§ 18. Общие сведения о высокомолекулярных вяжущих веществах

В отличие от неорганических веществ, молекулы которых состоят из относительно небольшого числа атомов, молекулы органических веществ состоят из очень большого числа атомов (тысяч, сотен тысяч и даже миллионов единиц).

Химические и физикомеханические свойства высокомолекулярных соединений зависят от числа атомов (молекулярной массы) и структуры молекулы. Вещества, в которых соблюдается строгая . последовательность звеньев и атомов в каждом звене, называют полимерами. Чаще всего такой структурой обладают вещества искусственного происхождения — синтетические полимеры. Строение молекул может быть линейное или пространственное.

Вещества, молекулы которых имеют линейное строение, при нагревании размягчаются, а при охлаждении возвращаются в первоначальное состояние; не меняя своих свойств. Их называют термопластичными. Вещества, у которых строение молекул пространственное (трехмерное), не могут обратимо расплавляться и затвердевать. Их называют термореактивными.

Химическая активность высокомолекулярных веществ зависит от природы атомов, находящихся на концах ветвей молекулы. В случаях, когда на этих местах находятся активные атомы, способные соединяться с другими, они присоединяют к себе атомы других веществ, вступая с ними в химическую реакцию, что изменяет свойства первоначального вещества. Кроме того, они могут соединяться с атомами соседних молекул, образуя сложные пространственные конструкции. А так как молекулы большинства высокомолекулярных веществ скручены в спирали, клубки и т. п., то возможно соединение отдельных частей молекулы одна с другой с образованием колец и других пространственных конструкций. Современная химия позволяет соединять между собой молекулы нескольких полимеров, что дает возможность получать вещества с заранее заданными свойствами. Вещества, молекулы которых состоят из двух или нескольких полимеров, называются сополимерами.

Особую группу высокомолекулярных веществ составляют смолы. Характерная особенность смол — они сочетают в себе свойства газов (по упругости), жидкостей (по тепловому расширению, сжимаемости, текучести) и твердых тел (по способности сопротивляться изменению формы). Как правило, смолы — аморфные вещества, но некоторые из них в определенных условиях могут принимать частично мелкокристаллическое строение, Характерным свойством смол является также отсутствие у них четко выраженной точки плавления, вследствие чего переход смолы из твердожидкого состояния в жидкое при повышении температуры происходит плавно.

Состояние высокомолекулярных веществ в значительной степени зависит от числа атомов в молекуле. При относительно небольшом количестве атомов — они жидкости. При увеличении молекулярной массы они переходят в пастообразное состояние, а при достаточно большой — в. твердое тело. Кроме того, с увеличением молекулярной массы повышаются температура плавления и вязкость, уменьшается растворимость, увеличиваются эластичность и прочность материала.

В отделочных работах и при производстве материалов для них в качестве вяжущих материалов применяют высокомолекулярные вещества, способные под воздействием физикохимических процессов переходить из жидкого или полужидкого состояния в твердое. Существует три основных процесса, в результате которых высокомолекулярное вяжущее вещество переходит в твердое состояние: испарение растворителя; укрупнение молекул; окисление.

Примером первого процесса может .служить высыхание спиртового лака при лакировании мебели и других изделий. После испарения спирта остается твердое блестящее лаковое покрытие. Чтобы осуществить второй процесс, используют катализаторы — вещества, способствующие соединению между собой отдельных звеньев полимера, или изменение свойств вещества при изменении температуры. Третий процесс чаще всего происходит при окислении кислородом воздуха различных масел. При окислении этих материалов образуются поперечные связи между смежными молекулами, что приводит к укрупнению молекулы и переходу вещества в твердое состояние. Из этого видно, что между процессами второго и третьего рода много общего. Однако, учитывая особенности и широкую область применения процессов третьего рода, их разделяют.

В зависимости от способа получения высокомолекулярные вещества разделяют на четыре класса:

А — получаемые цепной полимеризацией;

Б — получаемые методом поликонденсации;

В — получаемые модификацией (изменением) природных полимеров;

Г — природные нефтяные асфальты, и смолы, получаемые путем перегонки органических веществ,