Organinės rišamosios medžiagos

1. ORGANINĖS RIŠAMOSIOS MEDŽIAGOS Tai organinės kilmės medžiagos, kurios dėl jose vykstančių fizikinių arba cheminių procesų sukietėja arba pasidaro mažiau plastiškos. Jos vartojamos betonų, skiedinių, dažų, klijų ir įvairių dirbinių gamybai, taip pat kaip konstrukcijų hidroizoliacinės ir sandarinimo medžiagos. 2.ORGANINIŲ RIŠAMŲJŲ MEDŽIAGŲ KLASIFIKACIJA 2.1. Organinės rišamosios medžiagos pagal kietėjimo pobūdį skirstomos į dvi grupes: A – nereaktyviąsias ir B – reaktyviąsias. Nereaktyviosios rišamosios medžiagos kietėja dėl fizikinių procesų: joms atvėsus ar išgaravus jas suskystinusiam tirpikliui, labai padidėja ne tik rišamosios medžiagos (bitumo, deguto, kai kurių polimerų) klampumas, bet ir visos kompozicijos stiprumas. Reaktyviosios rišamosios medžiagos kietėja dėl cheminių procesų (vulkanizacijos, polikondensacijos), kurių metu tarp molekulių susidaro nauji kovalentiniai ryšiai. Prie jų priskiriamos tokios medžiagos, kurių molekulėse yra dvigubų ar trigubų jungčių bei kitų aktyvių funkcinių grupių ( kaučiukai, augaliniai aliejai, senolio formaldehidinės bei epoksidinės dervos ir pan.). 2.2. Pagal kilmę organinė rišamosios medžiagos skirstomos į gamtines ir sintetines. 2.2.1. Gamtinės medžiagos savo ruožtu skirstomos į: a) natūraliąsias – natūralius gamtinius produktus (gamtinis kaučiukas, gamtinės dervos ir pan.) ir b) dirbtines, gautas chemiškai perdirbant gamtinius produktus arba fiziškai atskiriant iš jų nereikalingas priemaišas ( naftos bitumai, celiuliozės eteriai ir esteriai, pokostas ir kt.). 2.2.2. Sintetinės medžiagos yra cheminės sintezės produktai. Jos gaunamos smulkiamolekulius junginius paverčiant stambiamolekuliais, t.y. polimerais (polietilenas, polivinilchloridas, fenolio formaldehidinė derva ir kt.). 3. BITUMAI IR DEGUTAI Viena seniausiai vartojamų vandeniui atsparių rišamųjų me­džiagų yra gamtinis bitumas. Jis buvo pradėtas vartoti keli tūks­tančiai metų prieš mūsų erą. Mesopotamijoje, Egipte. Be bitumų ir degutu ir dabar neišsiverčiama tiesiant kelius bei gaminant hidroizoliacines medžiagas. 3.1. Bitumai 3.1.1. Pagrindiniai bitumo techniniai parametrai: Bitumas buvo pirmasis produktas iš naftos, kurį žmogus naudojo jau 3800 metų prieš mūsų erą – kaip statybinę medžiagą. Šiuo metu AB „Mažeikių nafta“ bitumas gaminamas oksidinimo būdu: kolonose oksidinant oru gudroną, patenkantį iš mazuto giluminio perdirbimo komplekso. Procesas vyksta bitumo gamybos įrenginyje. Keičiant oksidinimo režimus, gaunamos kelių, stoginių ir statybinių bitumų rūšys, kurios naudojamos kelių tiesimui, gaminant stogų dangas ir statyboje. 3.1.2. Bitumo kokybės rodikliai. Bitumo kokybę nusako didelis rodiklių skaičius. Pagrindiniai iš jų: penetracija, tąsumas, minkštėjimo temperatūra. Geriausiais laikomi bitumai, kurie, esant tam tikrai penetracijai, turi maksimaliai įmanomą tąsumą ir aukštą minkštėjimo temperatūrą, o taip pat geras adhezines savybes. Kiti bitumų kokybės rodikliai: pliūpsnio temperatūra, klampa, trapumo temperatūra, tankis, kohezinės ir adhezinės savybės. Penetracija. Nustatoma standartinės adatos įsmigimo į pusiau kietus ir pusiau skystus produktus nustatytu režimu, nusako bitumo kietumą. Penetracijos vienetu priimtas adatos įsmigimo gylis 0,1 mm, esant 25 oC temperatūrai ir 1N apkrovai. Apkrovos veikimo laikas – 5 sekundės. Kuo mažesnė bitumo penetracija esant nustatytai minkštėjimo temperatūrai, tuo didesnis bitumo šiluminis stabilumas. Adhezija. Bitumo adhezinės savybės charakterizuoja jų lipnumą ir klijuojančiąsias savybes. Kelių bitumas turi turėti didelį lipnumą esant plačiam temperatūrų diapazonui, kad tvirtai laikytų skaldą nuo ištrupėjimo veikiant autotransporto ratams. Geras sukibimas su sausais ir drėgnais įvairių medžiagų paviršiais ypač svarbus tiesiant kelių dangas. Trapumo temperatūra. Jai esant bitumai suyra nuo trumpalaikės apkrovos. Kuo žemesnė trapumo temperatūra, tuo geresnė kelių bitumo kokybė. Nutarta rodikliu laikyti tokią temperatūrą, kuriai esant bitumo, užpilto ant plieninės plokštelės, sluoksnyje atsiranda plyšys per visą sluoksnio gylį. Tąsumas. Bitumų tąsumas charakterizuojamas atstumu, kuriuo galima ištempti bitumą iki siūlo nenutrūkstant. Šis rodiklis rodo bitumų konsistenciją (tirštumą) ir lipnumą. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažesnis tąsumas. Minkštėjimo temperatūra. Naftiniai bitumai neskystėja ir neturi lydymosi taško – kaitinant jie minkštėja. Minkštėjimo temperatūrai esant bitumai iš santykinai kieto būvio pereina į skystą. Minkštėjimo temperatūra nustatoma žiedo ir rutulio metodu. Didėjant minkštėjimo temperatūrai, didėja bitumo savybė priešintis temperatūros pasikeitimui. Tankis. Šis rodiklis oksiduotiems bitumams didėja, ilgėjant oksidacijos laikui. Pagal standarto reikalavimus bitumo tankis turi būti didesnis už 1 g/cm3 esant 25 oC temperatūrai. Klampa. Charakterizuoja bitumo konsistensiją esant skirtingoms panaudojimo temperatūroms. Bitumų klampa nustatoma keliais metodais: dinaminė klampa (esant 60 oC) ir kinematinė klampa (esant 135 oC). Pageidautina, kad esant visiems kitiems vienodiems rodikliams maksimaliai temperatūrai, bitumo klampa būtų maksimaliai didelė. 