Полимсрбетоны как высоконаполнснные полимерные композиции могут быть получены практически на любых синтетическом связующем, наполнителе и заполнителе. Однако в силу различных причин, в том числе связанных со стоимостью и дефицитностью, а также тех требований по плотности, прочности, деформатнвпости, химической стойкости и ряду других характеристик, которые предъявляют к полимербстонам, определился сравнительно небольшой круг (12—15 видов) полимерных связующих, наиболее распространенных при производстве полимер-бетонов как в Советском Союзе, так и за рубежом {56, 94, 102, 105, 12G, 130, 156].

При промышленном изготовлении полимербстонов в Советском Союзе в основном используются терморсак-тивные смолы типа фурфуролацетоновых, фураново-эпок-ендных, полиэфирных, фенолоформальдегидных, карба-мидных, ацетоноформальдегидных, значительно реже термопластичные типа инденкумароновых, мономеров вини­лового ряда и др. (см. табл. 2).

Фурановые смолы. Из фурановых смол преимущественно применяют фурфуролацетоновме смолы ФЛ, ФЛМ и 4ФЛ. Эти смолы еще недостаточно изучены, и их струк­турные формулы определены в нервом приближении. Исходными материалами для получения этих смол служат фурфурол и ацетон.

Фурфурол — бесцветная жидкость с характерным запахом миндаля. Плотность фурфурола при 20°С 1,1594 г/см3, температура кипения 162 С. При хранении фурфурол медленно окисляется, в результате чего постепенно темнеет до черно-коричневого цвета.

В. И. Итинеким и другими исследованы реакции конденсации фурфурола и ацетона при их различных молярных соотношениях. При этом предполагается, что в результате реакций при молярном соотношении фурфурола и ацетона 1:1 образуется ФА; при соотношении 1,5:1 — смола ФАМ; при 4:1 —смола 4ФА.

Исследования качественного и количественного состава продуктов конденсации фурфурола и ацетона методами тонкослойной хроматографии и вакуумной разгонки

показали, что смола ФА представляет собой сложный продукт, состоящим из многих химических соединений. Смола ФА содержит, %: монофурфурилидснацетон — 52--56, дифурфуридидснацетон — 20—26, монофурфури-лндендиацетон—15—26, полимерные продукты — 2—3, фурфурол- 0,5, ацетон —до 1, золу — 0,1—0,3.

Помимо указанных компонентов в состав смол ФА и ФАМ могут входить фурфурилидендиацетон, тстрафурфу-рилнденацетоп, дпацетоновый спирт, оксид мензитила.

Смола ФЛМ содержит около 35% монофурфурилидснацстоиа. В смоле 4ФА монофурфурилидснацетон практически отсутствует. В этом случае основным продуктом является дифурфурнлидснацетон, который растворен в непрорсагировавшем фурфуроле, которого может содержаться до 35% [105].

Фурфуролацстоновыс смолы ФЛ и ФАМ (ТУ 5902.039.07--79) —однородные темно-коричневые жидкости с вязкостью 25 40 с по ВЗ-4. Важная особенность этих смол способность к длительному хранению даже при отрицательных температурах.

Различное соотношение монофурфурилидснацстоиа и дифурфурилндснацетона в значительной степени сказывается на механизме полимеробразования, в результате чего из различных марок фурановых смол может быть получено связующее с различными свойствами:

Для фурановых смол типа ФЛ, содержащих до 50% монофурфурилидснацетона, в процессе полимеробразования преобладают реакции поликонденсации. При по­ликонденсации выделяется некоторое количество воды, которая ослабляет связи полимера с наполнителем и заполнителем и тем самым ухудшает физико-механические свойства наполненной композиции. Кроме того, при отверждении монофурфурилидснацстоиа пространственная

сшивка молекул происходит не в достаточной степени, поэтому чем больше в исходной смоле мопофурфурнлндсна-цетона, тем сетчатая структура более разрежена. Это сказывается на прочности, дефор мативиости и теплостойкости образовавшейся композиции.

