Skripta

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc.
a kolektiv
STAVEBNÍ LÁTKY
MODUL BI01-M05
POLYMERY A ŽIVICE




STUDIJNÍ OPORY


PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA






























































Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku zodpovídá autor.

© Ing. Jan Koukal, CSc.

Stavební látky

- 5 (31) -
OBSAH
1 ÚVOD .........................................................................................................7
1.1 Cíle ......................................................................................................7
1.2 Požadované znalosti ............................................................................7
1.3 Doba potřebná ke studiu......................................................................7
1.4 Klíčová slova.......................................................................................7
2 MAKROMOLEKLÁRNÍ LÁTKY.............................................................8
2.1 Příprava ...............................................................................................8
2.2 Vlastnosti vysokomolekulárních látek ................................................9
2.3 Zpracování vysokomolekulárních látek ..............................................9
2.4 Přehled běžných polymerů................................................................10
2.4.1 Termoplasty...............................................................................10
2.4.2 Reaktoplasty..............................................................................12
2.5 Identifikace polymerů .......................................................................13
2.6 Kontrolní otázky................................................................................14
2.7 Korespondenční úkol........................................................................14
2.8 Autotest .............................................................................................14
2.9 Klíč....................................................................................................14
2.10 Závěr..................................................................................................16
2.10.1 Shrnutí .......................................................................................16
3 ŽIVICE A ŽIVIČNÉ IZOLACE..............................................................17
3.1 Asfalty ...............................................................................................17
3.1.1 Strukturní vlastnosti asfaltů.......................................................18
3.1.2 Druhy asfaltů.............................................................................18
3.1.3 Vlastnosti asfaltů.......................................................................20
3.2 Dehtové živice...................................................................................20
3.2.1 Druhy dehtů...............................................................................20
3.2.2 Vlastnosti dehtů.........................................................................21
3.2.3 Rozdíly mezi asfalty a dehty .....................................................21
3.3 Živičné směsi.....................................................................................21
3.3.1 Obalované kamenivo.................................................................21
3.3.2 Asfaltový beton .........................................................................21
3.3.3 Litý asfalt...................................................................................22
3.4 Živičné izolace ..................................................................................22
Stavební látky

- 6 (31) -
3.4.1 Živičné nátěry ........................................................................... 22
3.4.2 Živičné izolační pásy................................................................ 23
3.4.3 Výztužné vložky izolačních pásů ............................................. 23
3.4.4 Kontrolní otázky ....................................................................... 23
3.5 Korespondenční úkol:....................................................................... 23
3.6 Autotest............................................................................................. 24
3.7 Závěr................................................................................................. 24
3.7.1 Shrnutí: ..................................................................................... 24
3.8 Studijní prameny............................................................................... 24
4 Izolační hmoty .......................................................................................... 25
4.1 Izolace proti vodě a vlhkosti............................................................. 25
4.1.1 Izolace z polymerů a pryží....................................................... 25
4.2 Tepelně izolační hmoty .................................................................... 26
4.2.1 Rozdělení tepelně izolačních hmot........................................... 26
4.2.2 Vláknité tepelně izolační hmoty ............................................... 27
4.2.3 Tvarované tepelně izolační hmoty............................................ 27
4.2.4 Sypké tepelně izolační materiály.............................................. 27
4.3 Izolační hmoty proti hluku a otřesům............................................... 28
4.4 Izolační hmoty pro speciální účely................................................... 28
4.4.1 Kontrolní otázky ....................................................................... 28
4.5 Korespondenční úkol:....................................................................... 28
4.6 Autotest............................................................................................. 28
4.7 Závěr................................................................................................. 29
4.7.1 Shrnutí: ..................................................................................... 29
4.8 Klíč ................................................................................................... 29
4.9 Studijní prameny............................................................................... 31

