CC BY
14УДК 691
О.А. КИСЕЛЕВА, канд. техн. наук, А.А. МАРКИН, инженер (schumi_fl_87@mail.ru), Тамбовский государственный технический университет
Физические и механические свойства полиэфирдревесных композитов
Одним из недостатков древесно-стружечных плит является их токсичность и низкая водостойкость. Устранения первой проблемы можно добиться путем замены фенолоформальдегидной смолы. В работе в качестве связующего при получении древесного композита была полиэфирная смола. С увеличением количества смолы до 50% наблюдается ухудшение физических свойств и повышение механических характеристик полиэфирдре-весного композита. Однако дальнейшее увеличение содержания смолы нецелесообразно, так как это приводит к росту стоимости плит [1].
Повышения водостойкости древесного композита можно добиться путем сокращения доли древесины, например за счет введения второго водостойкого наполнителя — асбофрикционных отходов (АФО) промышленности, резиновой крошки и керамзита крупностью зерен до 5 мм. Для выявления оптимального состава определяли физические плотность (р), водопоглощение набухание и теплопроводность (X), а также механические прочность (ст), твердость (Н) характеристики.
Основы технологии приготовления составов были взяты из работ Н.С. Лотц, а также [1]. В полиэфирную смолу вводили отвердитель бутанокс М50 и ускоритель нафтинат кобальта (экспериментально было установлено, что древесный композит с содержанием отвердителя и ускорителя в количестве 6 мас. % смолы обладает наилучшими физико-механическими свойствами) [1, 2]. Затем наполнители перемешивали между собой и вводили в подготовленную смолу. Полученную композицию укладывали в формы и подвергали термообработке при 80оС в течение 4 ч при давлении 0,5 МПа, после чего ее в течение суток выдерживали при 18—20оС и давлении 3 МПа. Длительность термообработки была подобрана экспериментальным путем. Наиболее существенно она сказывается на механических свойствах в первые 2 ч, затем процесс замедляется [1].
В табл. 1 представлены теплофизические свойства полиэфирдревесных композитов. В табл. 2 приведены
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
30
35
40
45
50
55
60
65
Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного
физико-механические свойства древесного композита на полиэфирной основе.
Полиэфирдревесный композит обладает средней плотностью 500 кг/м3. При введении в него второго наполнителя (за исключением пенополиуретановой крошки) плотность материала увеличивается (рис. 1), что сказывается и на теплофизических характеристиках. По сравнению с древесно-стружечными плитами, изготовленными на основе карбамидоформальдегидной и фенолоформаль-дегидной смол, древесный композит на полиэфирной смол отличается меньшей величиной X и а (табл. 1).
Для всех полиэфирдревесных композитов характерна небольшая величина набухания 1,3—4%, так как смола обволакивает древесный наполнитель, изолируя его тем самым от контакта с водой. Однако при этом материал имеет высокое водопоглощение. Такое поведение объясняется следующим. Вода заполняет поры, образовавшиеся в композите, и лишь небольшое ее количество проникает в древесный наполнитель [3]. Наилучшие гидрофизические свойства (водопоглощение и набухание) характерны для полиэфирдревесных композитов с добавлением АФО и керамзитовой крошки, с увеличением содержания которых плотность упаковки частиц возрастает, а водопоглощение и набухание уменьшаются (рис. 2). Древесный композит с содержанием пенопо-лиуретанового наполнителя имеет наибольшее водо-поглощение, что связано с его высокой пористостью. Кроме того, при большом его содержании увеличивается объем самого композита; полимерная пленка вокруг частиц древесного наполнителя становится прерывистой, и набухание растет, достигая 10%.