В процессе поликонденсации фурфуролацетоновой смолы ФАМ образуется продукт с меньшим содержанием монофурфурнлидеиацетона и выделяется меньшее количество воды. Это благоприятно сказывается на адгезионных связях смола—наполнитель, пространственной сшивке молекул и физико-механических свойствах по-лимербстопа в целом.

Дифурфурнлндснацетон - основной продукт фурфуролацетоновой смолы -1ФЛ — способен образовывать наиболее разветвленную пространственную сетку. Но в этой смоле содержится до 35% фурфурола, влияние которого на фнзико-механнческне свойства полимера еще недостаточно изучено.

Выполненные исследования показывают, что композиции на основе смолы 4ФЛ обладают более высокой химической стойкостью и теплостойкостью. В то же время ре­акционная способность этой смолы значительно выше, чем у ФЛ или ФАМ. Этим объясняется малая жизнеспособность композиции на основе 4ФА после введения от-вердитсля (10—15 мин) и большая интенсивность реакции отверждения, сопровождаемая значительным выделением теплоты.

Малые сроки жизнеспособности затрудняют работу с этими смолами, а высокая температура саморазогрева вызывает значительные температурные напряжения, которые, по всей вероятности, являются причиной более низких показателей прочности. Так, предел прочности /?сж полимеррастворов, содержащих 13% связующего, в зависимости от вида смолы составляет для ФА, ФАМ и 4ФА соответственно 95,4; 111 и 68 МПа.

В этих составах в качестве наполнителя была использована андезитовая мука, в качестве заполнителя — кварцевый песок.

Приведенные результаты подтверждаются исследованиями кратковременной и длительной прочности, дефор-мативности и ползучести полимербегонов, изготовленных на различных видах фурфуродацетоиовых смол.

Следует отмстить, что в последнее время в Ферганском отделении МИИпластмасс получены хорошие результаты при использовании мастик на основе смолы 4ФЛ, наполненной лигнином. Через 6 ч степень отверждения таких составов составляет более 90%, что даст возможность использовать эти материалы при срочных работах по ремонту фундаментов, полов, футсровок оборудования и др.

Отверждение фурановых смол при обычной температуре происходит наиболее полно но ионному механизму. 15 качестве отвердителей фурановых смол могут быть использованы безводные ароматические сульфокислоты или сульфохлориды (толуолсульфокислота, п-толуол -сульфохлорид, п-толуолсульфоки слота, бензол сульфокис-лота и др.), минеральные кислоты (серная, фосфорная, соляная и др.), хлориды металлов (хлорное железо, хлорный алюминий и др.) [87, 105].

Ароматические отвердмтслп, как правило, - - кристаллические вещества, поэтому перед употреблением их необходимо предварительно растворять или плавить, чю связано с определенными технологическими трудностями. Кроме того, сульфокислоты, являясь катализаторами, не взаимодействуют со смолами, и, будучи растворимы в воле, могут легко экстрагироваться, что приводит к уве­личению пористости и ухудшению фнзнко-мехаиических свойств отверждепного полимера. Несмотря на это, они чаще всего применяются при отверждении фурановых смол.

Хлористые металлы более дороги и дефицитны и обладают меньшей реакционной способностью.

Концентрированная серная кислота — чрезвычайно активный отвердитель- Процесс отверждения композиций под действием такой кислоты протекает очень бурно с большим выделением теплоты, что является одной из основных причин ухудшения физико-механических свойств с г ержденпых продуктов.

Таким образом, все перечисленные отвердитсли обладают теми или иными недостатками и не позволяют получить полимерные композиции с максимально возможными физпко-механическимн свойствами.