Stavební látky
- 7 (31) -
1 ÚVOD
1.1 Cíle
Předkládaná učební pomůcka je určena studentům prezenčního a kombinova-
ného studia v prvních ročnících pobytu na stavební fakultě. Získané znalosti se
stanou nezbytnými vstupy při studiu odborných předmětů všech směrů ve vyš-
ších ročnících.
Nezbytným doplňkem těchto textů jsou kontrolní otázky, korespondenční úkol,
autotest s klíčem ke kontrolním otázkám a korespondenčnímu úkolu, doporu-
čená studijní literatura a seznam norem.
V této části studijního textu se seznámíte se polymery a živicemi.
1.2 Požadované znalosti
Pro porozumění studijního textu jsou nezbytné znalosti středoškolské fyziky a
a základní laický přehled o problematice. Základní údaje jsou v úvodu studijní-
ho textu zopakovány a vysvětleny.
1.3 Doba potřebná ke studiu
Doba studia závisí na znalostech čtenáře, obecně se dá říci, že na studium to-
hoto studijního textu 6 až 8 hod. studia.
1.4 Klíčová slova
Makromolekulární látky, termoplasty, reaktoplasty, živice, asfalty, živičné
směsi, živičné izolace, izolační hmoty,


- 8 (31) -

2 MAKROMOLEKLÁRNÍ LÁTKY
Vysokomolekulární umělé látky, nazývané také umělé hmoty, plastické látky,
polymery, pryskyřice a p. nacházejí stále větší použití jak v průmyslu, tak i v
domácnostech namísto dříve tradičně používaných kovů, skla,porcelánu, kůže,
keramiky atd. Tyto látky nejsou však nějakými náhražkami přírodních materiá-
lů, jak byly někdy uváděny (v Německu Ersatzstoffe), ale jsou to dnes látky s
novými, dříve neznámými vlastnostmi, které mají v řadě případů lepší výsled-
ky, než při upotřebení klasických materiálů.
Historie přípravy a výroby plastických hmot je stará více jak sto let. R.l868 byl
vyroben celuloid, kolem roku l880 galalith z kaseinu a v r. l908 fenolformalde-
hydové pryskyřice. Největší rozvoj nastal až ve 20. a 30. letech tohoto století a
to především v Německu.
Vysokomolekulární umělé látky můžeme charakterizovat jako organic-
ké látky s vysokou molekulovou hmotností a poměrně nízkým bodem
měknutí. Tyto útvary byly nazvány narozdíl od běžných molekul mak-
romolekulami. Makromolekula je útvar skládající se ze značného počtu
atomů vzájemně vázaných chemickými vazbami, kdy relativní moleku-
lová hmotnost těchto útvarů se pohybuje mezi 20 000 až 100 000 a může
být i mnohem vyšší. Řadíme sem hmoty polosyntetické, což jsou přiro-
zené hmoty zušlechtěné chemickými pochody (celulóza, bílkoviny ap.) a
syntetické, připravené z jednoduchých nízkomolekulárních organických
sloučenin.
2.1 Příprava
Podle způsobu výroby rozdělujeme vysokomolekulární látky na hmoty vyrobe-
né polymerizací (též polymerací), polyadicí, či polykondenzací.
Polymerizace je reakce, při níž vznikají spojením (řetězením) jednotli-
vých molekul téže látky sloučeniny makromolekulární, aniž by při tomto
pochodu vznikaly vedlejší nízkomolekulární produkty. Výchozí slouče-
niny nazýváme monomery, konečné produkty pak polymery. Chceme-li
měnit vlastnosti určitého polymeru, nebo spojit výhodné vlastnosti dvou
polymerů, užíváme tzv. kopolymerace.

Polyadice je reakce, při níž se vzájemně spojují molekuly monomeru,
neobsahující dvojné vazby uhlíku bez odštěpení vody nebo jiných jedno-
duchých molekul.

Stavební látky
- 9 (31) -

Polykondenzace je chemická reakce, spojující dvě i více molekul jedno-
duchých látek v makromolekuly,přičemž se uvolňují jako vedlejší pro-
dukty nízkomolekulární látky (voda, amoniak, sirovodík ap.).

