Лекция по «Материаловедение»

 

Декоративные бумажно-слоистые пластики – отделочные листовые материалы, изготавливаемые методом горячего прессования пакета из нескольких слоев  бумаги, пропитанного полимером. Верхний  слой - бумага с рисунком. Бумажно-слоистый пластик обладает высокой для пластмасс твердостью, износо- теплостойкостью, водостойкостью, гигиеничностью. Поэтому его используют для отделки стен помещений с интенсивным режимом эксплуатации, встроенной мебели.

Рулонные отделочные материалы – это моющиеся обои, пленки. Моющиеся обои получают путем нанесения на бумажную основу полимерного покрытия (например, поливинилацетатной эмульсии). Декоративные пленочные материалы – один из перспективных видов пластмасс для внутренней отделки. Их изготавливают чаще всего на основе поливинилхлорида. Пленки бывают безосновные, на бумажной, тканевой, а также эластичной звукоизоляционной основе. Безосновные пленки используют для отделки древесины, асбестоцемента и других видов поверхности. Пленки на основе, моющиеся обои применяют для отделки стен жилых помещений. Новый вид пленочного покрытия – пленки для натяжных потолков. Они обладают высокой упругостью, прочностью и используются для устройства подвесных потолков.

Облицовочные листы  и рейки (сайдинг) имитируют традиционные облицовочные материалы – дерево, кирпич, природный камень. Листы изготавливают на основе термопластичных полимеров с нанесением необходимой текстуры. Большое распространение получили пластмассовые рейки – сайдинг, имеющие текстуру древесины могут быть окрашены в различные цвета, они легко соединяются между собой, образуя плотный стык. Их получают экструзией из ПВХ-композиций или нанесением на алюминиевую основу полимерной пленки.

 

Материалы для  полов:

 

Материалы для полов  подразделяют на рулонные, плиточные  и монолитные.

Рулонные материалы  – это линолеумы, релины, ворсовые материалы.

Линолеум изготавливают  из композиции пастообразной консистенции, включающей полимер, наполнитель, добавки. Состоит из двух или нескольких слоев: верхний слой – из окрашенной пластмассы, нижний – с большим содержанием наполнителя. Линолеум выпускают безосновным, а также на тканевой, войлочной и вспененной основе.

Релин  (резиновый линолеум) состоит из двух слоев – верхний  толщиной 1мм, из цветной резины на синтетическом  каучуке, и нижнего, толщиной 2мм, из смеси дробленой резины и битума.

 Ворсовые ковровые  материалы получают на основе  полимеров и синтетических волокон,  при этом получают тканные  и нетканые покрытия (например, ворсолин). Они обладают тепло- звукоизоляционными свойствами. Их применяют для помещений с повышенным комфортом (гостиницы, рестораны, жилые помещения).

      Плиточные  покрытия для полов устраивают  из водостойких сверхтвердых  древесностружечных плит с плотностью  ≥900кг/м³, прочностью при изгибе ≥50МПа. Используют также плитки из поливинилхлорида, инден-кумаронового полимера, резины. Новый вид плиточных покрытий – ламинат. Это крупноразмерные плитки из твердой древесно-волокнистой плиты, имеющей с лицевой стороны декоративное полимерное покрытие высокой износостойкости. Ламинатные полы обычно имитируют паркет.

Монолитные покрытия для полов обладают высокой прочностью на истирание, химической стойкостью, гигиеничны и удобны в эксплуатации. Это бесшовные мастичные и полимербетонные полы. Бесшовные мастичные полы устраивают из мастики специального состава (водная дисперсия полимера, тонкомолотый наполнитель, пигмент), которую наносят тонким слоем на подготовленную поверхность в 2-3 слоя. Рекомендуются в больницах, профилакториях, школах и других общественных зданиях. Полимербетонные полы устраивают из бетонной смеси, в которую входят полимерные связующие (эпоксидные, полиэфирные и другие смолы), модификаторы, пластификаторы, отвердители, стабилизаторы, порошкообразный наполнитель, а также заполнители (песок, щебень, гравий). Рекомендуется для устройства полов в промышленных зданиях с повышенной агрессивностью среды (предприятия пищевой промышленности, сельско-хозяственные здания и др.)