В работе [95] приведены результаты исследований по снижению реакционной способности серной кислоты путем разбавления последней дибутилфталатом, полиэфи-ракрилашыми смолами или фурфуролом. Однако, по нашему мнению, использование таких разбавителей значительно удорожает отвердитель (используется до 50% разбавителя); появляется дополнительная операции — разбавление серной кислоты, которая может быть оправдана только при массовом изготовлении двухкомпонент-ного отвердителя; дибутидфтадат нполиэфиракрилатные смолы являются не только разбавителями, но и в какой-то степени — пластификаторами, снижающими модуль упругости » увеличивающими деформативность полимер-бетона.

Весьма интересен и перспективен способ блокировки ароматических отвердителей, в частности бензодсудьфо-кислоты после отверждения ионообменными смолами [156]. Введение сравнительно небольшого количества ион-нообменпой смолы а минного типа (2—4% по массе ФЛ пли ФАМ) снижает количество экстрагируемой бензол-судьфокнелоты примерно на 25— 30%. Наблюдаемое при этом небольшое снижение начальной прочности (па 10— 12%) полностью компенсируется при длительном воздействии на полпмербетоп воды или растворов кислот. Поэтому в состав полпмербстона, предназначенного для конструкций, эксплуатируемых в условиях постоянного контакта с агрессивными жидкостями (трубы, лотки, емкости, баковая аппаратура п т. д.), рекомендуется вводить 2— 4 % ионообменных смол.

В настоящее время для полпмербстона ФА или ФАМ в большинстве случаев в качестве отвердителя используют бензолсульфокпелоту.

Вензолсульфокислота Се11550з11 (I3CK) —кристаллический продукт темно-серого цвета с относительной молекулярной массой 158,18. Эта кислота хорошо растворяется в воде, ацетоне, фурфуроле и этиловом спирте; адсорбирует влагу из воздуха.

Техническая БСК состоит из моносульфокислоты бензола - 98.4-98,6%; свободной II2S04— 1,2- -1,4% п бензола — не более 0,2% (ТУ МХП 307—54).

Исследования ПИИЖБа и других организаций но использованию в качестве отвердителя фураиовых смол серной кислоты, разбавленной контактом Петрова, показали, что при соотношении этих продуктов от 1:1 до 1:2 оптимальное количество отвердителя лежит в пределах 10—15%. В этом случае степень полимеризации связующего и прочностные характеристики полимсрбетоиов ФАМ, как правило, выше характеристик аналогичных составов при их отверждении 13СК. Серная кислота, разбавленная контактом Петрова, названная нами отвердителем СККМ, более технологична но сравнению с БСК — отпадает операция разогрева, исключается возможность кристаллизации при охлаждении (что характерно для БСК), хотя и появляется операция перемешивания двух жидких продуктов. Исследования отвердитсля СККП показали, что на производстве необходимо в более широких масштабах применять этот отвердитель.

Фурановыс смолы находят все большее применение и в виде различных модификаторов и компаундов.

Из этой группы связующих большой интерес представляет связующее ФЛЭД — компаунд, состоящий из 70— 80% фурфуролацетоновой смолы ФЛ или ФЛМ и 20—30% эпоксидной смолы. Полимсрбстоны на основе этого связующего обладают высокой прочностью (более 100 МПа), плотностью и высокими диэлектрическими характеристиками. Компаунд отверждастся полиэтиленполнамином, что способствует хорошему совмещению нолимербетонов на его основе с цементными бетонами. К недостаткам но­лимербетонов ФАЭД следует отнести пониженную кне-лотостон КОСТЬ.

В качестве связующего весьма перспективна фурано-вомеламиновая композиция. Полимсрбстоны, полученные на этом связующем обладают высокой плотностью и более высокой прочностью после длительного вылержпва-ния в воде.

Полиэфирные смолы. Все большее практическое применение в строительстве находят полиэфирные ненасыщенные смолы, которые в зависимости от тина соединений разделяют на нолиэфирмалеипаты и полиэфир а-крилаты.