3.1.3. Bitumo sudėtis. Bitumais vadinamos kietos arba klampios organinės medžiagos, sudarytos iš aliciklinių ir aromatinių angliavande­nilių bei jų deguoningų, azotingų ir sieringų darinių mišinių. Bitumai esti nuo tamsiai geltonos iki juodos spalvos, degūs, tirpsta organiniuose tirpikliuose, netirpsta vandenyje, atsparūs vandeniniams druskų ir rūgščių tirpalams. Šildomi jie minkštė­ja, skystėja, o aušdami — tirštėja, kietėja. Elementinė įvairių bitumų sudėtis labai panaši (C – 70–85%, H – 10–15 %,O – 5–10%, S – 1–5 %, N [—A1—A2—A3—]n . Polimero elementinė sudėtis lieka tokia pat, kaip, ir pradinių monomerų, nes reakcijos metu dažniausiai neišsiskiria jokių pašalinių smulkiamolekulių produktų. Polimero sintezė iš vienodų monorherų vadinama homopolimerizacija. Ją galima pavaizduoti taip: Čia n – polimerizacijos laipsnis, t. y. monomero molekulių skai­čius vienoje polimero molekulėje. Pavyzdžiui, polietilenas sinte­tinamas iš etileno: Skirtingų monomerų polimerizacijos procesas vadinamas kopolimerizacija: Iš polimerizacinių polimerų statyboje daugiausia vartojami polietilenas, polipropilenas, poliizobutilenas, polistirolas, polivinilchloridas, polrvinilacetatas, poliakrilatai, politetrafluoretilenas, indeno kumaroniniai polimerai, kaučiukai. Polietilenas gaminamas iš metileno – bespalvių dujų, nesotaus angliavandenilio, išskiriamo iš naftos ir akmens anglių perdir­bimo dujinių frakcijų: n [CH2=CH2]  [—CH2—CH2—] n Žiūrint kokios sintezės sąlygos, gaunamas arba aukšto slė­gio (polimerinama 150 – 200 MPa slėgyje), arba vidutinio, arba žemo slėgio (polimerinama 3 – 5 arba 0,5 MPa slėgyje su kata­lizatoriais) polietilenas. Žemame slėgyje polimerinto polietileno struktūra esti linijiškesnė ir taisyklingesnė, negu polimerinto aukštame slėgyje, todėl jis yra tankesnis, geresnių fizikinių-mechaninių savybių. Polietilenas atsparus chemiškai, nelaidus elektrai, stiprus, elastingas, nesunkiai suvirinamas. Iš jo lengva formuoti tankias plėveles, įvairius dirbinius. Tačiau polietilenas neilgaamžis (jį intensyviai ardo deguonis ir ultravioletiniai spinduliai) ir ne­atsparus šilumai. Į jį, norint padidinti ilgaamžiškumą, prideda­ma iki 5 % suodžių. Polietileną galima chemiškai modifikuoti ir gauti chlorsulfopolietileną, kuris lengvai maišosi su užpildais ir yra vulkanizuojamas. Polietilenas – termoplastinė medžiaga. Jo eksploatacijos temperatūra – nuo -70 iki +(60 – 75) °C. Iš polietileno gaminami įvairūs santechniniai vamzdžiai, elektros laidų izoliacija, dujas ir skysčius izoliuojančios plėvelės, metalinių vamzdžių antikorozinės dangos (juo aplydomi įkaitinti paviršiai). Be to, juo modifikuojami kiti polimerai ir bitumai. Mažos molekulinės masės polietilenas vartojamas sandarinimo mastikų gamyboje ir poringoms medžiagoms hidrofobizuoti. Polipropilenas gaunamas iš propileno – bespalvių dujų, olefinų grupės nesočiojo angliavandenilio, išskiriamo iš naftos per­dirbimo dujinių frakcijų: n [CH2=CH (CH3)]  [—CH2—CH (CH3)—] n Polipropilenas sintetinamas tirpiklyje (benzine, propane) 70°C temperatūroje ir 1 – 4 MPa slėgyje. Tai lengva, kieta, stipri, skaidri (kai plonas sluoksnis), blizganti medžiaga, gana atspari aukštai temperatūrai. Neatsparus tik koncentruotoms rūgštims. Atmosferiniam atsparumui padidinti į jį pridedama suodžių. Iš jo gaminama plėvelė, pluoštai, vamzdžiai, klijai. Kopolimerinasi su etilenu. Keičiant monomerų santykį, galima gauti įvairių savybių kopolimerus – nuo elastingų iki kietų. Poliizobutilenas gaunamas polimeriant izobutileną: n [CH2=C (CH3) 2]  [—CH2—C (CH3)2—] n Jo žaliava izobutilenas – bespalvės nuodingos dujos, olefinų grupės nesotusis angliavandenilis, gaunamas iš naftos perdir­bimo dujinių frakcijų. Sintetinamas tirpiklyje (etilene) – 90°C temperatūroje, pridėjus halogeninių katalizatorių (BF3). Poliizobutilenas – minkšta, elastinga amorfinė medžiaga. Jis panašus į kaučiuką, tik dėl grandinės sotumo negali vulkanizuotis. Tirpsta aromatiniuose angliavandeniliuose, mineralinėse alyvose, netirpsta alkoholiuose, ketonuose, esteriuose, atsparus rūgštims ir šarmams. Gerai maišosi su įvairiais užpildais. Beje, užpildų galima, pridėti iki 90%. Poliizobutilenas vartojamas kaip, hidroizoliacinė medžiaga (nuo -60 iki +100°C), hermetikams gaminti. Jo, kaip priedo, dedama į antikorozinius užtepus, kau­čiukų mišinius, klijų kompozicijas. Polistirolas gaunamas polimerinant stirolą: n [CH2=CH (C6H5)]  [—CH2—CH (C6H5) —]n Tai vienas iš labiausiai paplitusių