Skripta

, kresol, xy-
len, resorcin, pyrogalol) s aldehydy (formaldehyd). Kvalita závisí na struktuře
látky i na způsobu reakce, neboť záleží na tom, zda se uskuteční v kyselém
nebo zásaditém prostředí, čili na přebytku fenolu nebo formaldehydu. Získáme
pak buď novolaky, nebo bakelity.
Novolaky se používají k výrobě laků, především izolačních.Z bakelitu se vyrá-
bějí desky, trubky, tvarované předměty, dále je používán jako izolační materiál
v elektrotechnice. Používá se také k výrobě tvrzených vrstvených hmot s texti-
lem, dřevem, papírem (Texgumoid, Pertinax, Umakart).
Močovinoformaldehydové pryskyřice (UF) (aminoplasty)
se připravují polykondenzací močoviny s formaldehydem. Jsou bez chuti, bez
zápachu, hygienicky nezávadné. Používají se k výrobě lisovacích hmot, tvrze-
ných papírů, pro nádobí a nádoby na uchovávání potravin.¨
Polyamidy (PA)
jsou termoplastické vysokomolekulární látky velmi širokého upotřebení. Vý-
chozími produkty jsou diaminy a dikarbonové kyseliny nebo aminokyseliny.
Vlastnosti polyamidů závisí na struktuře a na způsobu přípravy. Mají velmi
dobré mechanické vlastnosti. Používají se jako laky, fólie v obalové technice,
vlákna pro výrobu tkanin, kordů pro pneumatiky, hnacích řemenů, transport-
ních pásů, ve strojírenství k výrobě ložisek, ozubených kol a pod. Obchodní
názvy: Silon, Kapron, Nylon, Perlon, Aloamid, Durethan.
Stavební látky
- 13 (31) -

Polyuretan (PU)
má obdobné vlastnosti jako PA. Často se používá v lehčené formě měkké (Mo-
litan), polotuhé či tvrdé s objemovou hmotností 24 - 400 kg.m
3
. V lakařském
průmyslu jsou využívány k výrobě laků, odolných proti vodě, solím a olejům
(nábytkářství). Ve stavebnictví jsou polyuretany používány jako matrice pro
výrobu polymerbetonů a polymermalt.
Silikony (SI)
se připravují polykondenzací hydrolyzovaných alkylhalogensilanů. Základem
je schopnost křemíku řetězit se jednoduchými vazbami prostřednictvím jiného
prvku (kyslík, síra a jiné). Silikony jsou podle molekulové hmotnosti kapalné,
kaučukovité i velmi tvrdé. Jejich předností je vysoká tepelná stálost a odolnost
proti působení vody a zředěných kyselin. Kapalné silikony se používají k ma-
zání ložisek a jako oleje do difúzních pump. Silikonové tuky se používají k
mazání ložisek silně tepelně namáhaných (do 200
o
C). Silikonové kaučuky sná-
šejí vysoké teploty až do 180
o
C a používají se všude tam, kde se přírodní kau-
čuk rychle opotřebovává a v potravinářském průmyslu.
Polyesterové pryskyřice (PUP)
Základem výroby je polyesterifikace - reakce polykarbonových kyselin s více-
mocnými alkoholy. Podle druhu výchozích látek a způsobu výroby získáme
produkty různé molekulové hmotnosti a různých vlastností. Jejich nejvýznam-
nější použití je ve formě skelných laminátů. Jsou odolné proti působení většiny
chemikálií, dobře propouštějí světlo a krátkodobě snášejí i vysoké teploty. Při
uspořádání skleněných vláken ve směru tahu se vyrovnají pevností i oceli
(vláknové kompozity). Jsou výborným konstrukčním materiálem pro nejrůz-
nější účely. Ve stavebnictví jsou používány především jako prvotřídně kvalitní
laky, odolné proti chemickým vlivům, dále pak jsou používány jako matrice
pro výrobu polymerbetonů a polymermalt vysokých pevností.
Epoxidové pryskyřice (EP)
se připravují nejčastěji kondenzací epichlorhydrinu a hydroxisloučenin (poly-
alkoholů nebo vícefunkčních fenolů). Vyznačují se neobyčejnou adhezí ke ko-
vům i jiným materiálům, vysokou mechanickou pevností a chemickou i tepel-
nou odolností. Jejich používání stále vzrůstá, přičemž jako lepidla jsou dnes již
zcela nenahraditelná. Používají se rovněž jako ochranné antikorozní nátěry,
zalévací pryskyřice v elektrotechnickém průmyslu, ve stavebnictví pak přede-
vším jako matrice k výrobě polymerbetonů, vhodných pro rekonstrukční práce
na betonových objektech.
2.5 Identifikace polymerů
Pro většinu technologických postupů potřebujeme zjistit, se kterým polymerem
pracujeme. Identifikace neznámého polymeru bývá obtížná, přesto ji považu-
jeme za nutnou, např. při lepení polymerů. Víme, že některé z polymerů nelze
lepit vůbec (Teflon, polyetylen, polypropylen) a jsme nuceni je spojovat svařo-
váním. Teflon nelze dokonce ani svařit. Na druhé straně mnohé polymery se
velmi lehce slepují roztokem stejného polymeru v rozpouštědle (polystyren,