Полиэфирмалеинаты — смолы, относящиеся к классу терморсактивных полимеров, получаемых методом ноли-конденсации. Ненасыщенные иолиэфирмалсинатные смолы являются олиюмерами и принадлежат к классу гстс-роценпых полиэфиров, сложная эфирная группировка которых — обязательный структурный элемент основной цени полимера. Смолы подобного ряда — продукты но-ликонденсации дН- или нолифункционалыгых кислот и спиртов, содержащих реакционноснособные двойные связи между углеродными атомами [5, 6]. Относительная молекулярная масса их не выше 1500—2000.

Способность полиэфирных смол отверждатьси при комнатной температуре объясняется наличием ненасыщенных связей продуктов первой стадии ноликонденсации. Содержание ненасыщенных групп в полиэфире зависит от количества малсиновой кислоты (или се ангидрида) [18, 20]. Полиэфиры, получаемые при взаимодействии малсиновой кислоты с гликолем (полиэти-ленгликольмалеинатом), способны к полимеризации и сонолимеризации.

Отверждение ненасыщенных полиэфирных смол протекает в результате сонолимеризации между ненасыщенным полиэфиром и жидким мономером при нагреве или под действием инициаторов и ускорителей. В качестве мономеров широко распространен стирол, в меньшей степени — метилмстакрилат [121].

В результате сонолимеризации происходит соединение линейных цепочек полиэфира «сшивающими мостиками», образованными молекулами мономера. При этой реакции полиэфирная смола отверждастся с образованием твердого продукта, имеющего пространственное строение. Реакция сонолимеризации полиэфира со стиролом иод действием инициирующих добавок сопровождается значительным экзотермическим эффектом.

Отечественной промышленностью освоен выпуск более 15 видов полиэфирмалсинатных смол, обладающих различными физико-механическими свойствами. Для про­изводства полимербетонов чаще всего используют смолы 1III-1, ПП-3, ПН-С2, ППС-609-22м. Смола ПН-3 характеризуется повышенной теплостойкостью, III1-62 и ПП-63— пониженной горючестью, ПП-15 — повышенной химической стойкостью и 1ШС-609-22м — отсутствием летучих растворителей (табл. 3).

Полиэфирные смолы в большинстве случаев отверж-даются с помощью инициаторов-отвердитслей (гидроперекиси изонронилбеизола (гинериз) или метилэтилксто-на) и ускорителей-активаторов 10% раствора нафтената кобальта в стироле или диметиланилине).

Гинериз — светло-желтая жидкость с резким устойчивым запахом. Перекись мстилэтилкетона--бесцветная жидкость. Пафтснат кобальта, или кобальтовая соль циклопентадиенкарбоновой кислоты --- жидкость фиолетового цвета. Применяется в виде 10%-ного раствора в стироле, иногда в бензине или уайт-спирите.

- Диметиланилин — жидкость, имеющая цвет от светло-желтого до желтого [СбН51^(СНзЫ применяется в большинстве случаев с инициатором — перекисью бензоила.

Характерная рецептура связующего на основе поли-эфирмалеинатной смолы ПН-1 приведена в табл, 4.


Полиэфиракрилаты получают совместной конденсацией ненасыщенных двуосновных кислот с гликолями, глицерином или пентаэритритом в присутствии одноосновной ненасыщенной кислоты. В промышленности чаще применяют полиэфиракрилаты ТГМ-3 и МГФ-9.

Полиэфиракрилат ТГМ-3 — продукт конденсации триэтиленгликоля и метакриловой кислоты. Полиэфиракрилат ТГМ-3 изготовляется в виде 96%-ного раствора в бензоле плотностью 1,06—1,12, вязкостью при 20°С 1— 4 Па-с. Цвет полиэфиракрилата желто-коричневый.

Полиэфиракрилат МГФ-9 получают при конденсации метакриловой кислоты, триэтиленгликоля и фталевого ангидрида в кислой среде с последующей нейтрализацией продукта. Выпускается он в виде 96%-ного раствора в толуоле, имеет желто-коричневый цвет, вязкость его при 20°С 10—35 Па-с.

