Гидроизоляциялық материалдар ретінде қолданылатын негізгі полимерлер, олигомерлер және сополимерлер

Битумды гидроизоляциялық және шатырлық материалдардың жұмыс істеу мерзімін арттыру және олардың деформациялық қасиетін, суға төзімділігін, негізбен ұстасу қабілетін жақсарту мақсатында оларды полимерлік материалдармен модификациялайды. Түрлі зерттеулер битумның құрамындағы полимердің үлесі 1...2% шамасында болса, полимерлер битум майларында еритіндігін көрсетті. Полимердің мөлшері көп болса, онда олар материалда бір-бірімен байланыспаған бөлшектер түрінде таралып, толықтырғыш қызметін атқарады.

Битумды-полимерлі байланыстырғыштарды дисперсті ортасы битум, ал дисперсті фазасы полимерлер болатын дисперсті жүйе ретінде қарауға болады. Бұндай материалдардың қасиеттері жеке битум немесе полимерлермен салыстырғанда жетілдірілген болады. Полимердің концентрациясы жоғары болған жағдайда, жоғары эластикалық және беріктікке ие талшықты материал - битумды-полимерлі зат алынады.

Битумның қасиеттерін негізінен түрлі маркадағы этиленді, пропиленді, полихлорпропенді каучуктар жақсартады. Қазіргі кезде бұлар гидроизоляциялық және шатырлық астарлы материалдар өндірісінде кеңінен қолданылуда.

Полиизобутилен (ПИБ) (-СН₂–С(СН₃)₂-)_n – изобутиленінің полимерленген өнімі. Ол майысқақ, каучук тәріздес полимерлі материал. Каучуктен айырмашылығы - полиизобутилен желімденеді. Тығыздығы мен майысқақтығы жағынан полиэтиленге ұқсас. 1000–2000% дейін созуға болады. Аяз, қышқыл және сілті әсерлеріне төзімді. Минус 75⁰С дейінгі температураға дейін шыны тәріздес қалыпқа ауыспайды.

Өндірісте лактар мен желімдер өндірісінде қолданылатын төменгі молекулалы ПИБ (молекулалық массасы 50000 шамасында) және каучукке ұқсас, химиялық төзімділігі мен суға тұрақтылығы жоғары жоғарымолекулалы ПИБ (молекулалық массасы 225000 шамасында) өндіріледі. Жоғары молекулалы ПИБ ароматты және хлорланған көмірсутектерде жақсы ериді. Бетон мен металдарға суық адгезиясы жоғары полимер. Созылу беріктігі жоғары және су өткізгіштігі төмен болғандықтан полиизобутилен суөткізбейтін маталар, қорғаушы қабат, қатаймайтын саңлаусыздандырғыштар және битум үшін қоспалар алуда қолданылады. Оған ұнтақты толықтырғыштарды (күл, тальк, каолин, асбест) қосып, қабырғаны залалсыздандыратын материал ретінде қолданады. Одан, сондай-ақ, өзінен-өзі желімденетін қабыршықтар, линолеум желімдерін дайындайды. Битуммен жеңіл араласады және оның иілгіштік қасиеттерін арттырады.

Полиэтилен (ПЭ) (-СН₂–СН₂-)_n– өндірісте жоғары қысымдағы (тығыздығы төмен ρ=0,92 – 0,93 г/см³) және төменгі қысымдағы (тығыздығы жоғары ρ≥1 г/см³) полиэтилен өндіріледі. Жоғары қысымдағы ПЭ 2...5мм түйір түрінде қоспасыз және бояғыш, тұрақтандырғыш қоспалармен өндіріледі. Маркасына қарай жоғары қысымдағы ПЭ үзу беріктігі 7,0...12,5 МПа, салыстырмалы созылуы 50...500%, аязғатөзімділігі – 70⁰С шамасында болады.

Төменгі қысымдағы ПЭ маркасына қарай үзу беріктігі 15...25 МПа, салыстырмалы созылуы 200...800%, аязғатөзімділігі – 60⁰С шамасында болады.

