Материалы на основе полимеров

К существенным недостаткам пластических масс относится  малая поверхностная твердость. У пластмасс с волокнистыми наполнителями  этот показатель достигает 25, у полистирольных и акриловых пластиков - 15 кГ/мм² (у стали поверхностная твердость  порядка 450). 
Твердость по Бринеллю бумажных пластиков равна (в кГ/мм²) 30-40; текстолита - 35, асботекстолита - 45, дельта-древесины - 30, органического стекла - примерно 30.

Значительным  недостатком пластмасс является высокий коэффициент термического расширения. Высокий коэффициент  термического расширения пластмасс  следует учитывать при проектировании строительных конструкций, особенно большеразмерных  элементов (например, стеновых панелей).

Большой коэффициент  термического расширения пластмасс  в сочетании с малой теплопроводностью  обусловливает значительные остаточные внутренние напряжения, которые могут  вызвать трещины в строительных изделиях при резких изменениях температур. Ясно, что эти напряжения особенно значительны при армировании  пластмассовых изделий металлом.| 
Не следует игнорировать и еще одно отрицательное свойство пластмасс - их ползучесть. Даже жесткие типы пластмасс с минеральными порошкообразными наполнителями в гораздо большей степени, чем это наблюдается у керамических материалов, бетонов и металлов, обладают медленно развивающимся пластическим течением - ползучестью, сильно возрастающей даже при незначительных повышениях температур.  Серьезным недостатком пластмасс является их горючесть, хотя есть основания полагать, что в ближайшие годы этот недостаток у ряда пластмасс будет уменьшен.

В настоящее  время химическая промышленность разрабатывает  новые виды трудносгораемых полимеров - не только карбоцепные, т. е. те, основная цепь которых состоит из углеродных атомов, но и гетероцепные, основная цепь которых наряду с углеродными  содержит также и другие атомы, и  в первую очередь кремния.

Как отрицательное  свойство некоторых пластмасс следует  отметить их токсичность. Последняя  в ряде случаев зависит не только от токсичности самих полимеров, но и токсичности тех компонентов, которые входят в пластмассы (стабилизаторы, пластификаторы, красители). Токсичности  полимерных строительных материалов следует  уделять серьезное внимание, особенно тех пластмасс, которые применяют  во внутренней отделке жилых помещений  и в системах водоснабжения.

К неизученным  свойствам пластмасс следует  отнести их долговечность, несмотря на то что вопросы долговечности  материалов, изменяемости их свойств  во времени являются решающими при  определении возможности и целесообразности их применения в строительстве. 

Материалы и изделия на основе полимеров.  

 Строительные  материалы и изделия на основе  полимеров подразделяются на  материалы для покрытия полов;  материалы для внутренней отделки  стен; погонажные строительные изделия;  синтетические клеи и мастики;  тепло- и звукоизоляционные материалы;  кровельно-гидроизоляцион-ные и  герметизирующие материалы; сантехническое  оборудование, трубопроводы и арматуру; синтетические лакокрасочные материалы. 
   Материалы для покрытия полов подразделены на три группы: рулонные (линолеумы) плиточные и материалы для устройства бесшовных полов. 
   Рулонные материалы для покрытия полов изготовляются на основе полимерных связующих и наполнителей. В состав рулонных материалов, изготовленных на основе полимеров, входят синтетические смолы, растительные масла и эфиры или их заменители. Плиточный материал для покрытия полов изготовляется на основе синтетических смол, пластификаторов, наполнителей и пигментов.  Составы для устройства бесшовных полов изготовляются на основе синтетических полимеров, наполнителей и цемента. 
   Материалы    для    внутренней    отделки   стен   и   потолков подразделяются на три группы: рулонные, листовые материалы и облицовочные плитки. 
   Рулонные материалы изготовляются на основе синтетических смол, нитроцеллюлозы, животного жира или его заменителей, пластификаторов, наполнителей, пигментов и красителей. В качестве основы используют бумагу, картон и хлопчатобумажную ткань. 
   Листовые материалы с применением синтетических смол изготовляются следующих видов: декоративный бумажно-слоистый пластик; бакелизированная фанера; декоративная фанера; древесностружечные плиты; древесноволокнистые плиты. 
   Облицовочные плитки на основе полимеров изготовляются следующих видов: полистирольные, поливинилхлоридные, фенолитовые. Применяются для отделки ванных комнат, душевых, санитарных узлов, кухонь, больниц, магазинов, кафе и столовых. 
   Для     строительных     конструкций применяются следующие виды материалов и изделий, изготовленные на основе полимеров: стеклопластики, органическое стекло, винипласт жесткий листовой, сотопласты и жесткие пенопласты. 
   Погонажные изделия представляют собой длинномерные элементы разнообразных профилей, цвета и назначения. К ним относятся: плинтуса, поручни, накладки на проступи, раскладки разные, наличники, порожки, на-щельники и другие. 
   Мастики и клеи для крепления отделочных строительных материалов и изделий представляют собой клейкие пастообразные композиции из клеящей основы, растворителей, пластифицирующих компонентов, наполнителей, разжижителей и, в некоторых случаях, отвердителей. 
 