- 14 (31) -

akryláty a pod.). Za nejsnadnější identifikační metodu pro zjištění druhu poly-
meru je považována zkouška v plameni. Po vložení zkoumaného vzorku poly-
meru do plamene sledujeme jeho chování, t.j. hořlavost, barvu plamene, barvu
a zápach dýmu a další průvodní jevy.
2.6 Kontrolní otázky
1) Příprava polymerů
2) Chování polymerů za tepla
3) PVC ve stavebnictví
4) PE + PP ve stavebnictví
5) EP ve stavebnictví
6) Identifikace polymerů
2.7 Korespondenční úkol
Popište podrobně technologii zpracování makromolekulárních látek a jejich
vlastnosti.
2.8 Autotest
Zpracování odpovědí na kontrolní otázky
Správné odpovědi v „klíči“.
2.9 Klíč
1) Polymerizace je reakce, při níž vznikají spojením (řetězením) jednotli-
vých molekul téže látky sloučeniny makromolekulární, aniž by při tom-
to pochodu vznikaly vedlejší nízkomolekulární produkty. Výchozí
sloučeniny 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 mole¬kuly monomeru,
neobsahující dvojné vazby uhlíku bez odštěpení vody nebo jiných jed-
noduchých molekul.
Polykondenzace je chemická reakce, spojující dvě i více molekul jed-
noduchých látek v makromolekuly,přičemž se uvolňují jako vedlejší
produkty nízkomolekulární látky (voda, amoniak, sirovodík ap.).

Stavební látky
- 15 (31) -

2) Z technologického hlediska jejich zpracovatelnosti dělíme vysokomo-
lekulární látky na dvě velké skupiny a to na reaktoplasty a na termo-
plasty.
Reaktoplasty (termosety, duroplasty), jsou hustě zesíťované polymery
nebo polykondenzáty, které jsou zpravidla netavitelné a nerozpustné.
Lze je proto tvarovat jen jednou.
Termoplasty jsou hmoty teplem tvárné, t.j. teplem měknou a po ochla-
zení tuhnou. Při opětovném zahřátí znovu měknou, takže se dají i něko-
likrát po sobě tvářet. Tyto hmoty lze úspěšně recyklovat, proto jsou z
hlediska ekologického stále populárnější.

