Материалы на основе полимеров для покрытия полов

Министерство  образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет 
 

Кафедра строительных материалов 
 
 

РЕФЕРАТ

ТЕМА:

«Материалы  на основе полимеров для покрытия полов» 
 
 
 
 
 

Выполнил:

И. 
 
 

Содержание:

Введение

     Полы  из полимерных материалов прочно вошли  в наш быт. К этому виду половых покрытии относят, прежде всего, линолеумные и ковровые покрытия, номенклатура которых на современном рынке довольно большая. Большой популярности полы из полимерных материалов заслужили, прежде всего, простотой укладки, легкостью (при необходимости) замены, простотой уборки и обслуживания.

     Полимерные  материалы находят широкое применение для покрытия полов. Они устойчивы  против истирания, малотеплопроводны, имеют небольшое водопоглощение, не набухают при увлажнении, достаточно тверды и прочны, отличаются высокими лакокрасочными качествами, т. е. отвечают всем требованиям, предъявляемым к  полам. Материалы для полов делят  на три группы: рулонные (линолеумы), плиточные и материалы для устройства бесшовных полов.  
 

     Историческая  справка

     Понятие «полимер» возникло в первой половине XIX в. Якоб Берцелиус, занимаясь изучением винных кислот и их солей, пришел к выводу о существовании веществ одного и того же элементарного состава, но образованных из частиц разной величины. Такие вещества он назвал полимерными.

     Начавшееся  в XX в. производство синтетических полимеров  уже не на основе существующих сложных  природных полимеров (целлюлозы, белков и каучука), а на основе веществ, заново полученных реакциями синтеза из сравнительно простых по химическому составу веществ, получило в наше время широкое применение.

     Для развития синтеза новых органических высокомолекулярных веществ громадное  значение имеют работы творца теории строения органических веществ великого русского химика Александра Михайловича Бутлерова (1828—1886) и многих других выдающихся русских ученых. Особое значение для синтеза полимеров имеет осуществленный А. М. Бутлеровым синтез изобутилена и последующего исследования его полимеризации. В настоящее время изобутилен очень широко применяют как исходное сырье для производства полиизобутилена — полимера, используемого в технологии некоторых кровельных и герметизирующих строительных материалов. А. М. Бутлерову принадлежит также открытие основных полимеров формальдегида, являющегося основой и компонентом многих полимеров.

     В развитии химии и промышленности полимеров важнейшую роль сыграла  реакция М. Г. Кучерова (1881) — реакция  гидратации ацетилена и получения уксусного альдегида — исходного вещества для производства полимеров. Она явилась основой промышленного синтеза сложных и простых виниловых эфиров, применяемых для получения ряда современных полимеров, в том числе и широко используемого в строительной технике поливинилацетата.

     Большое значение имеют научные работы А. Е. Фаворского (1860—1945), установившего  механизм изомерных превращений  непредельных соединений. Им же разработаны  реакции, ведущие к 

     получению простых виниловых эфиров и соответствующих  полимеров.

     Русская наука внесла большой вклад в развитие процессов полилимеризации работами В. В. Солонина (1862—1934), впервые осуществившего реакцию сополимеризации.

     Неоценимы и труды С. В. Лебедева (1874—1934), который в 1908 г. сделал сообщение о способности дивинила к полимеризации и о получении каучукоподобных веществ. Он обогатил русскую химическую науку широко известными работами по синтезу и полимеризации диеновых соединений, которые и привели его к получению синтетического каучука. Основные положения установленных С. В. Лебедевым закономерностей известны как «правила полимеризации диеновых соединений С. В. Лебедева». Они имеют важнейшее значение для выбора основных условий полимеризации и соответствующей структуры исходного мономера.

     Работы  С. В. Лебедева имеют большое значение также и для теории и техники полимеризации этиленовых соединений, а следовательно, и для промышленности полимеров.

     Первыми синтетическими пластмассами, нашедшими промышленное применение, были фенопласты. Еще в 1872 г. А. Байер заметил, что при взаимодействии фенола с альдегидами образуются смолообразные продукты. Это наблюдение не привело к каким-либо результатам, имевшим тогда практическую ценность, так как осмоление продуктов реакции в то время рассматривалось лишь как помеха в синтезе органических низкомолекулярных веществ. Потребность промышленности того времени в новых материалах и синтетических полимерах была невелика, и природные смолы (канифоль, сандарак, копал, янтарь и др.) полностью удовлетворяли нужды промышленности.