 

Погонажных изделия:

 

Погонажные изделия получают методом экструзии (выдавливания композиций) на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола. Это длинномерные цветные элементы для отделки помещений: плинтусы, поручни, наличники, нащельники, проступи и т.д. Из пластмасс изготавливают кровельные, гидро- теплоизоляционные, герметизирующие и другие виды строительных материалов.

Изучение материалов на основе полимеров производится по коллекциям, нормативной и справочной литературе, учебникам. Результаты оформляют  в виде таблицы.

 

Наименование материала	Вид полимера	Вид наполнителя	Внешний вид материала с описанием деталей и размеров (зарисовать)	Свойства		Методы крепления материала	Индивидуальные свойства материала	Применение в строительстве
				Водопоглощение,%	Предел прочности,МПа
Конструкционные материалы
Отделочные материалы
Материалы для полов
Погонажные изделия
Герметизирующие материалы

 

 

11.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПЛАСТМАСС ПО БРИНЕЛЛЮ.

 

Метод определения твердости  по Бринеллю основан на вдавливании под определенной нагрузкой стального шарика в испытываемый материал.

Для определения твердости  пластических масс применяют прибор с плавным возрастанием нагрузки до 2.5кН (рис.11.1). Из испытываемого материала изготавливают образцы в форме пластин или брусков толщиной не менее 5 мм и шириной 15мм. Температура испытания 20±2^оС, предварительно образец выдерживается при этой температуре не менее 16 часов. Образец помещают на опору таким образом, чтобы шарик находился в центре ширины бруска. Затем шарик прижимают пружиной к образцу и на конец рычага помещают груз, сообщающий усилие на шарик 500Н – для пластмасс с твердостью до 200МПа или 2.5кН – для пластмасс с твердостью >200МПа. Стрелку на циферблате индикаторной головки устанавливают на нулевое деление. Время приложения нагрузки от нуля до выбранного значения 30сек. Максимальную нагрузку выдерживают 1мин., после чего плавно снимают. Глубину отпечатка измеряют индикаторным прибором с точностью до 0.01мм через 1минуту после начала приложения нагрузки.

Испытанию подвергают пять образцов и на каждом образце проводят по два определения.

Число твердости по Бринеллю НВ, МПа, определяют по формуле:

 

                                                  НВ=Р/(πdh),                                     

 

где       Р – нагрузка прилагаемая к  шарику, Н;

d – диаметр шарика, мм

h – глубина отпечатка шарика, мм

За окончательный результат  принимают среднее арифметическое значение твердости пяти образцов

.

Рис.11.1 Прибор для определения твердости по Бринеллю   1-опора; 2-испытываемый  образец; 3-шарик; 4-индикаторный прибор; 5-циферблат;  6-станина; 7-подвижная  рама; 8-рычаг; 9-груз;

11.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛАСТМАСС ПРИ РАСТЯЖЕНИИ.

 

Испытание пластмасс  на растяжение производят на специальных образцах постепенно увеличивающейся нагрузкой до полного разрушения образца. Образец закрепляют зажимами разрывной машины, включают электродвигатель. Скорость движения зажимов должна составлять при холостом ходе 10-15мм/мин для твердых пластмасс и 100-500мм/мин – для эластичных. Отмечают разрушающую нагрузку и рассчитывают предел прочности при растяжении, МПа.

                                           

R_p=P/(bh),

 

где  Р – разрушающая нагрузка, Н

b,h – ширина и толщина образца до испытания, мм

При расчете предела  прочности пластмасс, растяжение которых сопровождается значительной пластической деформацией, принимают максимальную нагрузку. За окончательный результат принимают среднее арифметическое трех определений, выполненных с точностью до 0.1МПа.