3) Polyvinylchlorid (PVC)
Je jedním z nejdůležitějších a nejrozšířenějších výrobků. Nahrazuje ko-
vy, má velký význam v kožedělném a v nábytkářském průmyslu a ve
stavebnictví. PVC vzniká polymerizací vinylchloridů. Zpracovává se
buď bez přísady změkčovadel na tvrdé produkty (Novodur), nebo s
příměsí změkčovadel (ftaláty, citráty, oleáty, ricinoleáty a jiné) na elas-
tickou hmotu (Novoplast). Neměkčený PVC je dodáván ve formě de-
sek, tyčí, trubek pro odpady a přívody studené vody. Dále se z něj vy-
rábějí nádoby, okapní žlaby, okna, dveře, krytiny. Rozpuštěním PVC v
rozpouštědle vznikají nátěrové hmoty a lepidla. Měkčený PVC se vyrá-
bí 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.m3. Je nahnědlý, samozhášivý, odolný proti vodě a lepitelný. Vý-
robky z PVC se používají nejen ve stavebnictví, ale ve všech odvětvích
průmyslu. Obchodní názvy Novodur, Novoplast, Igelit, Vinydur, Viny-
flex, Saran, Astralon.

4) Polyetylén (PE) se připravuje polymerací etylénu, získaného z acetyle-
nu nebo ze zemního oleje. Polyetylén je houževnatá pružná hmota, na
omak voskově mastná. Jeho vlastnosti záleží nejen na struktuře, ale i na
molekulové hmotnosti, která je ovlivněna i způsobem výroby. Výrobek
získaný nízkotlakou polymerací má vysokou molekulovou hmotnost,
vyšší pevnost v tahu, tvrdost i bod měknutí než polyetylén, připravený
vysokotlakou polymerací. Jeho tepelná odolnost se pohybuje kolem
60oC. 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 ma-
teriálu. Dobře se mechanicky opracovává a hygienicky je nezávadný. Je
vhodný pro vodovodní rozvody. Spojuje se svařováním. Obchodní ná-
zvy: Polythen, Lupolen, Hostalen.
Polypropylen (PP)má podobné použití jako PE. Podle podmínek poly-
merizace a druhu katalyzátoru vzniká více či méně stereoregulární krys-
talický polymer. Existují i amorfní PP (měkký elastomer, použitelný ja-
ko přísada pro modifikaci asfaltů). Krystalický PP má větší pevnost a


- 16 (31) -

odolnost proti vyšším teplotám, než PE a používá se pro rozvod studené
i horké vody. Spojuje se svařováním.

5) Epoxidové pryskyřice se připravují nejčastěji kondenzací epichlorhyd-
rinu a hydroxisloučenin (polyalkoholů nebo vícefunkčních fenolů).
Vyznačují se neobyčejnou adhezí ke kovům i jiným materiálům, vyso-
kou mechanickou pevností a chemickou i tepelnou odolností. Jejich po-
užívání stále vzrůstá, přičemž jako lepidla jsou dnes již zcela nenahra-
ditelná. Používají se rovněž jako ochranné antikorozní nátěry, zalévací
pryskyřice v elektrotechnickém průmyslu, ve stavebnictví pak přede-
vším jako matrice k výrobě polymerbetonů, vhodných pro rekonstrukč-
ní práce na betonových objektech.

