Використання полімерних матеріалів у будівництві передбачає їх терміни служби не менше 20-30 років без істотної втрати властивостей. Довговічність полімерних матеріалів визначається двома основними групами факторів:
1) властивості вихідного полімеру - належну якість сировини і правильний підбір матеріалу з урахуванням вимог до конструкції виробу;
2) умови експлуатації виробів з пластмас - температура, тиск (напружений стан), УФ-опромінення, вологість, агресивні середовища і т.д.
Зараз практично відсутні методи оцінки довговічності полімерних матеріалів в реальних умовах їх експлуатації, яка виражається в роках. Це обумовлено тим, що довговічність полімерів є показником протікання згодом складних фізико-хімічних перетворень в полімерах, швидкість яких залежить від безлічі факторів, часто важко піддаються обліку.
Старіння полімерів це необоротна зміна корисних властивостей полімерів під дією одного або декількох факторів. Старіння характеризується руйнуванням хімічних зв'язків, що утворюють основну ланцюг полімеру. До шкідливому для полімерів впливу можна віднести нагрів, контакт з киснем, сонячне світло, озон, іонізуючі випромінювання тощо. Види старіння класифікуються за такими чинниками впливу: термічне, термоокислювальне, світлове, озонное, радіаційне. Старіння відбувається протягом усього життєвого циклу полімерів. При зберіганні, переробці та експлуатації виробів з них. У реальних умовах на полімери впливає одночасно кілька чинників, наприклад при атмосферному старінні - кисень, світло, озон, волога. Важливий фактор, що прискорює старіння, - механічні напруги, що розвиваються в полімерах при їх переробці і в деяких умовах експлуатації.
Причина старіння - хімічні перетворення макромолекул призводять до їх деструкції і до утворення розгалужених або тривимірних структур ( "зшивання"). Механізми старіння різні й залежать від факторів старіння. Швидкість старіння залежить від чутливості полімеру до дії перерахованих факторів, від інтенсивності останніх, а також від складу полімерного матеріалу. Наслідки старіння - погіршення механічних характеристик полімерів, поява тріщин на поверхні і їх розростання (іноді повне руйнування), зміна забарвлення і ін. Стійкість полімерів до старіння в багатьох випадках визначає терміни їх зберігання, а іноді і служби виробів. Ефективний спосіб захисту полімерів від старіння - стабілізація різними добавками, що природно підвищує вартість матеріалу.
Далі ми наводимо розгорнуті характеристики полімерних матеріалів, взяті з різних джерел.
Поліетилен (ПЕ, PE) - полімер, що отримується полімеризацією мономера етилену за допомогою різних технологічних способів. Загальна структурна формула поліетилену - (- СН2-СН2 -) n. Він є типовим термопластом і переробляється в вироби всіма відомими способами. Властивості ПЕ сильно залежать від щільності матеріалу. Збільшення щільності призводить до підвищення міцності, твердості, твердості, хімічної стійкості. У той же час при збільшенні щільності знижується ударостійкість при низьких температурах, подовження при розриві, проникність для газів і парів.
Поліетилен поділяють на LDPE - низької щільності (поліетилен високого тиску) і HDPE -поліетілен високої щільності (поліетилен низького тиску), хоча високий тиск може застосовуватися для виготовлення як LDPE, так і HDPE.
LDPE Поліетилен низької щільності (поліетилен високого тиску).
Переваги - володіє відмінними діелектричними характеристиками, має дуже високу хімічну стійкість, відрізняється підвищеною радіаційною стійкістю, біологічно інертний, легко переробляється.
Недоліки - схильний до розтріскування при навантаженні, не відрізняється стабільністю розмірів, не стійкий до жирів, масел. Не стійкий до УФ-випромінювання.
HDPE Поліетилен високої щільності (поліетилен низького тиску)
Характеризується хорошою ударною міцністю і більшу теплостійкість у порівнянні з LDPE.
Має дуже високу хімічну стійкість (більше, ніж у LDPE).
Переваги - володіє відмінними діелектричними характеристиками, біологічно інертний, легко переробляється, дає блискучу поверхню.
Недоліки - спостерігається висока повзучість при тривалому навантаженні.
Поліпропілен (ПП, PP). Легкий кристалізується матеріал.
Переваги - прекрасна прозорість (при швидкому охолодженні в процесі формоутворення), висока температура плавлення, хімічна і водостійкість. Має хорошу прозорість і блиск, високу хімічну стійкість, особливо до масел і жирів, не розтріскується під впливом навколишнього середовища. Стійкий до кислот, лугів, розчинів солей, мінеральних і рослинних масел при високих температурах. Має хороші механічні властивості. Має підвищену жорсткість, але крихкий при низьких температурах, має низьке вологопоглинання. Характеризується хорошими електроізоляційними властивостями в широкому діапазоні температур. При кімнатній температурі не розчиняється в органічних розчинниках.