Отверждение полиэфиракрилатных смол представляет собой сополнмеризацию линейных полиэфиров с мономерами в сочетании с гомополимеризацией компонентов смолы. Реакция протекает по радикальному механизму. Инициаторами являются перекисные соединения в сочетании с ускорителями, в качестве которых используются нафтенаты кобальта и марганца, третичные амины, меркаптаны и другие вещества, обладающие восстановительными свойствами [36].

Преимущественно распространены при отверждении полиэфиракрилатов перекись бензоила, циклогексанон, метилэтилкетон, гидроперекись изопропилбензола. Эф­фективность тех или иных перекисей наилучшим образом проявляется в паре с определенными ускорителями, например: перекись бензоила с диметиланилином, перекись циклогексанона с пафтенатом кобальта, гипериз с нафтенатом кобальта и др.

Однако следует отметить, что при применении вышеперечисленных систем для отверждения полиэфиракрилатов скорость реакции отверждения при обычной температуре весьма мала и составляет несколько суток, что являлось главным препятствием для их практического применения в составах полимербетопов.

Б. М. Шемердяком разработан способ отверждения ненасыщенных полиэфиракрилатов при комнатных температурах в сравнительно короткие сроки — 2—3 ч, используя отверждающую систему гипериз—нафтепат кобальта и соускоритель отверждения — метилвинилаэро-сил {150]. Для повышения упруго-эластических свойств полиэфиракрилатных связующих был использован тиоко-ловый герметик У-ЗОм.

Приведем оптимальный состав связующего (% "о массе) на основе полиэфиракрилатных смол: олигомер МГФ-9 или ТГМ-3 — 83%. тиоколовый герметик У-ЗОм— 10%, гипериз — 2%, нафтенат кобальта—4% и метил-винилаэросил — 1%.

Как уже отмечалось, полиэфиракрилатные смолы при комнатной температуре обычными системами отвержда-ются крайне медленно. Введение в состав связующего наполнителей и заполнителей еще в большей мере снижает скорость полимеризации, так как в этом случае


теплоты реакции полимеризации недостаточно для само-разогрева всей массы полимербетона, т. е. отсутствует термическое ускорение реакции. При введении в состав инициирующей системы третьего компонента — метилви-нилаэросила, играющего роль соускоритсля реакции, скорость полимеризации нолиэфиракрилата возрастает до такой степени, что полимербетоны на их основе отверж-даются при комнатной температуре, и за 1 сут набирают до G0% максимальной прочности на сжатие. Соускоряю-щая роль метилвинилаэросила объясняется, по-видимому, наличием в составе его молекулы большого числа ненасыщенных связей, которые легко раскрываются в присутствии перекисных соединений и выступают в роли первичных активных радикалов, интенсифицирующих процесс полимеризации ненасыщенных нолиэфиракрила-тов [150].

Добавка метилвинилаэросила в связующее, содержащее тиоколовый герметик У-ЗОм, способствует улучшению контакта связующего с наполнителем и формированию более плотной структуры, что приводит к повышению прочности при растяжении и изгибе.

Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) — продукт иолнконденсации фенола с формальдегидом в присутствии катализатора. Эти смолы широко применяются в различных отраслях промышленности, о чем свидетельствует непрерывный рост их производства.

Процесс пол и конденсации фенола с формальдегидом происходит в результате совокупности последовательных и параллельных реакций двух типов присоединения: по­лимеризации и поликонденсации. При этом могут быть получены термопластичные (новолачные) и термореактивные (резольные) фенолформальдегидные смолы. Цепные молекулы резольных смол состоят из фенольных ядер, соединенных между собой метиленовыми группами (—CHjr"•) пли эфирными связями (—Оу—О—CHj—). Молекулярная масса резольных смол 300- -800 [135].

Вследствие избыточного количества формальдегида. вводимого в реакцию при изготовлении резольных смол. молекулы этих смол, в отличие от новолачных, содержат свободные метилеиовые группы. Чем выше содержание метиловых групп, тем выше функциональность смолы и способность ее к дальнейшим химическим превращениям. Помимо метиленовых групп, молекулы резольных смол содержат свободные гидроксильные группы.