6) Pro většinu technologických postupů potřebujeme zjistit, se kterým po-
lymerem pracujeme. Identifikace neznámého polymeru bývá obtížná,
přesto ji považujeme za nutnou, např. při lepení polymerů. Víme, že
některé z polymerů nelze lepit vůbec (Teflon, polyetylen, polypropylen)
a jsme nuceni je spojovat svařováním. Teflon nelze dokonce ani svařit.
Na druhé straně mnohé polymery se velmi lehce slepují roztokem stej-
ného polymeru v rozpouštědle (polystyren, akryláty a pod.). Za nej-
snadnější identifikační metodu pro zjištění druhu polymeru je považo-
vána zkouška v plameni. Po vložení zkoumaného vzorku polymeru do
plamene sledujeme jeho chování, t.j. hořlavost, barvu plamene, barvu a
zápach dýmu a další průvodní jevy.
2.10 Závěr
Polymerní materiály jsou zde popisovány jako materiály mladší, i když první
z nich vznikly již v 19. století . Jejich význam výrazně stoupl až v 2. polovině
20. století, kdy chemici začali objevovat polymerní materiály nenahraditelné
materiály klasickými (Teflon, Kevlar)
2.10.1 Shrnutí
Kapitola polymery přináší informace o názvosloví a stručné historii využívání
různých druhů polymerních materiálů. Je zda zmíněna technologie přípravy,
dále jejich vlastnosti z hlediska odolnosti vůči vnějším škodlivým vlivům.
Následuje informace o jejich zpracování a poté přehled nejběžnějších polyme-
rů, navíc informace o způsobech jejich identifikace.
Stavební látky
- 17 (31) -

3 ŽIVICE A ŽIVIČNÉ IZOLACE
Živice se dělí na kapalné, viskózní a tuhé a jsou to:
• přírodní živice čili přírodní asfalty,
• ropné živice čili ropné asfalty,
• pyrogenetické živice čili dehty.
Specifické vlastnosti živic jsou:
• vlivem teploty přecházejí z tuhého stavu do stavu plastického až kapal-
ného a naopak. Tento jev je u různých asfaltových výrobků odlišný,
• jsou nerozpustné ve vodě a vodu nepropouštějí. Jsou rozpustné v orga-
nických rozpouštědlech. Lze je emulgovat ve vodě za přítomnosti jis-
tých emulgátorů a při použití speciálních technologií,
• mají dobré adhezní vlastnosti, přilnou k ostatním stavebním látkám jako
je kámen, beton, cihly, dřevo apod.,
• jejich chemická odolnost je značná,
• lze je kombinovat s příbuznými látkami, např. polymery a tím lze opti-
malizovat jejich vlastnosti,
• záporným jevem je, že živice degradují vlivem stárnutí, oxidace, ultra-
fialového záření a jiných fyzikálně chemických vlivů.
• Zmíněné klady živic umožňují, aby byly používány jak při budování
stavebních konstrukcí, tak i při jejich ochraně, tj. izolacích proti vodě.
3.1 Asfalty
Asfalty jsou jedním z nejstarších stavebních materiálů. Objekty z kultury staro-
egyptské a staroindické, nalezené v povodí Nilu a Indu dokazují, že asfalt byl
používán ve stavebnictví již tři tisíce let před Kristem. Je však známo, že v
římské antice nebyly asfalty používány, patrně pro nedostatek vhodných zdro-
jů. I nadále nebyly asfalty dlouho používány. Teprve roku 1843 byly znovu
objeveny jako příhodné materiály pro stavebnictví (Německo). Roku 1859 za-
čaly být vyráběny a používány první ropné asfalty (Pensylvánie).
Asfalty dělíme dle jejich původu na přírodní a ropné.
Přírodní asfalty dělíme dále na:
• asfalty s minerálními příměsmi (Trinidad, Selenica, Irák)
• bez minerálních příměsí (Bermudy)
• asfaltické vápence a dolomity
• asfaltické pískovce a písky
• asfaltity (gilsonit a grahamit) vhodné pro lakařský průmysl
• asfaltické břidly