 
 

Токсичность и другие негативные свойства полимерных материалов. 
 
При оценке экологической чистоты полимерных строительных материалов руководствуются следующими основными требованиями к ним:  
 
• полимерные материалы не должны создавать в помещении стойкого специфического запаха;  
 
• выделять в воздух летучие вещества в опасных для человека концентрациях;  
 
• стимулировать развитие патогенной микрофлоры на своей поверхности;  
 
• ухудшать микроклимат помещений;  
 
• должны быть доступными влажной дезинфекции;  
 
• напряженность поля статического электричества на поверхности полимерных материалов не должна быть больше 150 В/см (при относительной влажности воздуха в помещении 60—70%) 
 
Многочисленные исследования показали, что практически все полимерные строительные и отделочные материалы, созданные на основе низкомолекулярных соединений, в процессе использования могут выделять (мигрировать) токсичные летучие компоненты, которые при длительном воздействии могут неблагоприятно влиять на живые организмы, в том числе и на здоровье человека 
 
Международное агентство по изучению рака (МАИР) обращает внимание на канцерогенную опасность полимеров, полученных из нефти и каменного угля, а Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) констатирует, что при производстве пластмасс используются вещества, входящие в перечень двадцати наиболее опасных токсичных веществ 
 
Приводим характеристику некоторых полимерных строительных и отделочных материалов, способных выделять токсичные субстанции. 
 
Материалы на основе карбамидных смол 
 
Древесностружечные плиты (ДСП) выделяют формальдегида в 2, 5—3 раза и больше допустимого уровня. В свободном состоянии формальдегид представляет собой раздражающий газ, обладающий общей токсичностью. Он подавляет действие ряда жизненно важных ферментов в организме, приводит к заболеваниям дыхательной системы и центральной нервной системы 
 
Материалы на основе фенолформальдегидных смол (ФФС) 
 
Древесноволокнистые (ДВП), древесностружечные (ДСП) и древеснослоистые (ДСП). Выделяют в воздушную среду помещений фенол и формальдегид. Концентрация формальдегида в жилых помещениях, оборудованных мебелью и строительными конструкциями, содержащими ДСП, может превышать ПДК в 5—10 раз. Особенно высокое превышение допустимого уровня отмечается в сборно-щитовых домах. Токсичность выделяющихся веществ во многом зависит от марки смолы 
 
Материалы на основе эпоксидных смол 
 
Как и другие виды смол: карбамидные, фенольные, фурановые и полиуретановые, эпоксидные смолы содержат летучие токсичные вещества: формальдегид, дибутилфтолат, эрихлоргидин и др. Например, полимербетон (ПБ) на основе эпоксидной смолы Эд-6 с введением в его состав пластификатора МГФ-9 снижает выделение ЭХГ и может быть рекомендован только для промышленных и общественных зданий 
 
Поливинилхлоридные материалы (ПВХ) 
 
ПВХ — линолеумы обладают общей токсичностью, в процессе эксплуатации могут создавать на своей поверхности статическое электрическое поле напряженностью до 2000—3000 В/см. При использовании поливинилхлоридных плиток в воздушной среде помещений обнаруживают фталаты и бромирующие вещества. Весьма отрицательное свойство плиток — низкие теплозащитные свойства, что приводит к простудным заболеваниям. Рекомендуются только во вспомогательных помещениях и коридорах 
 