Наличие бензольных ядер в фенолоформальдегидных смолах обеспечивает им стойкость к термодеструкции, а гндроксилышх групп — высокую адгезию к металлам и неметаллическим материалам.


Переход фенолоформ альдегидных смол в неплавкое и нерастворимое состояние происходит при введении в смолу кислых катализаторов - кислот. Для полпмербс-тонов на основе фенолоформальдегидных смол гипа СФЖ-3032 и СФЖ-40-КО хорошие результаты получены при использовании бензолсульфокнелоты, вводимой в количестве 20% по массе смолы.

Ацетоноформальдегидные смолы (АЦФ) — продукт иолпконденсации ацетона и формальдегида при молярном их соотношении 1:2 или 1:3 в щелочной среде. В качестве катализатора используется 5%-ный раствор едкого натра. Установлено, что эти соединения являются низкомолекулярными, но сложными по составу кетоно-спиртами [7, 39].

Исследования [107. 124] показали, что в качестве связующею иолпмербегонов лучше всего применять смолу ЛЦФ-2. Переход АЦФ смол в неплавкое и нерастворимое состояние происходит при введении в смолу амнион и едких щелочен. Таким образом, было получено новое, сравнительно дешевое связующее, имеющее светлую окраску и отверждаемое щелочными продуктами, что позволило изготовлять полимербетоны широкой цветовой гаммы, обладающие высокой стойкостью к маслам и другим видам нефтепродуктов, растворам солей и щелочей. Кроме того, полимербетоны на АЦФ смолах за счет наличия щелочных отвердителей хорошо совмещаются с цементными бетонами.

При модифицировании ацетоноформальдегндного связующею фенолоспиртами улучшаются физико-механические свойства и существенно повышается кислотостой-кость.


Мочевиноформальдегидные (карбамидные) смолы по объему выпуска занимают одно из первых мест. Их стоимость относительно невысока по сравнению с другими видами синтетических смол. Отечественной промышленностью освоено большое количество марок карбамидные смол: М19-62, МФ-17, МФС-М, КМ, КФ-Ж и др. Из них наиболее дешевы смолы типа КМ и КФ-Ж (унифицированная карбампдная смола).

Мочевиноформальдегидные смолы получают в результате реакции поликонденсации мочевины и формальдегида в водной или водно-спиртовой среде. Под влиянием кислых отверждающих агентов или теплоты в сочетании с ускорителями отверждения карбамидные смолы переходят в неплавкое и нерастворимое состояние, претерпевая в процессе отверждения три стадии: начальную А, промежуточную Б и конечную С. Переход в конечную стадию С связан с образованием поперечных связей.

Содержание воды в карбамидиых смолах достигает 30—40%, поэтому физико-механические характеристики полимербетонов на их основе в значительной мере зависят от эффективности связывания свободной воды в системе. Для получения прочных и достаточно стойких полимербетонов часть воды химически связывают, сводя ее содержание до минимума. С этой целью в состав нолимербето-на вводятся фосфогипс. гипс, иолинзоцнанаты и другие материалы.

Исследования, выполненные в НИИЖБе, показали, что физико-механические свойства полимербетонов на смоле типа КМ значительно хуже, чем на смоле КФ-Ж: прочность при сжатии равна соответственно 40 и 65, при изгибе 10 и 17 МПа. Кроме того, смола КМ содержит меньшее количество сухого остатка и соответственно большее количество воды, что отрицательно сказывается на усадке и прочностных свойствах. Поэтому для нзготовления пол и мер бетонов па карбамндных смолах в основном рекомендуются смолы типа КФ-Ж.

