Полимерные материалы в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Химия, химические процессы и технологии»

Реферат

по дисциплине: «Химия в строительстве»

на тему: «Полимерные материалы в строительстве»

Студент:

Группа: СТРбз-1101

Мироненко Е.Н.

Преподаватель:

Пономарева Н.Н.

Тольятти 2015г.

Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. Основные свойства пластмасс как строительных материалов

3. Материалы и изделия на основе полимеров

4. Токсичность и другие негативные свойства полимерных материалов

Список литературы

Введение

С полимерами - природными и искусственными, современный человек сталкивается повсюду, начиная с собственной кухни и заканчивая транспортом. Несмотря на то, что полимерные материалы уже довольно давно используются в различных областях науки и техники, самое большое применение они нашли в строительстве и архитектуре. Можно с уверенностью утверждать, что на сегодняшний день химия оказалась главным источником инноваций в строительстве. И современное строительство уже немыслимо без полимеров. полимер токсичный молекула

Общие сведения

Полимеры -- высокомолекулярные соединения, важнейшая составная часть пластмасс. Исходным сырьем для получения полимеров служит природный газ, а также «попутный» газ, сопровождающий выходы нефти и каменноугольный деготь, получаемый при коксовании угля. Состоят они в основном из трех групп химических соединений:

1) связующего (различные смолы, полистирол, фенолоформальдегидные соединения и др.);

2) пластификатора;

3) наполнителя.

В качестве вспомогательных веществ в их состав входят также пигменты (красители), стабилизаторы и др.

В настоящее время в мире производится более 100 млн. т. полимеров, значительная часть их используется в строительстве. Например в СIIIА и Германии более 25% полимеров идет на изготовление строительных и отделочных материалов. В последнее десятилетие резко возрос выпуск таких важнейших полимеров, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол. Полимеры все чаще используют как важнейшую составную часть композиционных материалов, Например, полимербетонов, полимерцементных бетонов и т.д. Спектр применения полимеров в строительстве весьма широк. Они повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, релин, поливинилхлоридные плитки и др.), внутренней отделки стен и потолков, гидроизоляции и герметизации зданий, изготовления тепло -- и звукоизоляционных материалов (поропласты, пенопласты, сотопласты), кровельных и антикоррозионных материалов и покрытий, оконных блоков и дверей, конструкционно-отделочных и ограждающих элементов зданий, лаков, красок, эмалей, клеев, мастик (на полимерном связующем) и для многих других целей.

Основные свойства пластмасс как строительных материалов

Основные ценные свойства полимерных строительных материалов:

- малая объемная масса; это позволяет значительно снизить вес строительных конструкций;

- строительные пластмассы очень прочны, особенно полимеры с листообразным наполнителем; пределы прочности при сжатии и растяжении превосходят даже кирпич и бетон;

- химическая стойкость: стойкость к воде, растворам солей и органическим растворителям; особенно стойки к воздействию кислот и растворов солей пластмассы на основе политетрафторэтилена, полиэтилена, полиизобутилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида; химически стойкие пластмассы можно использовать при сооружении предприятий химической промышленности, канализационных сетей, а также для изоляции емкостей при хранении агрессивных веществ.

- способность окрашиваться в различные цвета органическими и неорганическими пигментами;

- высокая устойчивость к коррозионным воздействиям;

- низкая истираемость полимерных материалов;

- прозрачность и высокие оптические свойства;

- лёгкость в обработке - возможность придавать им разнообразные формы; бесстружечная обработка этих материалов (литье, прессование, экструзия) значительно снижает стоимость изготовляемых изделий; возможность склеивания пластмассовых изделий как между собой, так и с другими материалами (например, с металлом, деревом) открывает большие перспективы для изготовления различных клееных комбинированных строительных изделий и конструкций; легкая свариваемость материалов из пластмасс (например, труб) в струе горячего воздуха позволяет механизировать некоторые виды строительных работ, в частности санитарно-технические, и значительно удешевить их.

К положительным свойствам пластмасс следует отнести также неограниченность и доступность сырьевой базы, на которую опирается промышленность полимеров, являющихся основой производства пластических масс.

Минусы полимерных строительных материалов:

- сравнительно низкая теплостойкость (от 70 до 200° С); особенно важна теплостойкость для кровельных материалов на основе пластмасс, так как на кровле вследствие радиации температура на поверхности материалов в некоторых географических районах может достигать 80° С;

- малая поверхностная твердость;

- высокий коэффициент термического расширения;

- ползучесть пластмасс; даже жесткие типы пластмасс с минеральными порошкообразными наполнителями в гораздо большей степени, чем это наблюдается у керамических материалов, бетонов и металлов, обладают медленно развивающимся пластическим течением - ползучестью, сильно возрастающей даже при незначительных повышениях температур;

- пластмассы токсичны.

