Строительные материалы

 

4. Что служит сырьем  для изготовления неорганических ТИМ, и в каком виде эти материалы применяют?

 

Из неорганических теплоизоляционных  материалов наиболее распростра-нены минеральная вата и изделия из нее, стеклянная вата, ячеистые бето-ны, пеностекло, вспученный перлит. Основные положительные свойства неорганических теплоизоляционных материалов - огнестойкость и биостойкость - сочетаются с высокими теплоизоляционными качествами.

Минеральная вата - это материал, который состоит из тонких стекловидных волокон, получаемых из расплавленных горных пород (базальтов, габбро, диабазов, доломитов и других - каменная вата) или металлургических шлаков - шлаковая вата. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены высоким содержанием воздуха между волокнами (до 95 %).

Выпускают вату в виде бесформенной волокнистой массы желтовато-серого или зеленовато-серого цвета. По плотности  ее подразделяют на марки 80 и 100. Теплостойкость минеральной ваты в зависимости  от исходного сырья достигает 700... 1000 °С.

Минераловатные изделия получают путем склеивания волокон различными связующими (синтетическими смолами, битумом, крахмалом) или, реже, прошивкой минеральной ваты, покрытой с двух или одной стороны бумагой (сеткой или тканью). Выпускают гибкие, полужесткие, жесткие и твердые минераловатные изделия. К гибким изделиям относят минеральный войлок, прошивные маты и теплоизоляционный шнур.

Минеральный войлок получают путем уплотнения минеральной ваты, смоченной битумной эмульсией или  синтетической смолой. Он бывает марок  от 100 до 200 в виде рулонов или листов толщиной 30.. .60 мм.

Минераловатные прошивные маты - полотнища из минеральной ваты с обкладками с одной или двух сторон, прошитые проволокой или нитью. Выпускаются длиной 1000...2500 мм, шириной 500...2500 мм, толщиной 40... 120 мм, плотностью    З0...130кг/м3.

Минераловатные плиты различной жесткости производят путем пропитки минераловатного ковра синтетическим связующим и уплотнения с последующей термообработкой; плотность плит в зависимости от вида изделий составляет 50...250 кг/м3.

Минеральную вату и изделия  из нее применяют для утепления  наружных конструкций зданий, а также  для устройства звукоизолирующих слоев  в перекрытиях и внутренних стенах зданий. В промышленном строительстве  минеральную вату и изделия из нее, кроме того, применяют для  изоляции холодильных камер, тепловых сетей (трубопроводы горячей воды, пара и т. п.), оборудования теплоэлектростанций, котельных и др.

Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата - материал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служат сырьевая шихта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и известняк) или стеклянный бой.

Стеклянное волокно значительно  большей длины, чем волокна минеральной  ваты, и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты -75... 125 кг/м3, теплопроводность - 0,04...0,052 Вт/(м • °С), предельная температура применения стеклянной ваты составляет 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

Стекловата используется для теплоизоляции полов, стен, потолков в кирпичных, бетонных и других конструкциях, а также в качестве звукоизоляции  в конструкциях с двойной стеной.

Пеностекло (ячеистое стекло) - легкий и прочный материал ячеистого строения с пористостью 80...90 %. Его получают из стеклянного боя или специально сваренного стеклогранулята с добавлением газообразователей (0,5...3 % мела или угля от массы стекла). Полученную смесь измельчают в мельнице, загружают в формы и нагревают до вспенивания, а затем быстро охлаждают. Газообразователь, разлагаясь или сгорая, выделяет газообразные продукты, вспенивающие размягченные тонкодисперсные частицы стекла, при охлаждении которых образуется пеностекло.

Плотность пеностекла - 200...300 кг/м3; прочность при сжатии - 3...6 МПа, теплопроводность - 0,06...0,12 Вт/(м - °С). Промышленность выпускает пеностекло в виде плит толщиной около 100 мм и размером 500x1000 мм. Применяют пеностекло для тепловой изоляции при возведении гидротехнических сооружений, машинных отделений судов, наружных стен и покрытий гражданских  и промышленных зданий.

Теплоизоляционные плиты из ячеистого бетона выпускаются следующих марок по плотности: 250; 300; 350 и 400; теплопроводность - 0,07...0,11 Вт/(м • °С); прочность при сжатии - от 0,6 до 2 МПа. Плиты имеют размеры (мм): длина от- 500 до 1000, ширина - от 400 до 600 и толщина - от 80 до 240.

Плиты из ячеистого бетона применяют для утепления стен из мелкоштучных материалов, кровли, изготовления перегородок и теплоизоляции оборудования с температурой до 400 °С.

Вспученный перлит получают обжигом природных вулканических стекол - перлита, обсидиана, витрофира. Исходную породу дробят до заданных размеров, подсушивают в сушильном барабане, а затем обжигают в печи при температуре 900... 1200 °С. Вспучивание зерен происходит за счет интенсивного удаления химически связанной воды (в виде пара) в момент перехода перлита в пиропластическое состояние. Перлит является стеклом и при нагреве размягчается.

Песок применяют для устройства теплоизоляционных засыпок, а также  в составе изделий - битумоперлита, цементоперлита, пластоперлита, керамоперлита и других, перлитовый щебень - для изготовления легкого бетона. Температура применения засыпок из вспученного перлита - (-200.. .+800) °С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Полимеры. Классификация и строение полимера.

 

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых построены из многократно повторяющихся структурных звеньев, соединенных ковалентными связями. Макромолекулы полимеров содержат десятки и сотни тысяч единиц.

Например, в молекуле поливинилхлорида:

-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-

повторяющимся звеном является группировка:

-CH₂-CHCl-

 

Классификация полимеров:

1. по химическому составу:

• органические полимеры (содержат атомы углерода, водорода, азота, кислорода, галогенов)

 

• неорганические полимеры (не содержат атомов углерода)
• элементорганические полимеры (в составе основной цепи наряду с атомами углерода находятся атомы Si, Al, Ti, Ge, B). В природе их нет. Искусственно полученный представитель — кремний-органические соединения.

2. по форме макромолекул:

• линейные,
• разветвлённые (частный случай — звездообразные),
• ленточные,
• плоские,
• гребнеобразные,
• дендримеры,
• полимерные сетки и так далее.

3. по происхождению:

• природные (существующие в природе): целлюлоза, крахмал, хитин, белки, нуклеиновые кислоты и др.
• синтетические полимеры (не существующие в природе, синтезированные): полиэтилен, полипропилен и др.
• искусственные (модификации природных полимеров, получаемые синтетически): нитроцеллюлоза, бензилцеллюлоза, метилцеллюлоза, ацетатцеллюлоза и др.

4. по областям применения:

• пластические массы и органические стекла
• синтетические каучуки
• синтетические и искусственные волокна
• пленки и многочисленные декоративно-защитные покрытия (лаки, краски, эмали)
• биомедицинские материалы.

5. по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях):

• гидрофильные или полярные - полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью;
• неполярные, гидрофобные  - полимеры с неполярными звеньями;
• амфифильные - полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья.

6. по отношению к нагреву:

• на термопластичные  - полиэтилен, полипропилен, полистирол при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим.
• и термореактивные.  Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления.

 

 

Отличительные свойства полимеров.

 

1. особые механические свойства:

• эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);
• малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);
• способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

 

2. особенности растворов полимеров:

 

• высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
• растворение полимера происходит через стадию набухания.

 

3. особые химические свойства:

 

• способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

 

Особые свойства полимеров  объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы  имеют цепное строение и обладают гибкостью.