Долговечность. Отношение к высоким температурам

Общие сведения о полимерах

С разными изделиями из полимеров мы встречаемся ежедневно. Полимеры вокруг нас, они окружают нашу жизнь и присутствуют практически повсеместно: на работе, дома, в одежде, в общественном транспорте. Но что обозначает сам термин «полимер» наверное, знает не каждый.

Словари нам дают определение: это высокомолекулярное соединение. При этом полимерная молекулярная масса может составлять и тысячи единиц и миллионы. Полимер состоит из групп атомов, которые повторяются.

Их ещё называют звеном макромолекулы полимера. Когда связь между макромолекулами происходит под воздействием слабых сил Ван-дер-Ваальса, то их называют термопласты, а если в результате химических связей, то реактопласты.

Итак, что же такое полимеры?

Основную массу полимеров составляют органические вещества, однако известно и немало неорганических и элементорганических полимеров. Характерной чертой полимера является то, что при образовании его молекулы соединяется большое число одинаковых или разных молекул низкомолекулярных веществ — мономеров. Это приводит к тому, что получается длинная цепная молекула, которую называют макромолекулой. Составляющие ее низкомолекулярные повторяющиеся структурные единицы, или элементарные звенья, соединены прочными химическими связями. Сами же макромолекулы связаны между собой слабыми физическими межмолекулярными силами.

Цепное строение макромолекул и различная природа связей вдоль и между цепями определяет комплекс особых физико-химических свойств полимерного материала, таких, как, например, одновременное сочетание в нем прочности, легкости и эластичности, способности образовывать пленки и волокна. Цепное строение макромолекул ответственно также за то, что полимеры могут значительно набухать в жидкостях, образовывая при этом ряд систем, промежуточных между твердым телом и жидкостью. Растворы полимеров отличаются повышенной вязкостью.

Соединение мономеров в макромолекулы происходит в результате химических реакций, которые протекают по законам цепных или ступенчатых процессов. Число повторяющихся звеньев в макромолекуле определяет молекулярную массу полимера, которая может составлять десятки, сотни тысяч и миллионы углеродных единиц. Какой бы реакцией ни был получен полимер, он всегда состоит из набора макромолекул, различных по размеру, поэтому молекулярная масса полимера оценивается некоторой средней величиной,

При переработке, которая обычно проводится при повышенных температурах, в полимер, как правило, вводят различные необходимые добавки, такие как пластификаторы, наполнители, стабилизаторы, модификаторы свойств и другие.

 

Полимеры являются основным веществами для изготовления множества строительных материалов и изделий: полимерные бетоны и растворы, алкидный линолеум, коллоксилиновый линолеум, релин, поливинилхлоридный линолеум, изол, герметизирующие пленки и прокладки, пленка полиэтиленовая, стеклопластики на основе полиэфиров, погонажные материалы, трубы из органического стекла, стеклопластиковые трубы, поливинилхлоридные трубы, полиэтиленовые трубы, облицовочные полистирольные плитки, декоративный бумажнослоистый пластик, изоляционные материалы из полимеров, сэндвич панели.

 

В данной курсовой работе мы детально рассмотрим один из самых лучших тепло- и звукоизоляционных материалов – пенополистирол (пенопласт).

Общие сведения  о пенополистироле и его свойства

 

Пенополистирол - белое однородное вещество, имеющее структуру из склеенных между собой шариков, упругое на ощупь, не имеет запаха, является отличным тепло - звуко изолятором.

 

 Одним из преимуществ пенополистирола является способность нести относительно высокую механическую нагрузку (не ломаться) при минимальной плотности. Это в значительной степени определяет возможности его использования в строительстве.

 

Пенополистирол (пенопласт) применяется в качестве внутренней теплоизоляции при изготовлении трёхслойных панелей для крупнопанельного домостроения, в кирпичной кладке, при монолитном строительстве, заметно сокращая толщину стен и увеличивая тем самым полезную площадь помещения. Следует подчеркнуть возможность использования пенополистирольных плит, которые благодаря низкой средней плотности практически не изменяют нагрузку на несущие конструкции и фундамент, для реконструкции старых зданий. Свойства материала позволяют использовать его для теплоизоляции крыш, подвалов, полов, перегородок.

 

Экологичность

 

В соответствии с исследованиями Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Самарской области, пенополистирол не выделяет вредных веществ, а выделения стирола столь незначительны, что не оказывают влияния на здоровье людей. На основании проведённых лабораторных испытаний САМАРСКОМУ ПРОИЗВОДСТВУ ПЕНОПЛАСТА выдано санитарно-эпидемиологическое заключение 63.01.06.224.П.001216.04.03 от 7 апреля 2003 года об экологической безопасности применения пенополистирола в строительстве.

 

Заключение Московского НИИ Гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана также подтверждает, что при исследовании рекомендованных для строительства конструкций с применением пенополистирола, в пробах воздуха стирола не обнаружено. Во всем мире пенополистирол (пенопласт) разрешено применять как при строительстве, так и в контейнерах для упаковки и хранения пищевых продуктов.

 

Долговечность. Отношение к высоким температурам

 

С целью исследования изменений физико-механических и теплофизических свойств пенополистирола с течением времени были проведены ускоренные ресурсные испытания в Московском НИИ строительной физики (МНИИСФ) по специальной методике с температурными колебаниями от -40 до +400 С и выдерживанием в воде. Анализ показал, что срок эксплуатации пенополистирольных плит не менее 80-ти лет. В течение непродолжительных промежутков времени пенополистирол выдерживает температуру 110 С, позволяя, например, кратковременный контакт с горячим битумом. В случаях постоянного воздействия повышенных температур рекомендуется не превышать 80 С во избежание деформаций и усадки.

 

Пенополистирольные плиты (по существу являясь пластиком), устойчивы к старению, и при правильном применении сохраняют стабильные свойства форму и размеры длительное время, т.е. являются долговечным материалом. Сегодня, существуют данные натурных наблюдений и экспертное заключение, которые доказывают, что материал, заложенный в конструкцию около 30 лет назад, не подвергся необратимым изменениям (размер плит, например, вследствие усадки или сжатия). Надо отметить, что сама технология производства пенополистирола фирмы BASF (Германия) разработана в 1950 году, поэтому и возраст натурных испытаний не столь велик. Однако в лаборатории МНИИСФ в Москве были проведены исследования на долговечность и необходимые испытания пенополистирола на анализ характерных циклических изменений температуры наружного воздуха в годовом цикле для климатических условий средней полосы России. В климатической камере было смоделированы температурно-влажностные воздействия на фрагменты конструкций, в которых есть пенополистирол. Всего было проведено 80 циклов испытаний образцов пенополистирольных плит. Получены следующие выводы, что пенополистирольные плиты успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкций с амплитудой температурных воздействий + 40 С.