Материалы и изделия на основе полимеров

Для изготовления полимерных строительных материалов, изделий и конструкций чаще всего используется:

Полиэтилен (производство труб и плёнки)

Полистирол (производство плит и лаков)

Полихлорвинил (производство линолеума)

Полиметилметакрилат (производство органического стекла)

Строительные материалы и изделия на основе полимеров подразделяются на:

- материалы для покрытия полов;

- материалы для внутренней отделки стен;

- погонажные строительные изделия;

- синтетические клеи и мастики;

- тепло- и звукоизоляционные материалы;

- кровельно-гидроизоляционные и герметизирующие материалы;

- сантехническое оборудование, трубопроводы и арматуру;

- синтетические лакокрасочные материалы.

Материалы для покрытия полов подразделены на три группы: рулонные (линолеумы), плиточные и материалы для устройства бесшовных полов.

Рулонные материалы для покрытия полов изготовляются на основе полимерных связующих и наполнителей. В состав таких материалов входят синтетические смолы, растительные масла и эфиры или их заменители. Плиточный материал для покрытия полов изготовляется на основе синтетических смол, пластификаторов, наполнителей и пигментов.

Составы для устройства бесшовных полов изготовляются на основе синтетических полимеров, наполнителей и цемента.

Эпоксидный полимерный пол, наливной полиуретановый, полимерный пол с декоративным эффектом:

Материалы для внутренней отделки стен и потолков подразделяются на три группы: рулонные, листовые материалы и облицовочные плитки.

Рулонные материалы изготовляются на основе синтетических смол, нитроцеллюлозы, животного жира или его заменителей, пластификаторов, наполнителей, пигментов и красителей. В качестве основы используют бумагу, картон и хлопчатобумажную ткань.

Листовые материалы с применением синтетических смол изготовляются следующих видов: декоративный бумажно-слоистый пластик; бакелизированная фанера; декоративная фанера; древесностружечные плиты (ДСП); древесноволокнистые плиты (ДВП).

Облицовочные плитки на основе полимеров изготовляются следующих видов: полистирольные, поливинилхлоридные, фенолитовые. Применяются для отделки ванных комнат, душевых, санитарных узлов, кухонь, больниц, магазинов, кафе и столовых.

Плиты облицованные декоративным, плитка из пенополистирола бакелизированная фанера бумажно-слоистым пластиком

Декоративная фанера ДСП ДВП

Для строительных конструкций применяются следующие виды материалов и изделий, изготовленные на основе полимеров:

Стеклопластик. Органическое стекло, винипласт жесткий листовой:

Сотопласты. Жесткие пенопласты:

Тепло- и звукоизоляционные материалы. Теплоизоляционные полимерные материалы применяют в виде газонаполненных пластмасс и материалов из древесной массы или минерального волокна на синтетических связках.

Газонаполненные пластмассы по физической структуре подразделяются на:

· ячеистые, или пенистые пластмассы (пенопласты);

· пористые пластмассы (поропласты);

· сотовые пластмассы (сотопласты).

Кровельно-гидроизоляционные и герметизирующие материалы. Отличительной особенностью полимерных кровель является то, что они выпускаются рулонами большой ширины, что дает возможность подобрать покрытие оптимального размера для крыш любой конструкции, сведя к минимуму количество швов. При устройстве полимерной кровли используют полимерные мембраны, которые сами по себе являются гидроизоляционным материалом, поэтому нет необходимости прокладывать дополнительный слой гидроизоляции, что значительно упрощает процесс монтажа.

В современном строительстве используют три вида полимерных мембран:

- мембраны ПВХ с добавлением особых пластификаторов;

- ТПО мембраны, основу которых составляют термопластичные полиолефины;

- ЭПДМ-мембраны с этиленпропилендиенмономером.

Среди множества материалов, применяемых в качестве кровельного покрытия и с целью устройства гидроизоляции, особое место занимает наливная кровля. Полимерная наливная кровля по своей сути - это та же мембрана. Отличием является ее приготовление и нанесение непосредственно на поверхности кровли.