2.2 Vlastnosti vysokomolekulárních látek
Fyzikální i chemické vlastnosti vysokomolekulárních látek jsou závislé na
jejich struktuře a na délce a vzájemném vztahu řetězců makromolekul. Při
technickém použití těchto látek nám záleží na jejich mechanických vlastnos-
tech (pevnost v tahu, ohybu, rázu, odolnost proti otěru ap.), na vlastnostech
tepelných, elektrických, chemických ap.
Rozpouštění vysokomolekulárních látek se liší od rozpouštění látek nízkomo-
lekulárních, poněvadž je zprvu nutné, aby látka nabobtnala vniknutím rozpouš-
tědla mezi řetězce makromolekul.
Elektrické vlastnosti. Většina vysokomolekulárních látek je vysloveným ne-
vodičem a používá se jich proto jako výborných izolátorů.
Chemické vlastnosti vysokomolekulárních látek záleží především na jejich
struktuře a na charakteru příměsí v hotovém výrobku. Odolnost proti působení
kyselin, zásad a dalších chemikálií je rozdílná. Vhodnou obměnou struktury a
použitím patřičného plnidla lze dosáhnout vynikajících odolností proti vlivu
většiny chemikálií. Např. jako antikorozní konstrukční materiály se běžně pou-
žívají hmoty, založené na fenolových pryskyřicích s asbestem jako plnivem,
polyvinylchlorid, polytetrafluorethylén a další.
2.3 Zpracování vysokomolekulárních látek
Výrobky z vysokomolekulárních látek nebývají tvořeny jen samotnými těmito
látkami, ale zpravidla jsou to směsi pojiv, plniv a přísad. Tyto složky mají za
účel jednak nahrazovat jistou část makromolekulární látky ve výrobku, jednak
vhodným způsobem upravovat jeho vlastnosti, např. zvyšovat stabilitu při
zpracování, usnadnit tvárnění, propůjčit větší ohebnost, zamezovat stárnutí a
pod. Materiály, vzniklé spojením vysokomolekulárních látek jako pojiva (mat-
rice) a plniv (částice, vlákna) označujeme jako kompozitní materiály.
Z technologického hlediska jejich zpracovatelnosti dělíme vysokomolekulární
látky na dvě velké skupiny a to na reaktoplasty a na termoplasty.
Reaktoplasty (termosety, duroplasty), jsou hustě zesíťované polymery nebo
polykondenzáty, které jsou zpravidla netavitelné a nerozpustné. Lze je proto
tvarovat jen jednou.
Reaktoplasty se převážně zpracovávají lisováním ve formách za použití tlaku a
zvýšené teploty. Surová hmota v prášku nebo v tabletách se vkládá do formy,
vytápěné parou nebo elektricky. Hmota teplem měkne, účinkem tlaku vyplňuje
prostor formy a dostává její tvar. Důsledkem probíhajících chemických změn