     В 1902 г. в полузаводских условиях путем  конденсации фенола с формальдегидом был получен первый синтетический  полимер — лаккаин.

     С 20-х годов текущего столетия в  промышленности стали применять мочевиноформальдегидные и другие полимеры. Начиная с 30-х годов большое значение приобрели полимеры, полученные методом полимеризации (полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат, полиметилметакрилат и др.). 40-е годы характеризуются весьма бурным развитием промышленности полимеров всех видов. Важное значение получили и новые виды поликонденсационных полимеров: кремнийорганические, полиамидные, полиуретановые.

     Громадное значение для технологии полимеров  сыграли работы советских ученых — Н. Н. Семенова, С. С. Медведева, В. Л. Карги- на, В. В. Коршаа и др.

     Из  иностранных ученых следует отметить В. Карозерса и немецкого химика-органика Г. Штаудингера, которые провели ряд исследований по разработке теоретических основ промышленного получения полимеризационных полимеров (поливинилацетата и полистирола).

     В 1940 г. начинается производство при давлении до 250 МПа полиэтилена — одного из наиболее распространенных в настоящее  время полимеров. В 1955 г. К. Циглером был разработан метод полимеризации этилена и при низком давлении, который в настоящее время получил весьма широкое распространение.

     Промышленность  пластмасс всегда опиралась на новейшие достижения и открытия русских, советских и иностранных химиков. Без успехов в развитии органической химии рост промышленности полимеров был бы немыслим.

     Классификация

     Материалы для полов делят на три группы: рулонные (линолеумы), плиточные и  материалы для устройства бесшовных  полов.  
РУЛОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ  
          Рулонные материалы для покрытия полов изготовляют на основе различных полимеров и наполнителей. В их состав вводят также пластификаторы, пигменты и технологические добавки. В зависимости от вида применяемого полимера различают глифталевые (полиэфирные), поливинилхлоридные, коллоксилиновые, резиновые (релин) и другие для покрытия полов; по структуре — безосновные и с упрочняющей основой или тепло- и звукоизолирующей основой, однослойные, многослойные и ковровые покрытия с гладкой, рифленой и ворсистой поверхностью, одно- и многоцветные. 
          Алкидный линолеум изготовляют на основе модифицированного глифталевого полимера с введением в него наполнителей (пробковой или древесной муки), пигментов и других добавок. Его выпускают в рулонах длиной 20 м, шириной 1,8...2,0 м и толщиной 2,5...3 мм. Технологический процесс изготовления алкидного линолеума слагается из следующих основных операций: 1) окисления и полимеризации (оксиполимеризация) растительных масел в линоксиновых аппаратах под действием кислорода воздуха и температуры 60...90°С; 2) приготовления линолеумного цемента (придания ему достаточной жесткости и эластичности); 3) приготовления линолеумной массы на смесительных машинах, где цемент смешивают с наполнителями и красителями 4) формования линолеума — линолеумная масса наносится на джутовую основу с помощью каландра слоем заданной толщины после чего полученная лента следует на вторую пару вальцов для полирования; 5) грунтовки основы и вызревания — изготовленная лента линолеума направляется для грунтовки основы масляной краской или эмульсией в целях предохранения джутовой ткани от гниения, а затем направляется в сушильные камеры для окончательного вызревания; в процессе вызревания при температуре 65...80°С в течение 5 сут линолеум приобретает необходимые свойства — упругость, эластичность и стойкость на истирание; 6) обрезки кромок, разрезки на куски и упаковки.