По способу монтажа наливные кровли делятся на три вида:

1. армированные; основой являются несколько цельных слоев битумно-полимерной эмульсии, которые содержат сетку или армированную стеклоткань;

2. комбинированные; в состав входят полимерная мастика, гидроизоляционные рулонные материалы, верхний слой на основе каменной крошки, гравия, водостойкой краски;

3. неармированные; являются сплошным покрытием на основе эмульсионных материалов, наносимых на кровельное основание слоем толщиной 1см.

Ещё одной разновидностью полимерных наливных материалов при устройстве кровель является полимочевина, представляющая собой органический полимер, с помощью которого можно создать водонепроницаемые монолитные покрытия. Полимочевина - отличный материал для проведения гидроизоляционных работ.

Погонажные изделия представляют собой длинномерные элементы разнообразных профилей, цвета и назначения. К ним относятся: плинтуса, поручни, накладки на проступи, раскладки разные, наличники, порожки, нащельники и другие.

Нащельники:

Полимерные трубопроводы, сантехническое оборудование и арматура. На строительном рынке полимерных труб представлены трубы из поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена (РР), полиэтилена (РЕ), сшитого полиэтилена (РЕХ) и металлополимеров (РЕХ-АL-РЕХ). Трубам из полимерных материалов присущи: долговечность - срок службы пластмассовых труб в 3-5 раз больше, чем у стальных (достигает 50 и более лет); устойчивость против коррозии; низкая теплопроводность; малый вес; относительная бесшумность водяного потока; простой и быстрый монтаж; возможность внешней и скрытой прокладки. К недостаткам полимерных труб можно отнести: нетерпимость к прямому воздействию солнечных лучей; релаксацию - все термопасты в зависимости от температуры, нагрузки и времени теряют свои прочностные характеристики; невозможность применения в системах противопожарного водопровода; различная технология монтажа для каждого вида полимеров и типов труб.

Для современной сантехники всё чаще используют инновационные материалы, которые делают эксплуатацию оборудования максимально комфортной и облегчают уход за ним, к такому материалу относится полимерная керамика. В состав полимерной керамики входит 75% натуральных веществ, а остальные 25% - скрепляющая основа в виде полиэфирной смолы. В результате получается композит, который покрывают специальным гелевым слоем, лишенным микропор.

Привлечение нанотехнологий и последних научных разработок позволило получить материал повышенной прочности, ставший весьма востребованным - композитная (полимерная) арматура. Это современный строительный материал нового типа, который по техническим показателям значительно превосходит базовую металлическую арматуру и в эксплуатационном плане так же демонстрирующий более высокие показатели. Это неметаллические стержни из полимерных волокон с поперечными или спиральными ребрами. Композитная (полимерная) арматура незаменима при строительстве в зимний период, когда очень низкие температуры могут повредить качественным характеристикам металлической арматуры.

Мастики и клеи. Данные полимерные материалы предназначены для крепления отделочных строительных материалов и изделий. Они представляют собой клейкие пастообразные композиции из клеящей основы, растворителей, пластифицирующих компонентов, наполнителей, разжижителей и, иногда, отвердителей.

Синтетические лакокрасочные материалы. Жидкие или пастообразные (реже порошкообразные) композиции, основной компонент которых - полимерный плёнкообразователь. В качестве плёнкообразователя лакокрасочных материалов используют низко- или высокомолекулярные природные и синтетические полимеры. По назначению Л. м. подразделяют на лаки, грунтовки, шпатлёвки и краски.

Токсичность и другие негативные свойства полимерных материалов

Как отрицательное свойство некоторых пластмасс следует отметить их токсичность. Последняя в ряде случаев зависит не только от токсичности самих полимеров, но и токсичности тех компонентов, которые входят в пластмассы (стабилизаторы, пластификаторы, красители). Токсичности полимерных строительных материалов следует уделять серьезное внимание, особенно тех пластмасс, которые применяют во внутренней отделке жилых помещений и в системах водоснабжения.

При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов руководствуются следующими основными требованиями к ним:

* полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха;

* выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях;

* стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности;

* ухудшать микроклимат помещений;

* должны быть доступными влажной дезинфекции;

* напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60--70%).

Многочисленные исследования показали, что практически все полимерные строительные и отделочные материалы, созданные на основе низкомолекулярных соединений, в процессе использования могут выделять (мигрировать) токсичные летучие компоненты, которые при длительном воздействии могут неблагоприятно влиять на живые организмы, в том числе и на здоровье человека.