Прочность и твердость полиэфирдревесного композита (только на одном древесном наполнителе) ниже, чем у ДСП. При введении АФО или керамзита механические характеристики возрастают (рис. 3), а при введении пенополиуретановой и резиновой крошки снижаются (табл. 2). При этом наилучшими механическими
б 6 5 4
I
S 3
2
^^^ 1
----Г 1 1 —------3 I I I —О
70
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного
Рис. 1. Влияние соотношения наполнителей на: а - плотность; б- прочность композита на полиэфирной основе при изгибе: 1 - АФО; 2 - пенопо-ли-стирол; 3 - пенополиуретан
а
0
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fg.f rj ^ Г f 2 j | Lj;. | LJ й
68 август 2010
Таблица 1
Состав П:Д:ППУ= 1:0,5:0,5 П:Д=1:1 П:Д:АФО = 1:0,33:0,67 П:Д:К=1:0,33:0,67 ДСП [3]
Плотность, кг/м3 420 480 942 1200 400-1000
Теплопроводность, Вт/(м-К) 0,07 0,072 0,152 0,174 0,09-0,15
Коэффициент линейного термического расширения аХ10-6, 1/оС 0,1 1,6 3,6 3,8 3-5
Примечание. П - полиэфирная смола; Д - древесный наполнитель; АФО - асбофрикционные отходы; К - керамзит; ППУ - пенополиуретановая крошка.
Таблица 2
№ состава Соотношение Д:Р Прочность при изгибе, МПа Твердость, МПа Плотность, кг/м3 Водопоглощение 24 ч, % Набухание 24 ч, %
1* - 0,98 3,2 420 72 2,5
2 1:1 0,59 2,25 702 69 3,9
Примечание. Д - древесный наполнитель; Р - резиновая крошка; * - без добавления резиновой крошки.
30 35 40 45 50 55 60 65 70
Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного
Рис. 2. Влияние соотношения наполнителей на водопоглощение в течение 2 ч; набухание в течение 2 ч древесного композита на полиэфирной основе: 1 - АФО; 2 - пенополистирол; 3 - пенополиуретан
свойствами обладает полиэфирдревесный композит с большим содержанием керамзитовой крошки.
Выводы: По сравнению с ДСП полиэфирдревесные композиты обладают улучшенной экологичностью, низким набуханием (в 5 раз ниже) и меньшей величиной водопоглощения (в 1,5 раза ниже), меньше подвержены термическому расширению, но уступают ДСП по механическим характеристикам.
Повышенные гидрофизические свойства позволят применять данный материал как теплоизоляционный в конструкциях пола и стеновых ограждений.
Ключевые слова: полиэфирдревесные композиты, водостойкость, набухание, теплопроводность, физико-механические свойства.
Список литературы
1. Маркин А.А. О технологическом режиме производства древесного композита на основе полиэфирной смолы / Новые энерго- и ресурсосберегающие на-у-коемкие технологии в производстве строительных материалов: Сб. статей Междунар. научно-техн. конф. Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. 236 с.
2. Киселева О.А., Маркин А.А. Высоконаполненный древесный композит на полиэфирной основе/ На-
дежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: материалы V Междунар. научно-технич. конф. Волгоград, апрель 2009. Волгоград : ВолгГАСУ, 2009. Ч. I. 233 с.
3. Маркин А.А. Полиэфирные композиты с добавлением отходов промышленности / VII Междунар. науч-но-практ. интернет-конф. «Состояние современной строительной науки—2009». Полтава: ЦНТЭИ. 2009. С. 41-43.
A.B. Ушеров-Маршак
БЕТ0Н0ВЕДЕНИЕ
лексикон
М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2009. 112 с.
Издание подготовлено в виде толкового словаря, ориентированного на формирование понятийно-терминологического аппарата бетоноведения - одной из динамично развивающихся, сложных и специфических областей материаловедения. Учтены тенденции международной интеграции науки о бетоне и его технологии.
«Бетоноведение: лексикон» содержит более 650 терминов и понятий, 150 аббревиатур международно признанных словосочетаний, наиболее часто употребляемых в профессиональной научно-технической литературе и нормативных документах. Особенность издания состоит в насыщенности информацией физико- и коллоидно-химического характера в связи с возрастающей ролью этих знаний при обосновании составов, структур, свойств, технологических процессов получения и службы бетона.
Издание рассчитано на широкий круг представителей науки, образования, в том числе учащихся вузов и колледжей, практики строительной сферы.
Цена 1 экз. без почтовых услуг 250 р., НДС не облагается Книгу можно заказать с сайта издательства
www.rifsm.ru
Тел./факс: (495) 976-20-36, 976-22-08 e-mail: mail@rifsm.ru
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы- ® август 2010 69