polimerų. Jo žaliava stirolas – skaidrus skystis, išskiriamas iš naftos ar akmens anglių arba gaunamas dehidratuojant etilenbenzolą. Polistirolas – kietas, skaidrus, tirpsta aromatiniuose anglia­vandeniliuose, ketonuose, esteriuose, netirpsta alifatiniuose ang­liavandeniliuose, acto rūgštyje, atsparus šarmams, fosforo rūgš­tims, aliejams, druskų tirpalams. Jis sensta, trapus, degus. Kad būtų ne toks trapus, maišomas su sintetiniais kaučiukais, o kad mažiau degtų, - chlorinamas arba kopolimerinamas su vinilo monomeru. Polistirolas vartojamas įvairiems dirbiniams, klijams, mastikoms gaminti. Polivinilchloridas yra vienas iš plačiausiai vartojamų poli­merų: n [CH2=CHC1]  [—CH2—CHC1—] n Jo žaliava vinilchloridas – bespalvės nuodingos dujos, gau­namos iš druskos rūgšties ir acetileno. Polivinilchloridas, yra kieta, trapi medžiaga, todėl į jį reikia dėti plastifikatorių. Neplastifikuotas polivinilchloridas vadinamas viniplastu, plastifikuotas – plastikatu. Atsparus vidutinės koncentracijos šarmams, rūgštims. Iš viniplasto gaminami antikoroziniai lakštai, plėvelės, vamz­džiai, termoizoliaciniai dirbiniai, o iš plastikato – linoleumas, sienų apmušalai, dietinė oda, izoliacinės plėvelės, įvairūs ilgi­niai statybiniai dirbiniai. Norint pakeisti kai kurias polivinilchlorido savybes, vinilchlo­ridas kopolimerinamas su vinilacetatu, metilakrilatu ir kitais monomerais. Polivinjlchloridą chemiškai apdorojant chlorbenzolu arba tetrachloretanu (pakeičiant kas trečią nepakeistą vandenilio atomą chloru), gaunamas perchlorvinilas. Jis gerai derinasi su plastifikatoriais, atsparus chemiškai, turi gerų adhezinių savybių, todėl vartojamas fasadų dažams, apsauginėms plėvelėms, klijams ir mastikoms gaminti. Polivinilacetatas [—CH2—CH(OCOCH3)—]n gaminamas iš vinilacetato – bespalvio, takaus, nuodingo skysčio, gaunamo iš acetileno ir acto rūgšties. Polivinilacetatas yra skaidri amorfinė medžiaga, tirpstanti daugumoje tirpiklių. Gerai derinasi su esteriniais plastifikato­riais. Tempiamo polivinilacetato makromolekulės orientuojasi, todėl temptų pluoštų stiprumas gali siekti 1000 MPa. Neatspa­rus šarmams ir rūgštims, inertiškas naftos produktams. Polivinilacetato tirpalais ir dispersijomis klijuojamos įvairios medžiagos, vartojamas lakų, dažų, mastikų gamyboje. Iš polivinilacetato hidrolizės būdu gaminamas polivinilinis alkoholis, tinkantis plėvelių, pluoštų, klijų gamybai. Polivinili­nis alkoholis su aldehidais sudaro poliviniiacetalius: su formal­dehidu – polivinilformalį, su acetaldehidu – poliviniletilalį, su sviesto aldehidu — polivinibutiralį. Iš jų gaminamos plėvelės, klijai (pvz., polivinilbutiralio ir fenolio formaldehidinės dervos tirpalas alkoholyje yra klijai БФ). Poliakrilatai. Jų žaliava yra akrilo ir metakrilo. rūgščių dariniai, dažniausiai metilo, benzilo ir kiti esteriai. Iš akrilo rūgš­ties esterių plačiausiai vartojamas polimetilakrilatas ir polibutilakrilatas. Tai silpnos, elastingos medžiagos. Iš jų gaminamos plėvelės, lakštai, klijai, jomis plastifikuojami trapūs polimerai, impregnuojami audiniai. Didžiausia techninę vertę turi metakrilo rūgšties esterių poli­merai – polimetilmetakrilatas ir polibutilmetakrilatas. Polimetilrnetakrilatas [—CH—C(CH3) — COOCH3—]n (organinis stik­las) – tai skaidri, stipri, amorfinė termoplastinė medžiaga. Jis gerai praleidžia ultravioletinius spindulius (iki 73 %; silikatinis stiklas —0,6%), bet neatsparus šilumai, minkštas. Organiniu stiklu įstiklinami įvairios paskirties objektai. Iš emulsinio polimėtilmetakrilato gaminamos kietėjančios pastos, dažai, apmušalai. Polimetilmetakrilatu impregnuojama mediena, betonas. Polibutilmetakrilatas vartojamas panašiai kaip ir polimetilmetakrilatais. Didėlę techninę reikšmę turi įvairūs metilmetakrilato kopolimerai. Politetrafluoretilenas gaminamas iš etileno fluorintų darinių: n [CF2= CF2]  [—CF2—CF2—] n Pfiiimerinama suspensijoje, esant 70 – 80 °C temperatūrai ir 4,0 – 10,0 MPa slėgiui. Politetrafluoretilenas (fluoroplastas-4) yra ypač inertiška, hidrofobiška, dielektriška, aukštas temperatūras (iki 350 – 400°C) išlaikanti medžiaga. Iš jo gaminami specialios paskirties dirbi­niai, vamzdžiai, antikorozinės plėvelės, tarpikliai. Panašios savybės ir politrifluorchloretileno (fluoroplasto-3). Indeno kumaroninįai polimerai gaminami iš aromatinių angliavandenilių indeno ir kumarono mišinio. Indeno ir kumarono yra nevalytame benzole ir akmens anglies alyvų fenolinėje frakcijoje. Polimero savybės priklauso nuo žaliavos sudėties. Indėno kumaroniniai polimerai gerai tirpsta aromatiniuose tirpikliuose, terpentine, atsparūs šarmams, amoniakui, lengvai plastifikuojami, derinasi su augaliniais aliejais, neatsparūs atmosferos poveikiams. Jie vartojami grindų plytelėms, lakams, dažams, klijų mastikoms (sumaišyti su sintetiniais kaučiukais) gaminti. Sintetiniams