Общие сведения о полимерах и их получение
Тема 8. Строительные материалы и изделия на основе полимеров
Контрольные вопросы
1. По каким признакам и показателям различаются фракции битума?
2. Как зависят свойства битума от фракционного состава?
3. В чем заключаются основные недостатки битумов и как их исправляют?
4. Что принято понимать под температурой размягчения битума?
5. Почему мастики называют горячими или холодными?
6. Почему рулонные кровельные материалы на основе битумов и кровельного картона применяют только для временных сооружений со сроком эксплуатации до пяти лет?
7. Какой из модифицированных битумов наиболее долговечен?
8. Какие рулонные материалы можно укладывать в кровлю (выполнять работы) при сильных морозах (ниже -15 °С)?
9. Какие принципиальные различия имеют битумно-полимерные рулонные кровельные материалы разных изготовителей?
10. От чего зависит коррозионная стойкость асфальтового бетона?
Некоторые органические вещества обладают способностью образовывать очень большие молекулы из исходных коротких звеньев (радикалов). В зависимости от образующихся связей между звеньями (ионных или ковалентных) различают ионный и радикальный механизмы укрупнения молекул. Макромолекулы полимеров изображают в виде элементарного звена, заключенного в скобки (например: [ — СН2—СН2—]n), где п — показатель полимеризации (число элементарных звеньев в макромолекуле).
Показатель полимеризации определяют по формуле
п = М/ т,
где М — молекулярная масса полимера; т — молекулярная масса элементарного звена.
У мономеров п = 1. Соединения с п > 1 называются олигомера-ми, если и мало, и полимерами, если п велико. Самые длинные из известных — макромолекулы ДНК. У них п достигает 109... 1010.
По происхождению полимеры подразделяются на три группы: природные (целлюлоза, натуральный каучук); модифицированные, получаемые химической обработкой природных полимеров (эфиры целлюлозы, целлулоид, резина); синтетические, получаемые из мономеров.
Синтетические полимеры в зависимости от процесса их получения подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные. Если радикалы образуются в результате разрыва двойных связей, то процесс укрупнения молекул называется полимеризацией. Если свободные связи образуются за счет отщепления от мономеров функциональных групп (активных концевых атомов или их сочетаний), то процесс называется поликонденсацией. При поликонденсации, в отличие от полимеризации, происходит выделение низкомолекулярных побочных продуктов. Некоторые полимеры (полиуретаны, эпоксидные смолы) получают в результате ступенчатой полимеризации (полиприсоединения). В этом случае молекулы мономера образуют вначале короткие молекулярные цепочки (преполимеры), которые затем соединяются в макромолекулы.
Полимеры, макромолекулы которых построены из разных элементарных звеньев, называются сополимерами (в отличие от гомополимеров, содержащих в цепи одинаковые элементарные звенья). Сополимеры бывают статистическими: —А — В— В—А— С— В— —А—А—В—А—С—В—; регулярными: —А— Б— С—А — В— С— -А-В- С-; блочными: —А—А—А—А — В— В— В— С— С- С— -С-.
Макромолекулы по форме бывают линейными, разветвленными и сшитыми (сетчатыми). В последнем случае линейные цепи соединены поперечными связями, через атомные группы. В каучуках сшивание линейных молекул называется вулканизацией.
Линейное строение имеют все полимеризационные полимеры. Поликонденсационные полимеры могут быть как линейными, так и сетчатыми. При поликонденсации бифункциональных соединений (дающих радикалы с двумя свободными связями) образуются линейные полимеры. Если одно или оба мономера являются трехфункциональными (или более), то образуются сетчатые полимеры.
По отношению к нагреванию полимеры подразделяются на термопластичные и термореактивные.
Термопластичными являются линейные полимеры. При нагревании они размягчаются и плавятся, а при охлаждении восстанавливают свои свойства. Это свойство используется при формовании и сварке изделий.
Термореактивные полимеры, имеющие сшитые макромолекулы, не плавятся без разложения, что обусловлено наличием связей между линейными цепочками.