Добавки к органическим вяжущим

Органические вяжущие вещества в чистом виде применяют очень редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества, либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающие их эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и др.

Растворители применяют для разжижения, т. е. для придания рабочей консистенции краскам, клеям, мастикам и строительным растворам на органических вяжущих. Подробно о растворителях см. п. 18.3. Иногда, напротив, смесям с органическими вяжущими необходимо придать большую вязкость или структурную прочность. Например, клеям и мастикам, наносимым на вертикальную поверхность. В таком случае используют тонкодисперсные наполнители, загущающие смесь и придающие ей тиксотропные свойства. Наполнители, кроме того, вводят в полимерные материалы для снижения их стоимости и придания необходимых свойств: твердости, прочности, износостойкости и др. (подробнее о наполнителях см. п. 15.1). Пластификаторы и стабилизаторы добавляют к полимерам для придания им требуемых механических свойств и долговечности. Отвердители — необходимый компонент смесей, в которых в качестве вяжущего использованы термореактивные олигомеры.

Пластификаторы— вещества, вводимые в полимерные материалы с целью повышения эластичности и пластичности. Действие пластификатора в упрощенном виде можно представить так. Относительно небольшие молекулы пластификатора, проникая между молекулами полимера, ослабляют межмолекулярные связи и тем самым повышают подвижность полимерных молекул. Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимером, образуя с ним устойчивую композицию, должны обладать малой летучестью и способностью проявлять пластифицирующее действие не только при нормальной, но и при пониженной температуре.

В строительстве применяют низкомолекулярные и высокомолекулярные пластификаторы. Из низкомолекулярных пластификаторов применяют эфиры фталевой кислоты (фталаты) и эфиры фосфорной кислоты (фосфаты). Среди фталатов наибольшее распространение получил диоктилфталат ДОФ, из фосфатов — трик резилфосфат. ДОФ — прозрачная маслянистая жидкость плотностью 980 кг/м , хорошо совмещающаяся со многими полимерами (поливинилхлоридом, поливинилацетатом, эпоксидными смолами и др.).

Высокомолекулярные пластификаторы отличаются высокоэластическими свойствами. В пластмассах в качестве пластификаторов используют эпоксидированные масла и олигомерные полиэфиры; битумные материалы пластифицируют добавками эластомеров, например, каучука. Преимущество полимерных пластификаторов над низкомолекулярными состоит в том, что они не летучи и не экстрагируются из материала растворителями.

Отвердители — вещества, вызывающие отверждение термореактивных олигомеров, т. е. связывающие относительно короткие линейные молекулы органического вяжущего в крупные трехмерные (сетчатые) молекулы. По характеру действия эти вещества делят на две группы: собственно отвердители и инициаторы (или катализаторы) отверждения.

Отвердителями термореактивных олигомеров служат полифункциональные (как минимум, бифункциональные) вещества. Эти вещества своими функциональными группами соединяются с молекулами олигомера, образуя как бы поперечные мостики (поэтому и нужны как минимум две функциональные группы). Потребное количество отвердителя определяется числом функциональных групп в молекуле олигомера и самого отвердителя.

Для фенолоформальдегидных полимеров в качестве отвердителя применяют уротропин (гексаметилентетраамин), распадающийся при нагревании на три молекулы формальдегида, который и производит сшивку. Эпоксидные смолы отверждают полифункциональными аминами (наибольшее распространение получил полиэтилен-полиамин — ПЭПА).

Инициаторы отверждения — вещества, распадающиеся в условиях отверждения с образованием свободных радикалов, инициирующих соединение молекул олигомеров друг с другом. Так, для ненасыщенных полиэфирных смол применяют перекисные инициаторы, например гидроперекись изопропилбензола — «гипериз». Так как перекиси распадаются относительно медленно, добавляют вещества — ускорители отверждения, в данном случае — ускоритель НК (нафтенат кобальта). Ускоритель и инициатор вместе называются отверждающей системой. Необходимо помнить, что смешивать непосредственно инициатор с ускорителем категорически воспрещается, так как это может привести к взрыву с выбросом токсичных веществ. Принято раздельно смешивать инициатор с частью олигомера, а ускоритель с оставшейся частью, а затем соединяют эти смеси.

При отверждении некоторых термореактивных олигомеров, способных к самоотверждению при определенной реакции среды (определенном рН), используют вещества, создающие необходимую реакцию среды: кислоты или щелочи. Так, для отверждения мочевино- и меламиноформальдегидных смол добавляют кислоты — контакт Петрова, бензосульфокислоту, соляную кислоту и т. п.

Контрольные вопросы

1. Какие виды органических вяжущих веществ вы знаете?

2. В чем различие термопластичных и термореактивных вяжущих?

3. Каковы общие свойства битумов и дегтей? В чем их различия?

4. Что такое пек?

5. Назовите основные свойства термопластичных полимеров.

6. Какие термопластичные полимеры применяют в строительстве?

7. Расскажите, что такое поливинилацетатная дисперсия.

8. Назовите основные свойства термореактивных полимеров. Что такое олигомеры?

9. Расскажите о свойствах фенолформальдегидных, карбамидных и эпоксидных полимеров.

10. Что такое каучуки?

11. Расскажите о свойствах дивинилстирольного латекса.