Катализаторами отверждения карбамндных смол являются органические (щавелевая, лимонная, уксусная) и неорганические (серная, соляная, фосфорная) кислоты, а также м некоторые соли (хлористый аммоний, хлористый цинк). Но практика показала, что для строительных целей наиболее целесообразно использование солянокислого анилина (CellsNlI^Ci), хорошо растворимого в воде и смоле КФ-Ж. Это порошок серо-зеленого цвета плотностью 1,222 г/см3. Он содержит 98,9% солянокислого анилина, 0,5—1,5% влаги и 0,1 % нерастворимых веществ.

В результате наполнения карбамндных смол фосфо-гипсом и гидролизным лигнином был получен весьма интересный новый вид полимербетопа, в структурообразова-нии которого участвуют различные по природе материалы: полимерное связующее — мочевипоформ альдегидная смола, фосфогипс и естественный полимер-лигнин гидролизный [57. 58]. В результате двух одновременно протекающих процессов -- гндратационного твердения фосфогипса и поликонденсации карбамидной смолы, катализированной лигнином, образуется сложная структура, в которой свойства полимерного связующего, фосфогипса и лигнина взаимно дополняют и усиливают друг друга. Кроме того, гидролизный лигнин является дисперсно-армирующим наполнителем, введение которого существенно повышает прочность композиции. Содержание в фосфошпес и лигнине определенного количества неорганических кислот достаточно для отверждения такой системы п не требует дополнительного введения отверди-телей.

При этом значительная часть свободной воды, содержащейся в карбамидной смоле, не только связывается фосфогипсом, но и сорбируется лигнином, что способствует образованию более плотной структуры и уменьшению усадочных деформаций.

Кроме низкой стоимости, к положительным свойствам полимербетонов па водорастворимых карбамндных смолах можно отнести сравнительно меньшую токсичность и более благоприятные условия труда при их изготовлении.

Мономер метилметакрилат ММА (метиловый эфир метакриловой кислоты)—прозрачная бесцветная жидкость со специфическим запахом, обладающая очень малой вязкостью. Содержание метилового эфира метакри-ловой кислоты в этом продукте не менее 99,7%. метакри-ловой кислоты не более 0,2%- Наличие полимера не до­пускается.

В качестве (утверждающей системы метил метакрилата в зависимости от назначения полимербето-на могут быть использованы перекиси и гидроперекиси в сочетании с различными аминами.

Основное преимущество этих мономеров как связующего состоит в том, что, обладая низкой вязкостью, системы на их основе могут содержать большее количество наполнителей и заполнителей при условии хорошей удо-боукладываемости смеси, легко окрашиваются в любые цвета и в течение 1,5—2 ч после приготовления могут набрать прочность более 30 МПа.

Исследования, выполненные в НИНЖБс совместно с Институтами физической химии ЛИ СССР и сейсмостойкого строительства Госстроя ТССР позволили разработать составы полимеррастворов и поли мербето нов, названных эластокпплами1.

Для составов типа эластокрпл-1 в качестве отвержда-юшей системы используют перекись бепзоила с ароматическим третичным амином-диметилапилином. Перекись бензоила в данной системе играет роль инициатора, а ди метил анилин является ускорителем распада инициатора на свободные радикалы. Для эластокрнла-2 в качестве отверждающей системы используют гппериз, играющий роль инициатора, и полпэтиленполиамин, выполняющий роль ускорителя.

Для системы эластокрпл-1 в качестве стабилизатора (загустителя) применяют дисперсные полимеры типа АБС (эмульсионный сополимер стирола с акрплонитрн-лом и бутадиеном) или полистирол. Для системы эласто-крил-2 в качестве стабилизатора используют ннзкомоле-кулярные бутадиенакрилонитрильные каучукн типа CKH-I0-1A и др., а также АБС и полистирол. Для уменьшения летучести метнлметакрнлата в процессе приготовления в нем растворяют илепкообразоватсль из группы низкомолекулярных парафинов. Кроме перечисленных

1 Этот термин ц настоящее время объединяет несколько составов, отличающихся системой отверждения, видом наполнителем и наполнителей, видом пластификатора, стабилизатора и областью их применения.