- 10 (31) -

ve hmotě tato přechází v tuhý netavitelný výrobek, je vytvrzována. Podle tlaku
rozeznáváme lisování nízkotlaké a vysokotlaké. Další způsob je lisovstřik. Ně-
které výrobky se zhotovují odléváním. Hmota se v tekutém stavu plní do for-
my, kde ztuhne. Vytvrzování se děje buď teplem, nebo i za studena použitím
tužidel (katalyzátorů). Tak se zpracovávají pryskyřice fenolformaldehydo-
vé,akrylové, epoxidové atd.
Termoplasty jsou hmoty teplem tvárné, t.j. teplem měknou a po ochlazení
tuhnou. Při opětovném zahřátí znovu měknou, takže se dají i několikrát posobě
tvářet. Tyto hmoty lze úspěšně recyklovat, proto jsou z hlediska ekologického
stále populárnější.
Termoplasty se zpracovávají vstřikováním, při kterém je hmota předem rozta-
vena v tavicí komoře a pod tlakem vstřikována do chladné formy. Určité druhy
se vyrábějí vytlačováním do volného prostoru (trubky, tyče a pod.). Další způ-
sob je válcování (kalandrování) mezi válci kalandru, odkud se snímá ve formě
fólií. Tvarování termoplastů lze docílit i tažením či foukáním.
Polymerní látky pěnové (PVC, PU a pod.) se vyrábějí z tekutého monomeru s
přidáním napěňující látky většinou litím na plochu (desky), nebo do forem.
Obrábět lze vysokomolekulární látky podobně jako lehké kovy. Je možné je
stříhat, opracovat soustružením, frézováním, hoblováním, vrtáním, pilováním a
broušením.
Ohýbání těchto látek je častý úkon při zhotovování konstrukčních prvků, např.
z trubek a tyčí (vodoinstalační práce).
Spojování výrobků lze dosáhnout buď lepením pomocí rozpouštědel, mono-
merů, či pomocí tvrditelných pryskyřic, nebo svařováním pomocí horkého
inertního plynu, dotykovým teplem elektrickými páječkami nebo vyso-
kofrekvenčními svářečkami.
Mechanicky lze hmoty spojovat pomocí šroubů a nýtů z plastických hmot nebo
z měkkých kovů.
Povrchová úprava je důležitým činitelem, podmiňujícím jejich použití. Barvení
lze provádět buď vpravováním barviva do hmoty během výroby, nebo jen bar-
vením na povrchu. Při lakování se nanáší na povrch hmoty tenká vrstva laku,
který po vysušení nebo vypálení vytváří lesklý film. Potiskováním (hlubotisk,
ofset a pod.) se dají upravovat hmoty, určené na záclonoviny, ubrusy, podlaho-
vé krytiny atd.
Některé druhy plastických hmot je nutno pro určité speciální úkoly pokovovat
(např. pro elektrotechnické a optické účely). Pokovovat lze hmoty galvanicky,
chemicky (redukcí kovů z roztoků jejich solí) a vakuovým napařováním kovů.
2.4 Přehled běžných polymerů
2.4.1 Termoplasty
Polyvinylchlorid (PVC)
Stavební látky
- 11 (31) -