Резиновый линолеум (релин) 
 
Независимо от длительности нахождения в помещении выделяет неприятный специфический запах. Стиролосодержащие резиновые линолеумы выделяют стирол. На своей поверхности релин, как и все пластмассы, накапливает значительные заряды статического электричества. В жилых комнатах покрывать пол релином не рекомендуется 
 
Нитролинолеум 
 
Выделяет дибутилфталат и фенол в количествах, превышающих допустимый уровень 
 
Поливинилацетатные покрытия (ПВА) 
 
При недостаточном проветривании выделяют в воздушную среду помещений формальдегид и метанол в количестве, превышающем ПДК в 2 раза и более 
 
Лакокрасочные материалы 
 
Наиболее опасны растворители и пигменты (свинцовые, медные и др.). Кроме того, лакокрасочные покрытия загрязняют воздушную среду жилых помещений толуолом, ксилолом, бутилметакрилатом и др. Токсичные битумные мастики, изготовленныё на основе синтетических веществ, содержат низкомолекулярные и другие летучие токсичные соединения 
 
Ученые Института строительной экологии в Швеции к числу наиболее опасных химических соединений, выделяющихся в атмосферу жилища из полимерных строительных материалов, относят изоцианты, кадмий и антипирены 
 
Изоцианты — опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Как отмечают шведские специалисты, полиуретановая пена очень удобна в работе, но может оказаться небезопасной для будущего жилища. Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей. Возможный выброс изоциантов в атмосферу требует постоянного контроля, однако, как считают шведские специалисты из Института строительной экологии, существующие методы недостаточны, а новые пока еще в стадии разработки 
 
Весьма опасен кадмий — тяжелый металл, содержащийся в лакокрасочных материалах, пластиковых трубах, напольных покрытиях и т. д. Попадая в организм человека, он вызывает необратимые изменения скелета, приводит к заболеваниям почек и малокровию 
 
Еще одна экологическая угроза, исходящая из полимерных строительных материалов — противопожарные вещества — антипирены, содержащиеся в негорючих пластиках. Установлена связь вредных веществ, выделяющихся из них, и с заболеванием населения аллергией, бронхиальной астмой и др 
 
Проведенные в последние годы детальные исследования показали, что полимерные строительные материалы могут оказаться источником выделения и таких вредных веществ, как бензол, толуол, ксилол, амины, акрилаты и др 
 
Миграция этих и других токсичных веществ из полимерных материалов происходит вследствие их химической деструкции, т. е. старения как под действием химических и физических факторов (окисления, перепадов температуры, инсоляции и др.), так и в связи с недостаточной экологической чистотой исходного сырья, нарушением технологии их производства или использованием не по назначению. Уровень выделения газообразных токсичных веществ заметно увеличивается при повышении температуры на поверхности полимерных материалов и относительной влажности воздуха в помещении 
 
Один из возможных источников ухудшения экологического состояния жилых помещений — расселение по поверхности полимерных материалов микрофлоры (грибков, мха, бактерий и др.). Некоторые из пластмасс действуют на микроорганизмы губительно, другие же, наоборот, оказывают на них стимулирующее воздействие, способствуя интенсивному размножению. Насколько опасно это их свойство, можно судить по времени сохранности на поверхности полов из полимерных материалов возбудителей:  
 
дифтерии — 150 дней, брюшного тифа и дизентерии — более 120 дней 
 
В связи с этим в лечебных учреждениях и общественных зданиях используются только такие полимерные материалы, которые обладают бактерицидными свойствами, например, полы на основе поливинилацетатной эмульсии 
 
Не менее опасна и способность полимерных строительных материалов накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. Данная проблема является чрезвычайно актуальной, учитывая вероятность сочетанного воздействия на организм электризуемости полимеров и других негативных факторов 
 
В частности, установлено, что электризуемость полимеров оказывает стимулирующее воздействие на развитие патогенной микрофлоры, а также способствует более легкому проникновению летучих токсичных веществ, получивших электрический заряд, в организм 
 