Ученые Института строительной экологии в Швеции к числу наиболее опасных химических соединений, выделяющихся в атмосферу жилища из полимерных строительных материалов, относят изоцианты, кадмий и антипирены.

Изоцианты -- опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Как отмечают шведские специалисты, полиуретановая пена очень удобна в работе, но может оказаться небезопасной для будущего жилища. Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей. Возможный выброс изоциантов в атмосферу требует постоянного контроля, однако, как считают шведские специалисты из Института строительной экологии, существующие методы недостаточны, а новые пока еще в стадии разработки.

Весьма опасен кадмий -- тяжелый металл, содержащийся в лакокрасочных материалах, пластиковых трубах, напольных покрытиях и т. д. Попадая в организм человека, он вызывает необратимые изменения скелета, приводит к заболеваниям почек и малокровию.

Еще одна экологическая угроза, исходящая из полимерных строительных материалов -- противопожарные вещества -- антипирены, содержащиеся в негорючих пластиках.

Проведенные в последние годы детальные исследования показали, что полимерные строительные материалы могут оказаться источником выделения и таких вредных веществ, как бензол, толуол, ксилол, амины, акрилаты и др.

Миграция этих и других токсичных веществ из полимерных материалов происходит вследствие их химической деструкции, т. е. старения как под действием химических и физических факторов (окисления, перепадов температуры, инсоляции и др.), так и в связи с недостаточной экологической чистотой исходного сырья, нарушением технологии их производства или использованием не по назначению. Уровень выделения газообразных токсичных веществ заметно увеличивается при повышении температуры на поверхности полимерных материалов и относительной влажности воздуха в помещении.

Один из возможных источников ухудшения экологического состояния жилых помещений -- расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры (грибков, мха, бактерий и др.). Некоторые из пластмасс действуют на микроорганизмы губительно, другие же, наоборот, оказывают на них стимулирующее воздействие, способствуя интенсивному размножению. Насколько опасно это их свойство, можно судить по времени сохранности на поверхности полов из полимерных материалов возбудителей:
дифтерии -- 150 дней, брюшного тифа и дизентерии -- более 120 дней. В связи с этим в лечебных учреждениях и общественных зданиях используются только такие полимерные материалы, которые обладают бактерицидными свойствами, например, полы на основе поливинилацетатной эмульсии.

Не менее опасна и способность полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. Данная проблема является чрезвычайно актуальной, учитывая вероятность сочетанного воздействия на организм электризуемости полимеров и других негативных факторов.

Выделение газообразных токсичных веществ в результате горения полимерных строительных материалов еще одна весьма серьезная опасность, связанная с их использованием. Достаточно указать, что термическое разложение при горении 1 кг полимера дает столько газообразных токсичных веществ, что их достаточно для отравления воздуха в помещении объемом 2000 м3. У человека, находящегося в таком помещении, через 10--15 минут возникает тяжелое отравление или даже гибель. Продуктами горения полимерных материалов являются такие токсичные вещества, как формальдегид, хлористый водород, оксид углерода и др. При горении пенопластов выделяется весьма опасный газ -- фосген (в первую мировую войну он применялся как отравляющее вещество удушающего действия), при термическом разложении пенополистирола -- цианистый водород, газообразный стирол и другие не менее опасные продукты.

Из изложенного выше следует, что в обычных условиях ликвидация отходов полимерных материалов путем их простого сжигания совершенно неприемлема. Альтернативным вариантом простого сжигания считается термическая переработка полимерных материалов в специальных камерах для получения из них вторичных материалов.

В заключение следует подчеркнуть, что в строительстве по соображениям экологической безопасности могут применяться только те полимерные материалы и изделия (облицовочные покрытия, погонажные изделия, клеи, мастика и т. п.), которые отвечают требованиям действующих ГОСТов, ТУ и обладают удовлетворительными санитарно-гигиеническими показатёлями.

Список литературы

1. http://www.polimerportal.ru/index.php/2009/09/osnovnye-svojstva-plastmass-kak-stroitelnyx-materialov/#more-3334

2. http://www.materialsworld.ru/16/

3. http://mpouyut.ru/polimernye-materialy

4. http://www.zdanija.ru/BuildingMate

5. http://www.tn.ru/library/poleznaja_informacija/polimernaja_krovlja/rialsProducts/p2_articleid/3052

6. http://www.684015.ru/dim/irk/svoystva-vann

7. http://www.svural.ru/info/5_14

8. http://www.chinaros.net/info/offers/kompozitnaja-polimernaja-armatyra-iz-kitaja

Размещено на Allbest.ru