Недоліки - крихкий при низьких температурах. ПП чутливий до кисню і окислювача, має низьку зносостійкість
ПП пропускає водяні пари, що робить його незамінним для "протівозапотевающей" упаковки продуктів харчування (хліба, зелені, бакалії), а також в будівництві для гідро-ветроизоляции.
Полістирол (ПС, GPPS, PS) - Прозорий, жорсткий, крихкий аморфний матеріал. Максимальна температура експлуатації: 75-80 ° С (окремі марки працюють при температурах до 105 ° С).
Переваги - має високу твердість, має низьке вологопоглинання, характеризується високими діелектричними властивостями, радіаційно стійок, має низьке вологопоглинання, стійкий до води, розбавлених кислот, лугів, спиртів.
Недоліки - при старінні спостерігається велике падіння міцності, не стійкий до УФ-випромінювання (стійкість до УФ-випромінювання підвищується при введенні спеціальних добавок). Не стійкий до органічних розчинників, технічним масел.
АБС, ABS - Аморфний матеріал, двофазний прищепленої сополімер бутадієну каучуку (або бутадієнстирольного каучуку) і акрилонитрил-стирольного сополимера (SAN). "Теплостійкий ABS" може містити 4-й компонент: альфаметилстирола, N-фенілмалеінімід і ін.
Звичайний ABS витримує короткочасний нагрів до 90-100 ° С, т.зв. теплостійкий ABS - до 110-130 ° С. Максимальна температура тривалої експлуатації: 75-80 ° С (для теплостійких марок: до 90-100 ° С).
Має високу стійкість до ударних навантажень в порівнянні з полістиролом загального призначення (GPPS), ударостійким полістиролом (HIPS) і іншими сополимерами стиролу. Зносостійкий. Механічні властивості змінюються в широких межах залежно від складу сополимера.
Має хорошу хімічну стійкість. Стійкий до лугів, мастил, розчинів неорганічних солей і кислот.
Характеризується зниженими електроізоляційними властивостями в порівнянні з GPPS, HIPS.
Придатний для нанесення гальванічного покриття, вакуумної металізації (є спеціальні марки), а також для пайки контактів. Добре зварюється.
Не стійкий до УФ-випромінювання.
Рекомендується для точного лиття. Має високу розмірну стабільність.
Дає блискучу поверхню (є спеціальні марки з підвищеним і зниженим блиском.
ПА-6 - Конструкційний кристалізується матеріал з високою механічною міцністю. Марочний асортимент відрізняється широким діапазоном механічних характеристик: властивості матеріалу значно змінюються при введенні модифікаторів і наповнювачів.
Поєднує високу ударостійкість з жорсткістю і стійкістю до повзучості. Має високу водопоглинання. Механічні властивості матеріалу сильно залежать від швидкості деформування і вологості. При підвищенні вологості різко знижується жорсткість, міцність і твердість, але зростає стійкість до ударних навантажень, після висушування початковий рівень властивостей відновлюється. В цьому відношенні краще поліаміди -11 і -12, у яких водопоглинання менше, ніж у поліамідних -6 і -6,6.
Володіє низьким коефіцієнтом тертя. Стійкий до стирання.
Стійкий до автомобільного палива, мастил, вуглеводнів, нафтовим продуктам.
Базові марки не рекомендується для точного лиття через підвищеної нестабільності розмірів. Стабільність розмірів підвищується для наповнених марок.
Незабарвлені марки мають світло-кремовий колір. При деструкції матеріалу в процесі виготовлення, а також при використанні вторинного полімеру, матеріал набуває темно-коричневі тони, його фізико-механічні властивості погіршуються.
Відрізняється високою плинністю. Вимагає хорошої сушки перед переробкою
В цілому поліаміди - жорсткі матеріали з високою міцністю при розриві і високою стійкістю до зносу. Вони зберігають еластичність при низьких температурах, так що температурний інтервал їх використання дуже широкий. ПА плівки мають гарні властивості при ударі і продавлюванні, легко зварюються. Полярна природа дозволяє проводити їх зварювання високочастотним методом.
ПВХ (PVC) - один з найстаріших пластиків.
ПВХ отримують блокової (ПВХ-М), суспензійний (ПВХ-С) і емульсійної (ПВХ-Е) полімеризацією. Його хімічна формула:
[-СН2 -СНС1-] n.
Відкрито в 1835 р хіміком Регнольдом. Сьогодні ПВХ виробляють з нафтопродуктів, а так само з соляної кислоти. Виробам з ПВХ притаманні висока атмосферна і хімічна стійкість, низькі коефіцієнти теплопровідності і лінійного розширення, досить висока механічна міцність. Ефективність ПВХ як конструкційного матеріалу реалізується тільки при використанні необхідних добавок (аддитивов), рецептури яких забезпечують необхідні властивості пластика і виробів з нього.
Розкладання полімеру супроводжується зміною його кольору від "слонової кістки" до вишнево-коричневого. Для запобігання цьому явищу в ПВХ вводять комплекс стабілізаторів, з яких найбільш відомі сполуки свинцю (оксиди, Фосфіди, карбонати), солі жирних кислот, меламін, похідні сечовини.