kaučiukams, kaip ir natūraliesiems, būdingas elastingumas dideliame temperatūrų intervale ir terminiai reiš­kiniai deformuojant (tempiamo kaučiuko temperatūra kyla, gniuždomo – krinta). Sintetinių kaučiukų struktūra ne tokia tai­syklinga, kaip natūraliųjų, todėl jie silpnesni, greičiau sensta, bet atsparesni korozijai, šilumai, ne taip greit susidėvi. Sintetiniai kaučiukai, kurių pagrindinėje grandinėje yra dvi­gubų jungčių, lengvai vulkanizuojasi, todėl iš jų galima gauti įvairių rūšių gumą, tinkančią padangoms, hermetikams, masti­koms, dangoms ir kitiems dirbiniams. Natrio butadieninis kaučiukas (CKБ) gaunamas polimerinant butadieną, į kurį pridėta šiek tiek metalinio natrio: n[CH2=CH—CH=CH2]  [—CH2—CH=CH—CH2—] n arba n[CH2=CH—CH=CH2]  Pirmą kartą jis buvo pagamintas tarybų Sąjungoje. Pasi­žymi geromis technologinėmis savybėmis, bet neatsparus šal­čiui, greitai sensta. Vulkanizuojamas siera, aminais. Vartojamas padangoms, transporterių juostoms ir kitiems dirbiniams. Polibutadieninis (CKД) kaučiukas yra taisyklingos linijinės struktūros, todėl jo savybės geresnės negu CKБ: n[CH2=CH—CH=CH2]  Mažo polimerizacijos laipsnio polibutadieniniu kaučiuku modifikuojami trapūs polimerai. Butadieno stirolinis kaučiukas (СКС) gaunamas taip: n[CH2=CH—CH=CH2+CH(C6H5) =CH2] [—CH2—CH=CH—CH2—CH(C6H5)—CH2—]n Žiūrint kiek yra stirolo kopolimere, gaunami arba CKC-30, arba CKC-50, arba CKC-65 markių kaučiuko lateksai. Vartoja­mas gumos, linoleumo, mastikų, hermetikų, antikorozinių dangų, nelaidžių vandeniui skiedinių ir kitų medžiagų gamyboje. Butadieno nitrilinis (CKH) kaučiukas – butadieno ir akrilo nitrilo kopolimeras: n[CH2=CH—CH=CH2 + CH2=CHCN]  [—CH2—CH=CH—CH2—CH2—CHCN—]n Akrilo nitrilo gali būti pridedama 18, 26 arba 40% (CKH.-18, CKH-26, CKH-40). Šios grupės kaučiukai atsparus naftos pro­duktams. Dėl didelio poliarumo gerai sukimba su įvairiais pa­viršiais. Vartojami antikorozinėms dangoms ir klijams bei mastikoms gaminti. Butilo kaučiukas (CKH-3) priklauso izopreninių kaučiukų grupei. Tai izobutileno ir izopreno [CH2=C(CH3)—CH=CH2] kopolimeras (izopreno dedama 1—5%). Vartojamas bitumo ir gumos mastikų, hermetikų, klijų gamyboje. Chloropreno kaučiukas (nairitas) [—CH2—CCl=OH—CH2—]n pasižymi dideliu poliarumu, todėl iš jo gaminami klijai ir mastikos. 4.5.4. Polikondensaciniai polimerai. Polikondensacijos reakcija – tai polimerų susidarymas iš bifunkcinių arba polifunkcinių jun­ginių – monomerų. Vykstant tarp funkcinių grupių pakaitų reak­cijoms, radikalai jungiasi į polimerą, o atskylančios funkcinės grupės sudaro pašalinius smulkiamolekulius junginius – alkoholį, druskos rūgštį, ir pan. Tokio polimero elementinė sudėtis ski­riasi nuo reaguojančių junginių sudėties. Reaguojant tik monofunkciniams monomerams arba monofunkciniams monomeram su bifunkciniais, susidaro dimerai arba trimerai; iš bifunkcinių monomerų gaunami linijiniai polimerai, o iš trifunkcinių ir polifunkcinių – šakotieji ir erdviniai. Vienodų molekulių kondensavimasis vadinamas homopolikondensacija, o skirtingų – heteropolikondensacija. Polikondensacijos reakcija vyksta pakopomis, palaipsniui didėjant polimerizacijos laipsniui. Pradinis produktas susidaro pagal tokią schemą: [a—R—a]+[b—R1—b] [a—R—R1—b] +ab Reakcijos pabaigoje gaunama: n[a—R—a]+n[b—R1—b] a— [—R—R1—]n—b+ (2n—l)ab čia a ir b – funkcinės grupės; ab – smulkiamolekulis pašalinis po­likondensacijos produktas; R ir R1 – monomerų radikalai. Polikondensacinis polimeras susidaro reaguojant tarpiniams polimerams (oligomerams) su pradiniais monomerais arba su tais oligomerais, kurie turi funkcinių grupių, todėl polikonden­sacinis polimeras teoriškai sudaro vieną gigantišką molekulę. Šiuo atveju apie kondensacijos laipsnį nėra prasmės kalbėti. Kaip matyti iš reakcijos schemos, labai svarbu, kad reaguo­jančių junginių būtų ekvivalentiški kiekiai, nes kitaip gali likti nesureagavusių monomerų, kurie dažniausiai būna nuodingi. Polikondensacijos procesas yra grįžtamasis, nes grandinė ne tik auga, bet ir trūkinėja (dėl pašalinių medžiagų ir tarpinių produktų). Ilgesnės molekulės sutrūkinėja greičiau. Dėl šių prie­žasčių linijinės struktūros polikondensaciniai polimerai yra mažiau polidispersiški ir jų molekulės vienodesnės negu polimerizacinių polimerų. Kad susilpnėtų atvirkštinės reakcijos, reikią nuolat šalinti susidarančius pašalinius produktus. Iš polikondensacinių polimerų statybos pramonėje plačiausia vartojami poliamidai, fenolio aldehidai bei aminoaldehidai, furaniniai polimerai, poliesteriai, poliuretanai, epoksidiniai, silicio organiniai polimerai, tiokoliąi. Poliamidai – tai aminorūgščių arba dikarboninių rūgščių polikondensacijos su diaminais produktas. Polikondensuojantis aminorūgštims, turinčioms šešis anglies atomus, gaunamas poliamidas 6 (kapronas): n[H2N(CH2)5=COOH]H— [—NH—(CH2)S—CO—]n—OH + (n – 1) H2O Kapronas sintetinamas iš kaprolaktamo, pagaminto iš fenolio arba benzolo. Poliamidai, kurie kondensuojami iš dviejų monomerų, žymimi dviem skaitmenimis, rodančiais anglies atomų skaičių diamine ir dikarboninėje rūgštyje. Poliamidas 6,6 (nailonas) gaunamas iš heksaetilendiamino ir adipino rūgšties: n[H2N—(CH2)6—NH2]+n[HOOC—(CH2)6—COOH]H—[—NH—(CH2)6—NH—OC— —(CH2)4—CO—]n—OH+(2n-l)H2O Poliamidai — linijinės struktūros, labai kristališki, šviesūs polimerai. Jie tirpsta rūgštyse, fenoliuose, neatsparūs oro deguoniui. Gerai maišosi su užpildais, bet blogai derinasi su plastifikatoriais ir stabilizatoriais, plastiški būna nedideliame temperatūros intervale, todėl gana sunku iš jų formuoti dirbinius. Iš poliamidų gaminamos įvairiausios medžiagos ir detalės (pvz., vamzdžiai, santechninės detalės, pluoštai, plėvelės, klijai, virvės, kiliminių grindų danga). Fenolio farmaldehidiniai polimerai yra fenolio bei jo, homologų kondensacijos su kai kuriais aldehidais produktai. Fenolis (G6H5OH – oksibenzolas) – nuodinga, kristalinė medžiaga. Jo homologai yra kserolis C6H4CH3OH, ksilenolis C6H3(CH3)2OH, rezorcinas C6H4(OH)2. Fenoliai gali būti išskirti iš degutų arba susintetinti iš benzolo. Aldehidai – angliavandeniliai, turintys funkcinę aldehidinę grupę. Paprasčiausias aldehidas yra formaldehidas (CH2O) – nuodingos, gerai vandenyje tirpstančios dujos (30–40% kon­centracijos formaldehido tirpalas vandenyje vadinamas formalinu). Iš aldehidų statybos pramonėje dar vartojami urotropinas (CH2)6N4 ir furfurolas C5H4O2. Svarbiausias šios grupės polimeras yra fenolio formaldehidas. (FF): m C6H5OH+nCH2OFF+H2O Priklausomai nuo fenolio funkcinių grupių skaičiaus, jo ir aldehido kiekių santykio ir katalizatoriaus gali kondensuotis linijiniai termoplastiniai (naujalakiniai) arba erdviniai termoreakciniai (rezoliniai) polimerai. Jei sintetinant imamas fenolio perteklius (fenolio ir formaldehido molių santykis 1,25 – 1,1) ir vartojamas rūgštinis katalizatorius, gaunamas naujalakinis polime­ras, o jei imamas formaldehido perteklius (molių santykis 0,9 – 0,75) ir vartojamas šarminis katalizatorius, – rezolinis. Pirmojoje (A) rezolinio polimero sintezės stadijoje susidaro fenolio alkoholiai, vadinamieji rezoliai, gerai tirpstantys alkoholiuose ir acetone. Antrojoje (B) stadijoje gaunamas kietas oligomeras, silpnai tirpstantis acetone ir alkoholyje, – rezitolis. Trečiojoje (C) stadijoje susidaro erdvinės struktūros, trapus, nesilydantis, netirpus polimeras – rezitas. Rezoliai kietėja, kaitinami 100°C temperatūroje arba pridėjus rūgštinių katalizatorių. Naujalakinis polimeras, pridėjus į jį kietiklio – urotropino, gali virsti rezoliniu. Iš naujalakinių polimerų ir užpildų gaminama mastikos, įvairūs plastikai, taip pat lakai ir klijai. Rezoliniu polimerų negalima ilgai laikyti sandėlyje, nes jie sukietėja. Kaip ir naujalakiniai, jie vartojami įvairių plastikų, plastbetonių, dirbinių, klijų, termoizoliacinių medžiagų gamybai. Iš fenolio aldehidinių polimerų labai svarbūs rezorcino formaldehidiniai polimerai. Jie gana kieti, atsparūs šilumai, kietė­ja normalioje temperatūroje, todėl iš jų formuojami stambūs dirbiniai, gaminami glaistai, klijai. Aminų aldehidiniai polimerai. Sie polimerai sintetinami panašiai kaip fenolio aldehidiniai, tik vietoj fenolių imami pirminiai aminai – junginiai, turintys NH2 grupių. Dažniausiai vartojami šie aminai: karbamidas CO(NH2)2, melaminas C3N3(NH2)3, anilinas C6H5NH2. Karbamidiniai polimerai esti linijinės arba erdvinės struktūros. Jų struktūra priklauso nuo to, ar kondensacijos reakcijoje karbamidas reaguoja kaip bifunkcinis, ar kaip trifunkcinis. Karbamido ir formaldehido kondensacijos procesas panašus į rezolinių fenolio formaldhidinių dervų kondensacijos procesą: sintezės procesas baigiasi B stadijoje – gaunami oligomerai. Trečioji – erdvinės struktūros polimero susidarymo stadija (C) vyksta kartu su technologiniu procesu, pavyzdžiui, karštai presuojant dirbinį. Karbamido formaldehidas yra bespalvis, bekvapis, palyginti pigus, bet trapesnis, mažiau atsparus vandeniui ir chemiškai negu fenolio formaldehidas. Melamino formaldehidas stipresnis ir atsparesnis karščiui už karbamido formaldehidą, bet brangesnis, todėl rečiau vartojamas. Su anilinu dažniausiai gaminamas anilino fenolio formaldehidas. Tai stiprus, atsparus vandeniui, nelaidus elektrai polimeras. Karbamido formaldehidas ir kiti šios grupės polimerai vartojami įvairių presuotų dirbinių, klijų, termoizoliacinių medžiagų gamybai ir silpniems gruntams sutvirtinti. Furaninlai polimerai. Statyboje vartojami furfurolo acetoniniai monomerai (FA), gaminami šarminėje terpėje iš furfurolo ir acetono (4:1). FA monomeras, panašiai, kaip ir fenolio formaldehido oligomeras, sukietėja kaitinamas arba pridėjus rūgštinio katalizatoriaus. Gerai derinasi su