Полиэтилен – термопластикалық полимер, химиялық төзімділігі жоғары, бу және су өткізбейді, майысқақ бірақ басқа полимерлер сияқты қаттылығы төмен. ПЭ механикалық қасиеттері оның молекулалық массасы мен кристалдану дәрежесіне тәуелді болады. Жарықтың әсерінен тез қартаяды және оттегінің әсерінен деструкцияланады.

ПЭ пленка және таспа түріндегі гидроизоляциялық материалдар, қорғаныш қабаттар мен құбырлар алынады. Полиэтилен пленкалары мен мен табақшаларын 140...180⁰С дәнекерлейді.

Хлорсульфирленген полиэтиленді (ХСПЭ) төртхлорлы көміртекте ерітілген полиэтиленді сульфурленген хлормен немесе хлодың күкіртті газбен араласпасымен өңдеу арқылы алады. Ақ түсті ұнтақ түрінде өндірілетін каучук тәрізді полимер. ПЭ салыстырғанда қышқылдар, сілтілер, оттегі мен озон және ультракүлгін сәулелердің әсеріне тұрақты.

Полипропилен (ПП) (-СН₂-СН–СН₂-)_n– ПП-1 мен ПП-5 дейінгі маркада ұнтақ және түйіршік түрінде өндіріледі. Полипропиленнің үзу беріктігі 25 МПа, салыстырмалы созылуы 100...400%, тең. Кристалдану дәрежесі 90-95%, молекулалық массасы – 500 мыңға дейін, мөлдір, улы емес, аязға төзімділігі маркасына қарай – 5 -15⁰С аралығында болады. ПП балқу температурасы жоғары, 150⁰С температура кезінде толықтай сыртқы түрін сақтайды. ПП алынған бұйымдардың химиялық тұрақтылығы мен суға төзімділігі жоғары. ПП тек күшті тотықтырғыштар ғана еріте алады. Қыздырған кезде аромат көмірсутектер мен басқа да полюссіз еріткіштерде де ериді. Оттегі мен ультракүлгін сәуленің әсерінен полиэтиленге қарағанда тез қартаяды. ПП қартайуын баяулату үшін құрамына 1..2% мөлшерде бояғыш пигменттер қосады.

Полипропиленді желімдеу, дәнекерлеу және қалыптау оңай. Гидроизоляциялық мақсатта газбуоқшаулағыштар және агрессиялы сұйықтарды сақтайтын ыдыстар өндірісінде қолданады.

Поливинилхлорид (ПВХ) (-СН₂-СНCI-)_n– термопластикалық, аморфты полимер, эмульсия және суспензиялық ұнтақ түрінде өндіріледі. ПВХ ерігіштігі оның полимерлену дәрежесіне тәуелді болады: молекулалық массасы төмен ПВХ ацетонда, ал молекулалық массасы жоғары ПВХ – хлорбензол, циклогексанол және дихлорэтанда ериді. Кейбір құнды қасиеттеріне байланысты ПВХ пластмасса өндірісінде кеңінен қолданылады. ПВХ негізгі кемшілігі 140...150⁰С температурада хлосутек бөле ыдырайды.

ПВХ хлорвинилде, суда, көмірсутектерде, спирттерде ерімейді, механикалық қасиеттері жоғары, механикалық өңдеуге оңай, 80...130⁰С температурада пластикалық күйге көшуі нәтижесінде, түрлі пішіндегі пластмассалық бұйымдарды қалыптауға мүмкіндік береді.

ПВХ түр өзгерісі ретінде – поливинилхлоридті 80...100⁰С температурада газ тәрізді хлормен өңдеу нәтижесінде алынатын перхлорвинил шайыры қолданылады. Перхлорвинилдің химиялық тұрақтылығы жоғары, органикалық еріткіштерде жақсы ериді және лак пен бояулар өндірісінде қолданылады.

