Дегтевые вяжущие. Состав и свойства

Деготь- продукт конденсации летучих углеводородов и неметаллических производных, образующихся при деструктивной перегонке твердого топлива и других органических веществ. Соответственно каждому исходному сырью деготь называют: каменноугольный, древесный, нефтяной и др.

Для строительных целей лучшими техническими свойствами обладает высокотемпературный каменноугольный деготь, который подвергают дополнительной обработке- удаление воды и легких масел.

Способом растворения можно выделить 4 составных части дегтя: смолы- твердые или плавкие; кислая часть дегтя- фенолы; твердый порошкообразный компонент «свободные» углерод или сплав сложных органических соединений с высоким содержанием углеводорода – пек; нафталин.

От содержания смол и пека в наибольшей степени зависят вязкость. Теплоустойчивость, клеящая способность и др. свойства дегтей.

По структуре дегти относят к дисперсной системе типа низко концентрированных суспензий. Смолы в этих системах адсорбированы на взвешенных твердых частицах, поддерживают систему во взвешенном состоянии.

Особенностью дегтей по сравнению с битумами является их повышенная полярность. В частности, в связи с присутствием фенолов, что придает им высокую поверхностную активность. Кроме этого в дегтях содержится большое количество непредельных углеводородов, которые благопрепятствуют: протеканию химических реакций окисления; реакций полимеризации; образованию новых фаз на поверхности минеральных частиц.

Дегти стареют более интенсивно чем битумы (кислород, УФ-лучи, вода и т.д.). Более глубокие изменения происходят в жидких дегтях, за счет повышенного содержания ненасыщенных молекулярных соединений в маслах и легких испаряющихся фракций. Старение также обусловлено выпотеванием фенолов или их окислением, возгонкой нафталина (растворимы в масляной части дегтя.

Дегти при использовании нагревают до температур 80-130º (зависит от марки), при нагревании вязкость быстро падает. При остывании происходит процесс укрупнения частиц (мицелл), обрастание их солватными оболочками смолистых веществ. Идет процесс испарения легких, средних и тяжелых масел, поглощение подвижных фракций наполнителем или основой материала (например материал-толь, основой является картон). В результате всех процессов деготь загустевает, со временем превращается из жидкого в твердообразное состояние и может приобрести даже хрупкие свойства. Поэтому на стадии производства кроме наполнителя вводят добавочные вещества, способствующие торможению окислительных процессов и улучшающие деформативные свойства вяжущего.

Затвердевание дегтя при постоянной температуре или охлаждении происходит под влиянием сложного комплекса процессов активного и направленного структурообразования в т.ч. за счет: введения порошкообразных и других видов наполнителей; испарения легких, средних и тяжелых масел; а также значительной возгонки твердых компонентов типа нафталина; кристаллизации некоторой части нафталина; увеличения «свободного углерода» за счет полимеризации; адсорбции ПАВ; поглощения жидких компонентов подложкой.

В результате затвердевания конгломератов возникают и развиваются силы адгезии на границе контакта. Наполненный деготь переходит в состояние пленок, образующих подобно битуму структурную пространственную сетку. Ячейки этой сетки заполняются частичками полизернистых материалов. Адгезионные связи дегтевых вяжущих более сильны, чем у битумных, что обусловлено полярностью дегтей. В результате хемосорбционных процессов в порах и на поверхности возникают новые продукты взаимодействия активных соединений дегтя с минеральными составляющими. Эти соединения являются зародышами новой фазы, постепенно обрастают продуктами твердой фазы и сольватированного дегтя, упрочняющих структуру конгломерата.

Свойства:

Средняя плотность каменноугольных дегтей —1,25 г/см3.

Вязкость дегтей повышается с увеличением количества свобод­ного углерода и твердых смол за счет уменьшения масляной части дегтя.

Температура размягчения

Атмосферостойкость- полимеров, их способность выдерживать в течение длительного времени действие атм. факторов (солнечная радиация, тепло, кислород, озон и др.) без существ. изменениявнеш. вида и эксплуатац. св-в.

Биостойкость- св - во материалов и изделий долговременно сопротивляться действию , вызывающих гниение или др. разрушит. биол. процессы.

81) Полимеры. Способы получения полимеров: цепная полимеризация, свободно-радикальная полимеризация, радикальная сополимеризация, поликонденсация.

Высокомолекулярные соединения (ВМС, или полимеры) получили свое название из-за большой молекулярной массы более 5000.

Олигомеры– это вещества, которые по молекулярной массе и свойствам занимают промежуточное положение между полимерами и мономерами.

Различают природные и синтетические полимеры, органические, элементоорганические и неорганические полимеры.

Природные полимеры – это полимеры натуральных материалов, например, белки и целлюлоза, натуральные волокна растительного или животного происхождения, каучук и др.

Синтетические полимеры – это все полимеры, которые синтезируют из низкомолекулярных веществ, например, полиэтилен, поливинилхлорид, лавсан и др. Среди синтетических полимеров различают органические, элементорганические и неорганические полимеры.

Органические полимеры –это такие полимеры, основная цепь которых состоит в основном из атомов углерода.

Элементорганические полимеры – это такие полимеры, в которых основная цепь состоит из элементов, не являющихся углеродом, а в обрамлении могут находиться органические заместители, например, кремнийорганические полимеры.

Неорганические полимеры -это полимеры, основная цепь которых не содержит атомов углерода, например, силикаты

Способы получения полимеров

Полимеризация – процесс, позволяющий получить полимеры из низкомолекулярных соединений. В зависимости от характера роста макромолекулы полимеризация может быть:

цепная,

ступенчатая,

ступенчато-цепная.

Цепная полимеризация

Цепную полимеризацию в общем виде можно представить схемой:

где М – молекула мономера (исходное низкомолекулярное соединение); Mi, Mi + 1, Mi + 2 – растущие полимерные цепи. Взаимодействие происходит только между мономерами и растущей цепью, мономер присутствует в реакционной смеси до завершения процесса полимеризации.

Цепная полимеризация включает в себя три основные стадии:

– инициирование;

– рост цепи;

– обрыв цепи.

Цепная полимеризация может протекать по свободно-радикальному, ионному или координационному механизму.