- 18 (31) -


Ropné asfalty jsou získávány frakční destilací (krakováním) ropy. Vlastnosti
ropných asfaltů bývají rozdílné podle druhu ropy, z níž jsou vyrobeny.
3.1.1 Strukturní vlastnosti asfaltů
Chování asfaltů při mechanickém namáhání a při změnách teploty je pro nás
limitujícím faktorem při jejich výběru pro využití ve stavební praxi. Tyto vlast-
nosti nazýváme vlastnostmi strukturními a dělíme je do tří skupin:
• koloidní vlastnosti,
• reologické vlastnosti,
• teplotní citlivost.
3.1.2 Druhy asfaltů
Ve stavebnictví se používají většinou asfalty ropné. Pro různé účely jsou pat-
řičně technologicky upravovány.
Podle teploty zpracování rozdělujeme asfalty na:
• zpracovatelné za tepla,
• zpracovatelné za studena.
Podle použití dělíme asfalty na:
• užívané ve stavebnictví, tj. silniční a izolační,
• užívané v jiných odvětvích, tj. v lakařském průmyslu, pro výrobu pojiv
a tmelů, izolační zálivky kabelových hlav apod.
3.1.2.1 Asfaltové výrobky zpracovatelné za tepla
Tyto výrobky je nutno před použitím roztavit za teploty 150 - 200
0
C. Podle
technologie přípravy je dělíme na asfalty primární polotuhé a asfalty foukané
čili oxidované.
Primární polotuhé ropné asfalty se získávají destilací ropy a používají se pře-
devším v silničním hospodářství. Třídí se podle technologických vlastností.
Při 20
0
C jsou to polotuhé až tuhé smoly, jež jsou dodávány v plechových su-
dech. Pokud jsou dodávány v cisternách, plní a vyprazdňují se za tepla.
Oxidované čili foukané asfalty jsou připravovány oxidací měkkých primárních
asfaltů (destilačních zbytků). Oxidace se provádí foukáním směsi vzduchu a
vodní páry do roztaveného asfaltu při teplotě nad 300
0
C. Tím se zvyšuje bod
měknutí, asfalt se stává pružnějším, je méně citlivý na změny teploty, zvyšuje
se bod lámavosti, zvětšuje se rozmezí plasticity, jež se rozšiřuje do oblasti vyš-
ších teplot. Tažnost asfaltu klesá.

Stavební látky
- 19 (31) -

Křehké oxidované asfalty jsou méně elastické i plastické i plastické a používají
se především pro výrobu barev a laků, rovněž jako pojivo pro výrobu tepelně
izolačních látek.
Polofoukané asfalty (neúplná oxidace) jsou vhodné pro silniční stavitelství.
Vlastnosti těchto asfaltů leží uprostřed mezi vlastnostmi asfaltů destilovaných a
foukaných.
3.1.2.2 Asfaltové výrobky zpracovatelné za studena
Asfaltové výrobky zpracovatelné za studena lze aplikovat při normální teplotě,
jejich použití je pohodlnější a především podstatně bezpečnější než při použí-
vání tavicích kotlů, nebo dokonce při improvizovaném tavení asfaltů přímo v
plechových přepravních sudech. Práce je tak produktivnější, bezpečnější a pod-
statně méně obtížná. Při ohřevu navíc zhusta dochází k překročení technolo-
gicky doporučených teplot a tím k závažnému zhoršení jakosti aplikovaného
asfaltového výrobku.
Podle způsobu ztekucení asfaltů za studena dělíme výrobky na:
• asfalty ředěné organickými rozpouštědly (laky a tmely) ,
• asfalty ředitelné vodou (emulze a suspenze).