Поливинилацетат (ПВА) (-СН₂–СН(ОCОСН₃)-)_n– майысқақ, түссіз және желімдеуші зат. Әдетте, сулы дисперсия түрінде алынады. ПВА күн сәулесінің әсеріне тұрақты, улы емес, адгезиялық қабілеті жоғары полимер, хлорланған және аромат көмірсутектерде, кетондар, күрделі эфирлерде жақсы ериді, ал бензин, керосин, майлар мен скипидарда ерімейді. Эмульсия бояуларын, әр түрлі желімдерді, тегістегіш және саңылаусыздандыратын материалдарды өндіруде қолданылады. Оны цемент ерітінділері мен бетондарда қоспа ретінде қолдану өте тиімді.

Полистирол (ПС) (-СН₂–СН(С₆Н₅)-)_n- А және Б маркада ақ түсті ұнтақ түрінде өндіріледі.

ПС судың, минералды қышқылдар мен сілтілердің әсеріне төзімді, жарық өткізгіштігі мен механикалық қасиеттері жоғары, жарықтың әсеріне төзімді полимер. Жоғары қысымда, 180...230⁰С температурада түрлі пішіндегі бұйымдарға өңдеге және қалыптауға болады. Кемшілігі: жанғыштығы, морт, термиялық төзімділігі төмен.

Гидроизоляциялық мақсатта металл, бетон, асбестцемент, ағаштарды қорғаушы пленкалар өндірісінде қолданылады. Полистиролдан жасалған бұйымдар ыстық ауамен дәнекерленеді.

Кумарон–инденді шайырларды таскөмір қарамайының құрамындағы кумарон мен инденді бірге полимеризациялап, оны күкірт қышқылымен өңдеу арқылы өндіреді. Кумаронды шайырлардың өзіне тән исі болады, ол майлы сұйық сияқты 172⁰С температурада қайнайды. Әрлеу плиткалары мен лак, бояу материалдарының өндірісінде қолданылады.

Полиметилметакрилат - органикалық шыны түрінде белгілі. Органикалық шыны күн сәулесін жақсы өткізеді, агрессивті орталарға (сулы, қышқылды, сілтілі, органикалық) тұрақты.

Органикалық шыны ультракүлгін сәуленің 73%-ын өткізеді (кәдімгі шыны – 0,6 %, әйнек шыны – 3%); сондықтан оны аурухана терезелерінде, жылыжайларды шынылауда қолданады. Температура 90⁰С дейін артқанда органикалық шыны иілгіш қалыпқа ауысады, бұның өзі оған әр түрлі пішін беруге мүмкіндік жасайды. Органикалық шынының қысқандағы беріктігі 120-140 МПа. Полиметилакрилат жеңіл өңделеді.

Фенолформальдегидті шайырлар. Формальдегидтің өзі – газ, бірақ полимерлер өндірісінде ол 37–40% формалиннің ерітіндісі ретінде қолданылады. Фенолформальдегидті шайырлар ағаш талшықты плиталар, қабатты пластиктер, терезе рамалары, сәулеттік бұйымдар, суға төзімді фанералар өндірісінде қолданылады.

Мочевина – формальдегидті шайырлар. Ол бірқатар өндіріс өнімдеріне қажет арзан материал. Жылу оқшаулағыш жеңіл пластмассаларды, қабатты пластиктер мен желімдерді дайындауда пайдаланылады. Аминопластардан телефон аппаратының түсті қораптарын, стол үстіне қоятын лампаның сыртын, қаптағыш плиталарды дайындайды. Қатайған карболитті шайырлар адам ағзасына зиян келтірмейді, сондықтан олардан ыдыстар, сыйымдылықтар және басқа да ыдыстар дайындайды.

Полиэфирлі шайырлар. Оларды 3 топқа бөлуге болады:

- алкидты және глифталды шайырлар алу үшін шикізат есебінде глицерин мен фталды қышқыл қолданылады, ал шайыр тек лак өндірісінде пайдаланылады;

- талшықтанатын полимерлер созылғандағы беріктігі 800 МПа жететін жоғары берікті лавсон талшығын алуда қолданылады;

- қанықпаған полиэфирлер басқа сұйық мономерлермен (мысалы спиртпен) жеңіл алмасады және табиғи жағдайда қатаяды. Оларды ұнтақты толтырғыштармен бірге ұшақтарда, вагондарда, автомашиналарда және басқа әрлеу материалдары өндірісінде пайдаланады.

