизобутилен используют с добавлением полиэтилена. У нас изготавливают такие материалы при добавлении полиэтилена в количестве 30% (ПОВ-30) и 50% (ПОВ-50), обладающие в противовес чистому полиизобутилену повышенной прочностью и упругостью.
Применяют также листовые материалы толщиной до 2,5 мм на основе полиизобутилена с добавкой сажи и графита (соотношение 1 :1 : 1 — марка ПСГ—ТУ МХП 2987—52), а также 200% сажи и 5% парафина (марка ПС-2).
Вопрос применения этих материалов в качестве гидроизоляционных у нас находится в стадии изучения.
Во Франции гидроизоляционный материал на основе полиизобутилена с армировкой стеклянной тканью выпускают в рулонах шириной 1 м и длиной 15—50 м.
На основе синтетического нитрильного каучука у нас изготавливается рулонный резиноподобный материал — СНК-40.
СНК-40 характеризуется следующими свойствами: набухание в воде практически равно нулю; прочность при растяжении 260— 300 кг/см2; относительное удлинение 600— 700% при остаточном 20—30%.
Недостаток материала — небольшая температура хрупкости — 23°.
Пленки применяются также из полиэтилена и полиамидов. Пленки из полиэтилена (ВТУ МХП 4430—50) обладают высокой водонепроницаемостью и химической стойкостью.
Они удлиняются при растяжении на 150— 500%. Водопоглощение составляет 0,01%.
Полиэтиленовую пленку выпускают шириной до 800 мм.
Пленки из полиамидов (например, ПК-4) обладают высокой механической прочностью, термостойкостью и химической стойкостью, но в то же время поглощают и пропускают воду. Водопоглощение ее за 24 часа составляет 3—5%.
Пленки из фторопласта обладают очень хорошими свойствами в отношении водонепроницаемости и химической стойкости; материал не смачивается водой и не набухает, однако стоимость его очень высока.