компонентов, в состав связующего могут входить пластификаторы, красители и др. [10, 13J.

Эластокрил-1 на 100% ММА содержит 7% перекиси бензоила, 2% диметиланилина, 0,5% парафина, 10% полистирола и 3,5% дибутилфталата, который используют для получения пасты перекиси бензоила. Состав эласто-крила-2: 100% ММА, 3% гипериза, 3% полиэтнленполи-амина, 0,5% парафина и 80% низкомолекулярного каучука.

Исследования показали, что связующее на основе мономера ММА при комнатной температуре отверждается по механизму свободнорадикальной полимеризации со значительным экзотермическим разогревом смеси.

Следует отметить, что составы типа эластокрил-1 хорошо отверждаются под водой и могут укладываться на свежеуложенный цементный бетон.

Известно, что необходимым условием усиливающего действия высокодисперсных наполнителей при их введении в полимер является близость молекулярных свойств поверхности наполнителя п синтетической смолы. В то же время большинство минеральных наполнителей обычно гидрофильного характера не может в полной мере проявить свою активность, выражающуюся в улучшении их физико-механических свойств.

В свою очередь, когезионная прочность полимера и адгезионная прочность системы полимер — наполнитель зависит от природы молекулярного взаимодействия. При этом ионное и ковалентное взаимодействие приводит к образованию химических связей с энергией 250— 330 кДж/моль, а гидроксильпые, карбоксильные и подобные группы образуют так называемые водородные связи с энергией до 33—42 кДж/моль. Естественно, что максимальная прочность наполненных полимерных композиций может быть получена при образовании химических связей как между молекулами полимера, так и на границе раздела фаз полимер — наполнитель. Следовательно, для гидрофильных наполнителей особое значение приобретают процессы адсорбционного модифицирования, т. е. изменение молекулярных свойств поверхности частиц гаких наполнителей путем ориентированной адсорбции дифиль-ных длинноцепочечных поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Специфические свойства ПАВ характеризуются особым строением их молекул. У большинства ПАВ молекулы состоят из двух основных частей - гидрофильной полярной группы и гидрофобного неполярного радикала [40]. Направленно адсорбпруясь па поверхности раздела фаз, такие молекулы изменяют активность поверхности минерального наполнителя, благодаря чему повышается адгезия полимера к наполнителю, возрастает пластичность смеси, что приводит к некоторому уменьшению расхода связующего при сохранении или даже улучшении физико-механических свойств полимербстонов.

Б [105] показано, что для минеральных наполнителей, обладающих кислой природой (андезит, кварцевая мука и др.), наиболее эффективны катионактивные ПАВ, а для наполнителей основного характера (доломит, диабаз и др.) —анионактнвные. При этом значительное влияние обнаруживается в сравнительно узкой области концентраций. Избыток ПАВ резко ухудшает все свойства композиции.

Исследования, выполненные в Институте физической химии АН СССР, НИНЖВе и др., показали, что для модифицирования поверхности кремнеземистых наполнителей в композициях на основе полиэфирных смол лучше всего использовать катионактивные ПАВ типа октадеци-ламина и алкамона ОС-2.

Изучение действия различных видов ПАВ при введении их в полимерные композиции на основе фурановых смол [105, 117) свидетельствует, что наиболее активными из них являются катионактивные ПАВ типа катапина (алкнлбензилпнридинийхлорид) в количестве 0,5—1 % по массе смолы.

Таким образом, для композиций на основе полиэфирных смол в качестве ПАВ можно рекомендовать октаде-циламин или алкамон ОС-2, а для композиций на основе фурановых смол — катапин.

Для композиций на основе фенолоформальдегидных, ацетоноформальдегидных и карбамидных смол хорошие результаты были получены при введении сравнительно небольших количеств (до 1,5%) меламиноформальдегид-ных смол совместно с фуриловым спиртом. Однако эти составы требуют дополнительных исследований, в том числе определения длительных прочности и ползучести и воздействия агрессивных сред.