Құрылыста полиэфирлі шайырдан алынған шыны пластиктерді сантехникалық бұйымдар жасауда кеңінен қолданады.

Эпоксидті шайырлар түсі мен тұтқырлығы жағынан балға ұқсас. Эпоксидті шайырлардың ЭД-5, ЭД-6 және ЭД-14 маркалары шығарылады. Эпоксидті шайырлардың салқын жағдайда қатаюы кезінде, қатырғыш есебінде фталды қышқыл, ал бөлме температурасында полиэтиленполиамин (8–10% шайыр массасынан) пайдаланылады. Эпоксидті шайырлар суға төзімді желімдерді, полимербетондарды дайындауда қолданылады.

Кремний органикалық полимерлер. Олар өзге органикалық полимерлерден жанбайтындығымен, отқа төзімділігімен, қышқылға, суға шыдамдылығымен ерекшеленеді. Кремний органикалық байланыстырғыштардың кейбір түрлері суда ериді. Гидрофобты материал есебінде су сіңіргіштігін кеміту мақсатында, цемент пен гипстен алынған материалдар мен бұйымдардың сыртқы қырларын өңдеуде қолданылады. Тіпті, температура 400⁰С болса да, түрі бұзылмайды. Сондай-ақ, оларды қабатты және талшықты пластиктер өндірісінде байланыстырғыш материал ретінде қолдануға болады.

Фуранды шайырлар. Олар ауылшаруашылық өнімдері қалдықтарынан, атап айтсақ, сабаннан, мақтаның өзектерінен және т.б. өндіріледі. Бұндай шайырлардың түсі қара немесе қоңыр болады. Ішінде толықтырғыштары бар фуранды шайырлар күрделі (розетка, карниз) профильді бұйымдарды қыспақтап өндіруде қолданылады.

Полиуретандар көп атомды спирттер мен изоцианаттардың әрекеттесуінен пайда болады. Сызықты полиуретанды полимерлер 100⁰С бұзылмайды. Ол суға төзімді талшық, қабыршақ. Жұқа плиталар, көбікті пасталар, желімдер, лактар түрінде пайдаланылады.

Полиуретанды каучуктерді диизоцианатты полиэфирлерді синтездеу әдісімен алады. Полиэфирлердің түрлерінде жылу және дыбыс оқшаулағыш каучуктер болады. Полиуретанды каучуктердің жұмсақ, майысқақ, қатты түрлері болады.

Жасанды каучуктер. Оған шикізат ретінде, мономерлер – изопрен, бутадиен (дивинил), хлоропрен, изобутилен т.б. қолданылады. Жасанды каучуктер линолеумды желімдеуде, еден үшін мастика мен плиталарды өндіруде қолданылады, оларды басқа да полимерлерге қосса майысқақтық қасиет береді.

Табиғи каучуктер мен резиналар. Табиғи каучукті кейбір тропикалық өсімдіктердің сүтті шырынынан өндіреді. Оны таза күйінде пайдаланбайды. Вулканизациялау арқылы жоғары дәрежедегі майысқақ және берік резина шығарады. Резина – электр тоғын оқшаулайтын, су мен газ өткізбейтін материал. Каучукті күкіртпен немесе басқада желімдейтін қоспалармен вулканизациялау кезінде, жаңа күкіртті көпірлік байланыстар пайда болады. Бұндай ретте каучуктің полимерлі молекулалары күкірттің атомымен бірігеді. Осының нәтижесінде резинаның жылуға тұрақтылығының төмендігі, майлар мен бензинде ісінуі, ауадағы оттегі мен азоттың әсерінен майысқақтығын жоғалтуы, олардың елеулі кемістігі деп саналады.