 

11.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПРЕССОВАНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Определяют на образцах прямоугольного сечения размером (120±2)×(15±0.5)×(10±0.5)мм, приготавливаемых способом горячего прессования  испытываемого материала. Образцы  перед испытанием охлаждают до температуры 20+5^оС и осматривают для выявления дефектов. Отобранные образцы взвешивают на воздухе, а затем – в воде. Плотность вычисляют по формуле:

                                                     ρ=m/(m-m₁),                                  

 

где    m – масса образца на воздухе, (г)

m₁ – масса образца в дистиллированной воде,(г)

За окончательный результат  принимают среднее арифметическое двух определений, разность между которыми не должна превышать 1%

 

11.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ

 

Водопоглощение полимерных материалов характеризуется увеличением массы образца выдержанного в течение 24 часов в дистиллированной воде, %. Образцы изготавливают прессованием или литьем под давлением в виде дисков диаметром 50±1 мм и толщиной 3±0,2 мм. Высушенные образцы охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием. При испытании плиточных и рулонных материалов вырезают образцы квадратной формы размером (50±1)х(50±1) мм. При испытании основного линолеума основу счищают до получения гладкой поверхности. Образцы взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,001 г и помещают в дистиллированную воду с температурой 20±2 ⁰С на 24 часа. Затем образцы обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают. Водопоглощение определяют по формуле:

,

где m – масса сухого образца;

      m₁ – масса насыщенного образца.

За окончательный результат  принимают среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов. Аналогично можно определить масло - и бензопоглощение.

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

 

1. Что такое полимер и пластмасса?

2. Назовите основные материалы для стен на основе полимеров?

3. Какие материалы на основе  полимеров относят к конструкционным?

4. Назовите эксплуатационные свойства  конструкционных пластмасс.

5. Как определить прочность пластмасс  на растяжение?

6. Назовите основные материалы для полов на основе полимеров?

7. Чем характеризуется гибкость линолеума?

8. Что такое «число твердости» линолеума?

9. В чем заключаются преимущества  монолитных полов перед рулонными  и плиточными?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 12.

 

 

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

 

Теплоизоляционные материалы предназначены для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду при эксплуатации жилых и промышленных зданий, технологического оборудования, трубопроводов, тепловых и холодильных промышленных установок. Это высокопористые материалы, плотность которых составляет менее 500кг/м³, а коэффициент теплопроводности (λ) – менее 0.18 Вт/(м^оС). Структура теплоизоляционного материала должна иметь скелет аморфного строения (кристаллическая структура обуславливает большую теплопроводность) и мелкие замкнутые поры или тонкие воздушные слои (воздух плохой проводник тепла λ=0,023 Вт/(м⁰С)). Влажность материала и его обледенение способствуют повышению теплопроводности, т.к. λ_в=0,58 Вт/(м⁰С), а λ_л=2,32 Вт/(м⁰С). Поэтому теплоизоляционные материалы необходимо защищать от увлажнения. Теплоизоляционные материалы классифицируют по наскольким признакам:

 

по назначению – общестроительные и монтажные (для изоляции промышленных агрегатов);

 

по виду исходного сырья –

• неорганические материалы. К ним относят минеральную вату, стекловолокнистые материалы, пеностекло, асбестовые материалы, ячеистые бетоны и др.;
• органические материалы. К ним относят древесно-стружечные (ДСП), древесноволокнистые (ДВП), фибролитовые, арболитовые, материалы на основе полимеров – пенополистирол, пенополиуретан, пенополивинилхлорид и др.;
• комбинированные материалы, состоящие из органического и неорганического сырья (например, деревоцементные утеплители);

 

по структуре - волокнистые, ячеистые, зернистые, пластинчатые.

 

по форме –

• рыхлые (керамзит, перлит, минеральная стеклянная вата);
• плоские (плиты жесткие и полужесткие, маты, войлок);
• фасонные (скорлупы, сегменты, цилиндры);
• шнуровые (асбестовые шнуры, жгуты);

 

по средней плотности, кг/м³ теплоизоляционные материалы делят на марки: D15, D25, D35, D50, D75, D100, D125, D150, D200, D250, D300, D350, D400, D500, D600.