plastifikatoriais, įvairiais oligomerais, kaučiukais, bitumais, labai atsparūs rūgštims, šarmams, druskoms. FA, monomerai vartojami plastbetonių, klijų, termoizoliacinių medžiagų, įvairių detalių gamyboje, jais impregnuojami pluoštai ir audiniai. Poliesteriai – dikarboninių ir polikarboninių rūgščių ir daugiahidroksilių nesočiųjų alkoholių kondensacijos produktas. Jų bendra formulė tokia: H [—O—R—O—CO—R1—CO—]nOH čia R ir R1 – CH3, C2H5, C6H5 ir kiti radikalai. Reaguojant polifunkciniams junginiams, gaunami erdvinės struktūros polimerai, pavyzdžiui, gliftaliniai, pentaftaliniai. Gliftalinis yra glicerino (trihidroksilio alkoholio CH2OH—CHOH—CH2OH) ir ftalio rūgšties anhidrido C6H4(CO)2O kondensacijos produktas. Vietoj glicerino paėmus pentaeritritą C(CH2OH)4 (alkoholį su keturiomis OH grupėmis), gaunamas pentaftalis. Abu šie polimerai kartais vadinami alkidiniais. Alkidiniai polimerai trapus, todėl modifikuojami riebiosiomis rūgštimis, augaliniais aliejais. Jie vartojami lakų, dažų, mastikų, linoleumu gamyboje. Vis didesnę reikšmę įgyja nesočiosios poliesterinės dervos, gaunamos kondensuojant daugiahidroksilius alkoholius – glikolius ir gliceriną su nesočiosiomis rūgštimis arba jų anhidridais – metakrilo, fumarino ar maleino anhidridu (jos žymimos raidėmis ПH). Jos kietinamos kaitinant, pridėjus peroksidinių iniciatorių. Normalioje temperatūroje kietėja tik su kietikliais, pavyzdžiui, su kobalto naftenatu. Nesotieji poliesteriai atsparūs rūgštims, bet neatsparūs šarmams, šviesai (gelsta), kietėdami labai traukiasi. Jie (poliesterakrilatas, poliestermaleinatas) vartojami klijų, polimerbetonių, stiklo plastikų gamyboje. Poliuretanai. Tai polikondensaciniai polimerai, kurių pagrindinėje grandinėje yra [—NH—CO—O—] grupių. Svarbiausia jų žaliava – daugiahidroksiliai alkoholiai (glikoliai) ir diizocianatai bei poliizocianatai. Poliuretanų savybės priklauso nuo sintezei vartojamų medžiagų. Jie gali būti klampūs skysčiai arba kietos medžiagos, amorfinės arba kristalinės struktūros, sudaryti iš linijinių arba susiūtų makromolekulių. Poliuretanai yra stiprūs, atsparūs atmosferinei oksidacijai, rūgštims, šarmams, benzinui, dilimui, todėl iš jų gaminami pluoštai, guma, lakai, klijai, termoizolracinės medžiagos. Epoksidiniai polimerai (dervos). Epoksidinės dervos kondensuojamos iš junginių, kurių vienas turį epoksidinę grupę =C—C=, o kitas – judrų vandenilį (fenoliai, alkoholiai, aminai). Dažniausiai polimerinama iš epilchlorhidrino ir difenilolpropano. Iš pradžių gaunamas epoksidinis oligomeras. Oligomero konsistencija.priklauso nuo kondensacijos laipsnio ir epichlorhidrino bei difenilolpropano santykio. Jis gali būti klampus skystis arba kieta, trapi medžiaga. Jo skystėjimo temperatūra – nuo - 5 iki +90 °C, molekulinė masė – 370 – 3800.Epoksidinės grupės išsidėsčiusios oligomero molekulės galuose. Yra molekulių, kurios turi ir daugiau epoksidinių grupių. Tai poliepoksidai, kurie kondensuojami iš epichlorhidrino ir naujalakinių fenolio formaldehidinių oligomerų. Poliepoksidai yra gana atsparūs karščiui. Epoksidiniai oligomerai turi dviejų tipų funkcines grupes, todėl gerai sukimba su įvairiais paviršiais, lengvai modifikuojami, derinasi su kitais polimerais, plastifikatoriais, kietinami įvairiais būdais ir įvairiais kietikliais. Linijinės struktūros epoksidiniai oligomerai paverčiami erdvinės struktūros polimerais šiais būdais: a) polimerinant kataliziniu būdu (atsidaro epoksidiniai žiedai ir susidaro skersiniai ryšiai tarp oligomero molekulių); b) sujungiant oligomero molekules įvairiais junginiais – kietikliais, reaguojančiais su funkcinėmis grupėmis, pavyzdžiui, aminais, amidais, difenoliais, polialkoholiais, dikarboninių rūgščių anhidridais, įvairiais polimerais – aldehidiniais, esteriniais, furaniniais ir kt. Kietiklio dedama nuo 5 iki 40% – jo kiekis priklauso nuo epoksidinių grupių skaičiaus, kietiklio sudėties ir kietinimo temperatūros (20 – 150°C). Kai kurie kietikliai, pavyzdžiui, tiokoliai, poliamidai, yra kartu ir plastifikatoriai. Epoksidiniai polimerai netrapūs, nes turi palyginti mažai skersinių ryšių, ir todėl yra judresni grandinių segmentai. Be to, kietedami jie mažiau traukiasi, neišskiria pašalinių medžiagų. Gana atsparūs chemiškai ir mechaniškai. Vartojami universalių klijų, stiklo plastikų, polimerbetonių gamyboje. Silicio organiniai polimerai įeina j elementų organinių junginių grupę. Jų angliavandeniliniai (orgamniai) radikalai R esti prisijungę prie beanglės grandinės: čia E — Si, Al, Ti, P arba kiti cheminiai elementai. Technikoje didžiausią reikšmę turi silicio organiniai junginiai. Jų schema tokia: —Si—O—Si—O—Si— Silicio organinių polimerų savybės priklauso nuo jų struk- tūros. Siloksaninės grupės —Si—O— elementų ryšys daug stipresnis už C—C ryšį, todėl šie polimerai būna atsparūs karščiui, bet mažiau