Особенно высокой степенью электризации (более 65 В/кв. см.) отличаются поверхности линолеумов на полихлорвиниловой основе и другие полы на пластмассовой основе 
 
Антистатический агент, т. е. химическое соединение, нейтрализующее заряды статического электричества, образует на поверхности полимерного материала резиноподобную пленку. Для этих целей используют различные нитро соединения (амины, амиды и др.), полигликоли и их производные, сульфокислоты, фосфорсодержащие кислоты и др. Выбор антистатического агента определяется назначением и видом полимерного материала. В последнее время при подготовке и укладке полимерных облицовочных материалов снятие электростатических зарядов с их поверхности осуществляют и с помощью нейтрализаторов статического электричества — НЭС/А и др 
 
Выделение газообразных токсичных веществ в результате горения полимерных строительных материалов еще одна весьма серьезная опасность, связанная с их использованием. Достаточно указать, что термическое разложение при горении 1 кг полимера дает столько газообразных токсичных веществ, что их достаточно для отравления воздуха в помещении объемом 2000 м. У человека, находящегося в таком помещении, через 10—15 минут возникает тяжелое отравление или даже гибель 
 
Продуктами горения полимерных материалов являются такие токсичные вещества, как формальдегид, хлористый водород, оксид углерода и др. При горении пенопластов выделяется весьма опасный газ — фосген (в первую мировую войну он применялся как отравляющее вещество удушающего действия), при термическом разложении пенополистирола — цианистый водород, газообразный стирол и другие не менее опасные продукты 
 
Известно, что во время пожара в московской гостинице «Россия» в конце 70-х гг. основной причиной смертельного исхода для многих проживающих там людей были не термические ожоги, а отравление токсичными газами при горении облицовочных полимерных и лакокрасочных материалов 
 
Из изложенного выше следует, что в обычных условиях ликвидация отходов полимерных материалов путем их простого сжигания совершенно неприемлема. При сгорании полимерных материалов, помимо упомянутых выше фосгена, хлористого и цианистого водорода, формальдегида, оксида углерода и газообразного стирола, образуются и такие высокотоксичные вещества, как цианистоводородная (синильная) кислота (губительная для всего живого уже при концентрации более 0, 3 мг/л), галогеноводороды хлора, оксиды азота и др 
 
Альтернативным вариантом простого сжигания считается термическая переработка полимерных материалов в специальных камерах для получения из них вторичных материалов 
 
В заключение следует подчеркнуть, что в строительстве по соображениям экологической безопасности могут применяться только те полимерные материалы и изделия (облицовочные покрытия, погонажные изделия, клеи, мастика и т. п.), которые отвечают требованиям действующих ГОСТов, ТУ и обладают удовлетворительными санитарно-гигиеническими показатёлями 
 
Например, для покрытия полов рекомендованы следующие виды поливинилхлоридных покрытий: на теплоизолирующей подоснове (ГОСТ 18108—80), на тканевой подоснове (ГОСТ 7251—77), бесподосновные (ГОСТ 14632—79) и плитки ПВХ для пола (ГОСТ 16475—81), а также вспененный линолеум (ТУ 21- 29-102—84), деколин (ТУ 21-29-103—84), ковроплен (ТУ 400-1-184—79) 
 
Для устройства перегородок и покрытия полов были разрешены плиты ДСП на органо-минеральном связующем (ТУ 110- 028—90), а также ДСП — на фенольно-формальдегидном связующем (ТУ 0 и ТУ 674045—90) выпуска Красноярского комбината. Остальные плиты из-за их токсичности в жилых помещениях применять не разрешалось 
С экологической точки зрения общая тенденция при использовании полимерных материалов в строительстве должна быть следующей: необходимо как можно шире применять нетоксичные, ограничивать использование малотоксичных и избегать токсичных материалов 
 
 
 
 
 
 

список литературы:

http://www.polimerportal.ru/index.php/2009/09/osnovnye-svojstva-plastmass-kak-stroitelnyx-materialov/#more-3334

http://www.materialsworld.ru/16/

http://mpouyut.ru/polimernye-materialy