Asfaltové laky ředěné organickými rozpouštědly jsou určeny pro
• silniční práce, tzv. silniční ředěné asfalty,
• stavebně izolační práce.
Stavebně izolační ředěné asfaltové výrobky jsou asfaltové laky, jež po odpaření
rozpouštědla vytvářejí na povrchu stavebních látek homogenní dobře adhezní
vrstvu. Jsou to asfaltové laky penetrační, dále penetrační speciální, normální a
tvrdé. Asfaltový lak s přídavkem hliníkového prášku má po zaschnutí stříbřitý
povrch a odráží 80 % dopadajících slunečních paprsků (Reflexol, Aluma). Pro
nanášení silnějších vrstev izolace respektive modelování tvaru jsou k dispozici
asfaltové tmely s plnivy (Lutex).
Asfaltové emulze jsou koloidní roztoky vody a asfaltu. Vyrábějí se tak, že smí-
síme horký tekutý asfalt s vodou za přídavku emulgátorů (mýdla, pryskyřice,
jíly apod. kolem 1 %). Emulgátory snižují povrchové napětí a umožňují rozptý-
lení asfaltu v malých kuličkách ve vodě. Tak vzniká emulze, jež je do jisté mí-
ry časově stabilní.
Emulze obyčejně obsahují 60 - 70 % asfaltu. Jsou nehořlavé, odpadá tedy rizi-
ko požáru. Práce je hygienická, pracovníci nejsou obtěžováni zápachem. Po
dobu od aplikace až po začátek provozu konstrukce, což je minimálně 48 ho-
din, nesmí provozní teplota poklesnout pod 10
0
C.
Při skladování vodou ředitelných asfaltových nátěrových hmot je nutno kontro-
lovat dobu skladovatelnosti (8 týdnů), neboť při dlouhém skladování může
asfalt přes vliv emulgátorů sedimentovat a kuličky asfaltu mohou aglomerovat,
což je nevratný děj. Dalším nebezpečím při skladování je nízká teplota. Ochla-
zení skladované emulze pod doporučenou teplotu (kritický je bod mrazu) byť
na krátkou dobu znamená naprosté znehodnocení emulze (suspenze) a vylou-


- 20 (31) -

čení jeho použití byť na práce podřadného charakteru. Pro skladování jsou na-
prosto nevhodné nádoby z hliníku nebo pozinkovaného plechu. Před použitím
je nutno emulzi homogenizovat promícháním.
3.1.3 Vlastnosti asfaltů
Bod varu asfaltů je nad 500
0
C. Bod vzplanutí je nad 200
0
C a bod samovzníce-
ní nad 400
0
C. Vlastnosti asfaltů jsou odlišné podle způsobu zpracování, podle
úpravy i podle suroviny, z níž jsou vyrobeny.
Asfalty odolávají vodě a většině kyselin, zásad a solí. Nepodléhají bobtnání a
odolávají mrazu. Dobře se zpracovávají a mají dobrou adhezi k jiným staveb-
ním látkám.
Asfalty jsou dobře rozpustné ve většině organických rozpouštědel. Nevýhodou
asfaltů je, že podléhají stárnutí, čímž tvrdnou a křehnou..
Asfalty jsou tmavé až černé. Jejich hustota je malá (980 - 1100 kgm
-3
) a s tvr-
dostí asfaltu roste.
Některé vlastnosti asfaltů lze upravovat pomocí přísad. Jde především o zlep-
šení přilnavosti, ke zvýšení bodu měknutí, ke zmenšení sklonu k zápalnosti
apod. Asfalt je velmi nereaktivní, takže přísady působí jen na fyzikální bázi.
Tyto přísady jsou většinou polymery. Jsou buď ve stavu nepravých roztoků
(latexy) ředitelných vodou, nebo jsou to aktivní chemické přísady polymerů
typu reaktoplastů či elastomerů, někdy i plastomerů.
Příkladem užití latexu jako přísady je emulze asfalto-latexová EAL.
3.2 Dehtové živice
Dehty jsou viskózní tmavohnědé až černé materiály, získané při tepelné
destilaci organických přírodních látek, jako je uhlí, dřevo, či rašelina. Ty-
to látky jsou zplynovány bez přístupu vzduchu, jinak by došlo k hoření.
Dehet, vzniklý při destilaci do 900
0
C, nazýváme nízkoteplotní (primár-
ní), zatímco dehty vzniklé nad touto teplotou jsou dehty vysokoteplotní.
V silničních stavbách používáme jen černouhelný dehet. Ve větší míře se po-
užívá pro práce izolační. Po destilaci zůstávají zbytky, tzv. smoly. Jsou to čer-
né polotuhé materiály různé tvrdosti. Na teplotě destilace je závisl