elastingi už angliagrandžius polimerus. Siloksaninės grandinės kartu su šoniniais organiniais radikalais vadinamos silicio organiniais polimerais – polisiloksanais arba silikonais. Jie esti pakankamai elastingi, nesunkiai apdirbami, atsparūs temperatūrai, bet dėl silpnų, tarpmolekulinės sankibos jėgų nestiprūs. Jie silpnai sukimba su daugeliu organinių medžiagų, bet gerai – su stiklo pluoštu, asbestu, t.y. su medžiagomis, kurių sudėtyje yra siloksaninių grupių. Kietieji silicio organiniai polimerai, kuriems būdingas ma­žas R:Si santykis ir mažos molekulinės masės radikalas, var­tojami lakų ir plastikų gamyboje, elastiniai – gaminti silikoniniams kaučiukams, kuriuos galima eksploatuoti nuo -50 iki +250 °C temperatūroje, skystieji – tepalams, impregnavimui, apsaugai nuo vandens. Statyboje vartojami hidrofobizuojantieji silicio organiniai skysčiai ГКЖ. Pažymėtini natrio polietilsilikonatas ir polimetilsilikonatas: Jų 5 – 10% koncentracijos spiritiniai-vandeniniai, tirpalai ГКЖ-10 ir ГКЖ-11 vartojami neorganinių statybinių medžiagų paviršiams hidrofobizuoti. Hidrofobinis efektas gaunamas, kai polimero grandinė susijungia su medžiagos hidroksilo grupėmis, o-radikalai persiorientuoja į paviršių. Šie procesai 18 – 20 °C temperatūroje trunka 8 – 10 parų, 120 °C temperatūroje – 1 valandą. Polisulfidai (tiokoliai). Tai alifatinių (aciklinių) angliavan­denilių dichloridinių darinių ir šarminių metalų polisulfidų poli-kondensacijos produktai. Pavyzdžiui: Tiokoliai priskiriami prie sintetinių kaučiukų. Imant atitin­kamus pradinius monomerus, galima pagaminti ir kietus, ir skystus kaučiukus. Pagrindinis tiokolių privalumas yra tas, kad juos galima vulkanizuoti normalioje temperatūroje, todėl skys­tieji kaučiukai plačiai vartojami hermetikams, klijams, hidroizo-•iiacinėms mastikoms gaminti ir trapiems polimerams modifikuoti. 5. ALIEJAI Aliejai yra glicerino esterių (gliceridų) mišiniai su sočiosiomis ir nesočiosiomis riebiosiomis rūgštimis. Jie gaunami iš aliejingų augalų sėklų ir vaisių. Gerai tirpsta daugelyje organinių tirpiklių; tankis – mažesnis kaip 1000 kg/m3. 5.1. Aliejų savybės. Aliejų savybės priklauso nuo riebiųjų rūgščių sudėties, jų kiekių santykio, priemaišų. Kietėja (džiūsta) aliejai, turintys daug nesočiųjų riebiųjų rūgščių (linolio, linoleno, oleostearino ir kt.), kurios jungiasi su deguonimi, sudarydamos peroksidus ir hidroperoksidus. Dėl peroksidų ir hidroperoksidų dvigubų jungčių prasideda oksidacinė polimerizacija, todėl aliejaus sluoksnis tirštėja, plėvelė pamažu kietėja. Kai kurie aliejai sudaro ir erdvinės struktūros netirpią, neminkštėjančią plėvelę. Greičiau kietėja tokie aliejai, kuriuose dvigubos jungtys yra greta, o ne izoliuotos. Aliejai būna kieti, pusiau kieti ir skysti. Skystieji aliejai pagal gebėjimą kietėti ore skirstomi į džiūstančiuosius, pusiau džiūstančiuosius ir nedžiūstanciuosius, t. y. sudarančius kietą arba pusiau kietą plėvelę ir nesudarančius plėvelės. Pagal kietėjimo greitį ir susidariusios plėvelės savybes augaliniai aliejai -skirstomi į penkias grupes: 1) tungamedžio; 2) sėmenų (sėmenų, kanapių); 3) aguonų (aguonų, saulėgrąžų, kukurūzų, sojos); 4) alyvmedžio (alyvmedžio, medvilnės); 5) ricinos. Tungamedžio aliejus greičiausiai kietėja ir sudaro tvirčiausią plėvelę, bet ji būna nelygi, raštuota. Šis trūkumas pašalinamas, tungamedžio aliejų sukopolimerinus su sėmenų aliejumi. Sėmenų aliejai vartojami dažniausiai, nes gerai kietėja (pridėjus greitiklių – sikatyvų) ir sudaro tvirtą, netirpią ir nelydžią plėvelę. Aguonų aliejai lėtai kietėja. Jų plėvelė silpna, tirpi, minkštėjanti. Alyvmedžio ir ricinos grupių aliejai plėvelių nesudaro. Juos galima sukietinti tik chemiškai apdorojant. Nemodifikuoto alyvmedžio aliejaus galima įmaišyti į džiūstančiuosius aliejus, o ricina plastifikuojami celiulioziniai ir dervų lakai. Natūralūs aliejai vartojami retai. Kad greičiau kietėtų arba nekietėjantys virstų kietėjančiais, aliejai chemiškai modifikuojami: rafinuojami, polimerinami (kaitinami 260 – 300oC temperatūroje), oksiduojami (pučiant orą per įkaitintą iki 130 – 160°C aliejų), vulkanizuojami siera, dehidratuojami, kopolimerinami su kai kuriais monomerais (pvz., stirolu), t.y. perdirbami į pokostus. 5.2. Pokostai Pokostai yra skystos, plėveles sudarančios medžiagos, gaminamos iš gamtinių ar sintetinių aliejų, sikatyvų (kietėjimo greitiklių), lakių tirpiklių arba skiediklių. Visi pokostai turį atitikti šiuos bendrus reikalavimus: nusistoję (per 24h 20°C temperatūroje) būti visiškai skaidrūs; nuosėdų leistina mažiau kaip 1% (tūrio); turi sukietėti, kad neliptų dulkės, – per 12h, visiškai – per 24h (sintetiniai – atitinkamai per 48 ir 72h.); jų plėvelė po 5 dienų turi nelūžti, vyniojama apie 1mm skersmens virbalą. Pagal žaliavas ir cheminę sudėtį pokostai skirstomi į natūraliuosius, pusiau natūraliuosius ir sintetinius. 