     Глифталевый линолеум выпускают с одно- или  многоцветным рисунком. При производстве печатного линолеума вводятся дополнительные процессы: приготовление красок, нанесение  узора на поверхность и вторичная  сушка линолеума. Укладывают глифталевый  линолеум на холодную битумную, резинобитумную типа изол, канифольную или казеиноцементную мастику и клей бустилат. Глифталевый  линолеум обеспечивает получение малотеплопроводных полов без специальных дополнительных теплоизолирующих прослоек. Применяют  глифталевый линолеум для покрытия полов жилых и гражданских  зданий.  
           Поливинилхлоридный линолеум изготовляют из поливинилхлорида, наполнителей, пластификаторов, пигментов и других добавок. Выпускают его на тканевой основе и безосновный. Безосновный линолеум может быть одно-, двух- или многослойным. Его выпускают в рулонах длиной не менее 12 м, шириной 1200...2400 мм, толщиной 1,5...2,1 мм. Многослойный линолеум выпускают с лицевым слоем из прозрачной поливинилхлоридной пленки с печатным рисунком, одноцветный или мраморовидный, а однослойный — одноцветный или мраморовидный. Кроме того, выпускают тепло- и звукоизоляционный линолеум на войлочной или пористой основе.         Поливинилхлоридный линолеум имеет большую прочность, хорошую сопротивляемость, не подвержен гниению, имеет малую теплопроводность и гигиеничен. 
            Поливинилхлоридный линолеум производят обычно двумя способами: вальцево-каландровым (безосновный линолеум) и промазным. Для изготовления поливинилхлоридного линолеума в качестве связующего применяют поливинилхлорид. В качестве пластификатора используют дибутилфталат, наполнителями могут быть тальк, барит (тяжелый шпат), каолин, асбест; для придания линолеуму цвета применяют минеральные краски: мумию, сурик железный, охру, крон свинцовый, крон цинковый, ультрамарин, сажу газовую, белила цинковые и литопон. В состав композиции вводят также стабилизатор, трансформаторное масло в качестве разбавителя композиционной массы и стеарат кальция для уменьшения прилипания к вальцам в сырьевой массе. В качестве основы применяют кордельную, полукордельную, джутовую и джутово-кенайную ткань. Тепло- и звукоизоляционные линолеумы выпускают на специальной войлочной или пористой основе.

        Ворсолин — теплозвукоизоляционное покрытие полов — представляет собой нетканый двухслойный материал: верхний слой — петельный ворс (или беспетлевой) из синтетической пряжи одно- или многоцветной (смеси капрона с медно-аммиачными волокнами в соотношении 1:1) и нижний — поливинилхлоридная пленочная основа. Ворсолин изготовляют в виде рулонов длиной 12...20 м и шириной 1,0 м. Его применяют для покрытия полов непосредственно по железобетонному или несущему основанию размером «на комнату» в жилых и общественных зданиях с повышенными акустическими и теплотехническими требованиями.  
             Коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) линолеум изготовляют на основе коллоксилина (нитроцеллюлозы), пластификаторов (дибутилфталата, трикреозотилфосфата), наполнителей (гипса, глинозема, асбеста, пиритных огарков) и красителей. Для придания коллоксилину негорючести в состав линолеума вводят анти-пиренборную кислоту, а для стабилизации свойств — стабилизаторы (центролит № 1 и 2, представляющий собой производные мочевины или замещенные уретаны). Его выпускают в рулонах длиной не менее 12 м, шириной 1000... 1200 мм и толщиной 2...4 мм. Коллоксилиновый линолеум укладывают на твердое гладкое основание на кумаронокаучуковую или коллоксилиновую мастику. Коллоксилиновый линолеум запрещается применять для театрально-зрелищных предприятий и детских учреждений.  
              Резиновый линолеум — релин — представляет собой двух или трехслойный рулонный материал с износостойким декоративным верхним слоем. В качестве основного сырья для производства релина применяют дробленую старую резину и нефтяной битум или близкий к нефтяному битуму продукт — руброкс и асбест 7-го сорта. Из них изготовляют нижний подкладочный слой. В состав нижнего слоя вводят также серу (для вулканизации резины), ускорители процесса вулканизации совместно с оксидом цинка, парафином (для облегчения переработки массы). Верхний декоративный слой изготовляют из синтетического каучука с добавкой серы, ускорителей, красителей и наполнителя. В качестве наполнителей применяют белую сажу (силикагель), каолин и древесную муку.  
              
     ПЛИТОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ                            
 
            В настоящее время для покрытия полов используют плиточные материалы, изготовленные на основе полимеров, пластификаторов, наполнителей и пигментов. Полы из этих плиток обладают малой истираемостью, долговечностью и химической стойкостью. Плитки приклеивают на хорошо выровненное бетонное, асфальтовое или ксилолитовое основание специальными клеями или мастиками.  
В зависимости от вида используемого сырья плиточные материалы для покрытия полов делят на поливинилхлоридные, кумаронополивинилхлоридные, кумароновые, битумные, резиновые и фенолитовые плитки, древесноволокнистые и древесностружечные плиты, в которых в качестве связующего используют карбамидные и фенольные полимеры, а наполнителя — древесину.  
            Плитки для полов по форме бывают квадратные, прямоугольные и фигурные; по конструкции — одно- и многослойные, с прямоугольными гранями и со шпунтом и гребнем; по цвету — одно- и многоцветные, а по фактуре лицевой поверхности — с гладкой или рифленой поверхностью. Использование плиток для полов позволяет получать самые разнообразные полы по рисунку и цветам. Поврежденные участки пола из плиток легко поддаются ремонту.  
            Однако полы из плиток не индустриальны, содержат большое количество швов; долговечность и гигиеничность плиточных полов ниже линолеумных. Плиточные материалы для полов применяют в жилых, общественных и промышленных зданиях. Стружечные и волокнистые плиты запрещается использовать в помещениях с повышенной влажностью. Их кладут по стяжкам, имеющим влажность не более 10%. Применение битумных плиток для полов в жилых домах запрещается. Плиточные полы экономичнее, чем дощатые, хотя укладка их более трудоемка.                         

     Поливинилхлоридные  плитки изготовляют на основе поливинилхлорида с использованием в качестве пластификатора дибутилфталата, наполнителя — древесной  муки и талька. Для придания необходимого цвета вводят пигменты. Технологический  процесс изготовления плиток состоит  из подготовки и дозирования сырья, тщательного смешения компонентов  в смесителе, вальцевания смеси, каландрирования, вырубки плиток на прессе, разбраковки и упаковки готовых  плиток. Поливинилхлоридные плитки выпускают  следующих размеров: 150X150, 200X200, 300X300 мм, толщиной 2 и 3 мм и различных цветов, в том числе и мраморовидные. Поливинилхлоридные плитки используют не только для полов, но и для облицовки  стен. В этом случае плитки изготовляют  толщиной 1,2 мм. Кумаронополивинилхлоридные плитки производят из поливинилхлоридного  и кумаронового полимера. В качестве пластификатора добавляют дибутилфталат, а в качестве наполнителя древесную  муку, тальк. Для окраски в массу  вводят пигменты.    

     Плитки  выпускают следующих размеров: 150X150, 200X200 и 300X300 мм. Кумаронополивинилхлоридные плитки гигиеничны химически стойки, поэтому их применяют в местах с повышенной влажностью.

     Кумароновые плитки изготовляют из связующего кумароно вого полимера, пластификатора — льняного масла, иногда вводят добавку технического стеарина. Наполнителями для кумароновой плитки являются асбест, древесная мука и тальк. Для окраски плиток можно использовать как минеральные, так и органические пигменты. Кроме того, при приготовлении линолеумной массы для получения хорошего внешнего вида вводят воск, а для лучшей обрабатываемости массы на вальцах — до 3% канифоли (от массы смеси). Плитки выпускают размером 150X150 и 200X200 мм, толщиной 3 мм. Кумароновые плитки обладают высокой твердостью — не более 0,1 мм, истираемостью не более 0,08 г/см2, водопоглощением за 24 ч не более 1 %, упругостью не менее 40%. Полы из кумароновых плиток износоустойчивы, гигиеничны, хорошо моются, водостойки, огнестойки. Их рекомендуется применять в помещениях, рассчитанных на посещение большого количества людей (больницы, школы, кафе, рестораны и т. д.).

     Фенолитовые плитки изготовляют из новолачного  фенолоформальдегидного полимера, отвердителя  и порошкообразных наполнителей минерального или органического  происхождения (каолина, талька, слюды, древесной муки и др.). Фенолитовые  плитки обладают высокой механической прочностю, теплоустойчивостью, кислотостойкостью  и малым водопоглощением; потеря в массе при истирании не превышает 0,03 г/см2, а водопоглощение через 24 ч  не более - 0,1 %. Фенолитовые плитки применяют  не только для настилки полов, но и  для облицовки стен некоторых  производственных и культурно-бытовых  помещений.