Je jedním z nejdůležitějších a nejrozšířenějších výrobků. Nahrazuje kovy, má
velký význam v kožedělném a v nábytkářském průmyslu a ve stavebnictví.
PVC vzniká polymerizací vinylchloridů. Zpracovává se buď bez přísady změk-
čovadel na tvrdé produkty (Novodur), nebo s příměsí změkčovadel (ftaláty,
citráty, oleáty, ricinoleáty a jiné) na elastickou hmotu (Novoplast). Neměkčený
PVC je dodáván ve formě desek, tyčí, trubek pro odpady a přívody studené
vody. Dále se z něj vyrábějí nádoby, okapní žlaby, okna, dveře, krytiny. Roz-
puštěním PVC v rozpouštědle vznikají nátěrové hmoty a lepidla. Měkčený
PVC se vyrábí ve formě fólií, hadic, profilovaného materiálu, podlahových
krytin, tapet, izolačních materiálů pro el. vodiče a past. Lehčený PVC se zpě-
ňuje na tepelně a zvukově izolační desky o objem. hmotnosti 30-150 kg.m
3
. Je
nahnědlý, samozhášivý, odolný proti vodě a lepitelný. Výrobky z PVC se pou-
žívají nejen ve stavebnictví, ale ve všech odvětvích průmyslu. Obchodní názvy
Novodur, Novoplast, Igelit, Vinydur, Vinyflex, Saran, Astralon.
Polyvinylacetát (PVAC)
se připravuje polymerací vinylacetátu. Je to průhledná pryskyřice, měknoucí
při vyšších teplotách (70-80
o
C). Je rozpustná ve většině organických rozpouš-
tědel. Používá se k přípravě laků, lepidel a nátěrových hmot. V disperzní formě
(latex) je znamenitou přísadou do polymercementových betonů a malt. Latexy
PVAC ve formě lepidel a nátěrových hmot, ředitelné vodou, stoupají v oblibě
pro snadnou aplikaci i pro ekologická hlediska. Obchodní názvy: Slovilax, Du-
vilax, Dispercoll, Umacol P.
Polyetylén (PE)
se připravuje polymerací etylénu, získaného z acetylenu nebo ze zemního oleje.
Polyetylén je houževnatá pružná hmota, na omak voskově mastná. Jeho vlast-
nosti záleží nejen na struktuře, ale i na molekulové hmotnosti, která je ovlivně-
na i způsobem výroby. Výrobek získaný nízkotlakou polymerací má vysokou
molekulovou hmotnost, vyšší pevnost v tahu, tvrdost i bod měknutí než polye-
tylén, připravený vysokotlakou polymerací. Jeho tepelná odolnost se pohybuje
kolem 60
o
C. Za normální teploty je odolný vůči působení většiny kyselin a
zásad. Je nerozpustný v organických rozpouštědlech a naprosto odolný vůči
vodě. Je dodáván ve formě fólií, desek, trubek a profilovaného materiálu. Dob-
ře se mechanicky opracovává a hygienicky je nezávadný. Je vhodný pro vodo-
vodní rozvody. Spojuje se svařováním. Obchodní názvy: Polythen, Lupolen,
Hostalen.
Polypropylen (PP)
má podobné použití jako PE. Podle podmínek polymerizace a druhu katalyzá-
toru vzniká více či méně stereoregulární krystalický polymer. Existují i amorf-
ní PP (měkký elastomer, použitelný jako přísada pro modifikaci asfaltů). Krys-
talický PP má větší pevnost a odolnost proti vyšším teplotám, než PE a používá
se pro rozvod studené i horké vody. Spojuje se svařováním.
Fluorované polymery (PTFE)
hlavním představitelem je polytetrafluoretylen (PTFE) známý pod názvem
teflon. Je nejodolnější vůči chemickým činidlům. Používá se na těsnění, venti-
ly, ložiska a zařízení pro chemický průmysl. Je vysoce odolný vůči teplotě.
Není svařitelný a běžnými technologiemi není lepitelný.


- 12 (31) -

Polystyren (PS)
se připravuje polymerací styrenu (vinylbenzenu). Je to tvrdá, pevná hmota, bez
zápachu, chemicky odolná proti působení vody, kyselin i zásad. Technické
vlastnosti polystyrenu závisejí na způsobu polymerace. Používá se k výrobě
pěnových hmot, profilového materiálu, fólií, nátěrových hmot, kaučuku aj.
Syntetický butadienový kaučuk (SBK)
polymerací butadienu za přítomnosti vhodných katalyzátorů vzniká polybuta-
dien jako základ syntetického kaučuku. Polymery butadienu jsou kaučukové
hmoty, které lze vulkanizovat obdobně jako přírodní kaučuk ve směsi s plnidly,
stabilizátory a jinými přísadami. Používají se k výrobě pneumatik a dalších
gumových výrobků.
Polyakrylové pryskyřice (PAP)
monomery těchto plastických hmot jsou různé organické kyseliny, např. kyse-
lina akrylová. Z polyakrylových pryskyřic se vyrábějí nepromokavé tkaniny,
organické nerozbitné sklo s vynikající propustností světla (Plexisklo, Umaplex,
Dentakryl, Plexigum). Plexisklo - polymetylmetakrylát (PMMA) je tvarovatel-
ný již při teplotě 100 - 110
o
C, dobře lepitelný a chemicky odolný. Trpí (stárne)
UV zářením. V disperzní formě je výborným lepidlem (SOKRAT), pojivem
pro vodou ředitelné nátěrové hmoty a přísadou do polymercementových malt a
betonů.
2.4.2 Reaktoplasty
Fenolformaldehydové pryskyřice (PF)
nazývané též fenolplasty se vyrábějí polykondenzací fenolů (fenol