5.2.1. Natūralieji pokostai gaminami iš sėmenų grupės aliejų arba jų mišinių su kitais aliejais ir sikatyvų: mažai tirpių linoleatų, naftenatų, rezinatų arba švino, mangano, kobalto oksidų. Natūralieji pokostai vartojami dažų koncentratams (pastoms) gaminti ir išorinių paviršių dangoms. Natūralieji pokostai pagal gamybos būdą ir vartojamus aliejus skirstomi į polimerizuotuosius, oksiduotuosius ir greitai kietėjančiuosius. Polimerizuotieji pokostai gaminami iš sėmenų grupės aliejų: aliejai iškaitinami 140 – 150°C temperatūroje ir polimerinami 260 – 280°C temperatūroje kartu su katalizatoriumi. Paskui į atvėsintus iki 220°C pokostus pridedama sikatyvų. Oksiduotieji pokostai gaunami pučiant orą per įkaitintą iki 150 – 160oC aliejų ir jį maišant, kol sutirštėja iki reikiamo klampumo. Greitai kietėjantieji pokostai yra sėmenų ir tungamedžio modifikuotų aliejų mišinys (2, 3:1) su sikatyvų ir organinių aktyvatorių priedu. Jie sukietėja per 2h. 5.2.2. Pusiau natūralieji pokostai gaminami atskledžiant sutirštintus (polimerinant, oksiduojant) augalinius aliejus bei jų kopolimerus uaitspiritu, terpentinu arba solventu ir pridedant sikatyvų. Skiediklio imama 45 – 70%. Taip pat jie gali būti gaminami iš aliejų ir polimerų mišinių. Pusiau natūraliųjų pokostų gaminama gana daug atmainų: polimerizuotasis, oksolis, oksipolimerizuotasis, mišrusis, gliftalinis, pentaftalinis, stirolinis. Polimerizuotasis pokostas – tai polimerizuotas sėmenų grupės aliejaus tirpalas uaitspirite, į kurį pridėta sikatyvų. Oksoliu vadinamas oksiduotas sėmenų grupės aliejaus tirpalas uaitspirite. Oksolio mišinys sudaromas iš oksiduotų sėmenų ir aguonų grupių aliejų tirpalų. Oksipolimerizuotasis pokostas gaunamas polimerinant 260 – 280°C temperatūroje oksiduotus pusiau džiūstančiuosius (aguonų grupės) aliejus. Mišrieji pokostai yra oksiduotų ir iškaitintų (120 – 130°C temperatūroje) aliejų mišinio tirpalas uaitspirite (7:3), į kurį pridėta sikatyvų. Jais, gaminant dažų pastas, atskiedžiami natūralieji pokostai. Gliftalinis ir pentaftalinis pokostas gaunami iš gliftalio ar pentaftalio ir iškaitintų džiūstančiųjų ar pusiau džiūstančiųjų aliejų mišinio. Stirolinis pokostas gaunamas iš oksiduoto sojos ir tungamedžio aliejų (4:1) mišinio su stirolo kopolimeru. Iš natūraliųjų ir pusiau natūraliųjų pokostų gali būti gaminami emulsiniai pokostai, kurių terpė yra vanduo, o emulsiklis – kalkės ir pan. Pusiau natūraliųjų pokostų plėvelės esti plonesnės, kietesnės negu natūraliųjų, gana atsparios vandeniui, bet greitai sensta. Šiais pokostais skiedžiami dažų koncentratai, dengiami vidaus paviršiai, o kai kuriais, pavyzdžiui, gliftaliniais ir polimerizuotaisiais, – ir lauko paviršiai. 5.2.3. Sintetiniai pokostai gaunami atskiedus lakiais organiniais skiedikliais (pridėjus 45 – 60% uaitspirito, solvento, ksilolo ir pan.) naftos, akmens anglių, skalūnų perdirbimo produktus arba sintetinių kaučiukų gamybos atliekas. Sintetinių, pokostų yra įvairių, pavyzdžiui, skalūninis, polidieninis, sintolis, etinolis. Skalūninis pokostas yra tamsios spalvos. Gaminamas iš modifikuotų dizelinių ir generatorinių skalūnų alyvų. Juo dažomi lauko paviršiai (pvz., stogai). Sintolis – tai šviesus žibalo arba uaitspirito oksidacijos produktas. Sintolinių dažų sudėtyje esantis cinko oksidas, reaguodamas su rūgščių karboksilo grupėmis, sukietina dažų plėvelę. Dažai yra nemalonaus kvapo, greitai sensta. Tinka tik gerai vėdinamoms vidaus patalpoms dažyti. Polidieninis pokostas gaminamas iš butadieninio kaučiuko technologinių atliekų. Jis yra šviesus, neatsparus drėgmei, atmosferos poveikiams, todėl vartojamas tik nesvarbiems vidiniams paviršiams padengti. Etinolis gaunamas ksilole ištirpinus polidivinilacetileną. Etinolio plėvelė nelaidi vandeniui, atspari chemiškai. Sintetiniai pokostai pigesni už natūraliuosius, todėl jų gamyba plečiama ir tobulinama. 6. IŠVADOS Paprastai statyboje organinės rišamosios medžiagos skirsto­mos į bitumines-degutines, polimerines ir aliejines. Ilgą laiką šių grupių medžiagos buvo vartojamos labai specializuotai, pa­vyzdžiui, bituminės vartotos tik kelių ir stogų dangoms, drėg­mės izoliacijai; polimerinės – įvairių plastmasinių dirbinių ga­mybai; aliejinės – dažams. Vystantis mokslui ir kaupiantis prak­tiniam patyrimui, išryškėjo atskirų medžiagų teigiamos ir nei­giamos savybės, jų tinkamumas tam tikroms eksploatacinėms sąlygoms, tarpusavio sąveika, todėl pradėtos sudarinėti mišrios rišamosios medžiagos, turinčios daug geresnes savybes, negu vienkomponentės. Kad būtų galima gauti iš anksto numatytų savybių rišamąsias medžiagas, t. y. jas modifikuoti, reikia gerai ištirti įvairių medžiagų sudėtį, jų fizikines, chemines, technolo­gines ir kitas savybes, lemiančias ruošiamų mišinių kokybę.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!