CC BY
6
УДК 674.8:674.049.2
Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. XL, № 4. С. 324-332
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Ю. Г. Скурыдин1, Е. М. Скурыдина2
1Алтайский государственный университет Российская Федерация, 656049, г. Барнаул, просп. Ленина, 61 E-mail: skur@rambler.ru 2Алтайский государственный педагогический университет Российская Федерация, 656031, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55 E-mail: skudem@rambler.ru
Исследовано влияние добавки частиц полиэтилена высокого давления (ПЭВД) на физико-механические характеристики композитного материала, полученного на основе гидролизованной древесины сосны. Предварительная обработка древесной щепы выполнена методом взрывного автогидролиза. Образцы композитного материала получены методом горячего прессования смеси высушенных гидролизованных древесных частиц и частиц ПЭВД без добавления иных связующих компонентов. Обнаружено, что введение в состав пресс-массы измельченного ПЭВД в количестве до 5 массовых частей на 100 массовых частей гидролизованной древесины приводит к экспоненциальному увеличению прочности композитного материала при статическом изгибе до 15 % по сравнению с материалом без ПЭВД. Кроме того, использование даже незначительного количества ПЭВД увеличивает ударную вязкость композитного материала не менее чем на 30 %. Использование ПЭВД в количествах, превышающих 5 массовых частей, вызывает плавное снижение прочности при статическом изгибе, описываемое обратно экспоненциальным законом. Высказано предположение о том, что причиной снижения прочности является изменение характера межфазного взаимодействия компонентов пресс-композиции в условиях применения больших количеств ПЭВД. Также обнаружено, что добавка частиц ПЭВД улучшает гидрофобные характеристики композитного материала. Зависимости водопоглощения и разбухания материала от количества ПЭВД носят обратно-экспоненциальный характер в пределах большей части диапазона применения добавки частиц ПЭВД. По сравнению с контрольным образцом водопоглощение и разбухание по толщине могут быть уменьшены в 1,5 раза. Использование ПЭВД в количестве, не превышающем 1 массовой части, существенного влияния на гидрофобные характеристики не оказывает.
Ключевые слова: древесина сосны, взрывной автогидролиз, композитный материал, полиэтилен высокого давления, древесно-полимерная композиция, прочность, водопоглощение, разбухание, ударная вязкость.
Conifers of the boreal area. 2022, Vol. XL, No. 4, P. 324-332
PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF WOOD-POLYMER COMPOSITE MATERIAL BASED ON HYDROLYZED WOOD
Yu. G. Skurydin1, E. M. Skurydina2
1Altai State University 61, Lenin av., Barnaul, 656049, Russian Federation E-mail: skur@rambler.ru 2Altai State Pedagogical University 55, Molodezhnaya str., Barnaul, 656031, Russian Federation E-mail: skudem@rambler.ru
The influence of the addition of high-pressure polyethylene (HDPE) particles on the physical and mechanical characteristics of the composite material obtained based on hydrolyzed pine wood was studied. Pre-treatment of wood chips was carried out by the method of explosive auto-hydrolysis. Samples of the composite material were obtained by hot pressing a mixture of dried hydrolyzed wood particles and HDPE particles without adding other binder components. It was found that the introduction of crushed HDPE in an amount of up to 5 mass parts. per 100 mass parts of hydrolyzed wood into the composition of the press mass leads to an exponential increase in the static bending strength of the composite material up to 15 % compared to the material without HDPE. In addition, the use of even an insignificant amount of HDPE increases the impact toughness of the composite material by at least 30 %. The use of HDPE in amounts exceeding 5 mass parts causes a smooth decrease in the static bending strength described by an inverse exponential law. It has been suggested that the decrease in strength is caused by a change in the nature of the interfacial interaction of the components of the press composition when large amounts of HDPE are used. It was also
found that the addition of HDPE particles improves the hydrophobic characteristics of the composite material. Dependences of water absorption and swelling of the material on the amount of HDPE have inverse-exponential character within the most part of the HDPE particles application range. Compared with the control sample, water absorption and swelling in thickness can be reduced by 1.5 times.The use of HDPE in an amount not exceeding 1 mass fraction has no significant effect on the hydrophobic characteristics.
Keywords: pine wood, explosive autohydrolysis, composite material, high-pressure polyethylene, wood-polymer composition, strength, water absorption, swelling, toughness.
ВВЕДЕНИЕ
Тенденцией развития лесопромышленного комплекса является вовлечение в коммерческий оборот отходов растительного происхождения и низкосортной древесины. Одно из направлений их использования представляет собой комплекс технологий получения конструкционных композитных материалов, применяемых в строительстве и производстве мебели. Для этого используются как традиционные и хорошо зарекомендовавшие себя технологии (ДВП, ДСП, МДФ, ОСБ), так и относительно новые или малоизвестные. При этом все они основаны на тех или иных способах химико-механической обработки древесины, вторичных продуктов ее переработки и иных материалов растительного происхождения [1-7]. Существенным недостатком традиционных композитных материалов, получаемых на основе древесных частиц, являются их относительно невысокие физико-механические характеристики (прочность при изгибе, ударная вязкость, водопоглощение, разбухание по толщине). Зачастую это накладывает существенные ограничения на применимость таких материалов, приводит к необходимости использования армирующих добавок и нанесения защитных покрытий. Важной составляющей развития подобных технологий является получение материалов с особыми свойствами, придающими материалам повышенную прочность, водостойкость, износостойкость, привлекательный внешний вид и иные характеристики [4-9]. В данном контексте следует выделить технологию термопластичных древесно-полимерных композитных материалов (WPCs), получившую в последние годы весьма широкое распространение, хотя первые опыты в получении подобных материалов были выполнены еще в 1960-е годы [10-12]. Эти материалы характеризуются рядом достоинств по сравнению с традиционными аналогами - экологичность, водостойкость, пожарная безопасность, простота механической обработки и т. д. [13; 14]. Недостатками материала можно считать его высокую стоимость, необходимость использования больших количеств полимерных материалов, хрупкость при низких температурах, ухудшение прочностных характеристик и деформируемость при высоких температурах [13; 14]. Иной техно логи-ей, к применению которой возникает периодический интерес, является технология получения композитных материалов из гидролизованных частиц растительного происхождения без использования связующих веществ [15-20]. В ее основе лежит глубокая трансформация структуры растительной ткани под действием высокотемпературного водяного пара. В результате происходит деструкция лигнина и гемицеллюлоз с образованием компонентов, способных вступать
в поликонденсационные процессы с образованием полимерных связей [21]. Получаемый в результате горячего прессования гидролизованной древесины композитный материал обладает высокими прочностными характеристиками и может быть использован как аналог традиционных древесных композитных материалов. Недостатками материала следует считать высокую стоимость и относительно невысокие в сравнении с древесно-полимерными композитами гидрофобные характеристики.
Комбинирование технологических решений, применяемых при получении различных древесных композитных материалов, может способствовать получению материалов новых классов, обладающих улучшенными характеристиками по сравнению с исходными аналогами. Целью работы является изучение влияния добавки частиц полиэтилена высокого давления на физико-механические свойства композитного материала, полученного из гидролизован-ной древесины сосны без применения связующих веществ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве исходного сырья для получения композитных материалов использованы отходы в виде опилок, образующихся после продольной и поперечной распиловки древесины сосны обыкновенной (Ршш sylvëstris). Фракционный состав включал частицы преимущественно крупного и среднего размера (1...6 мм) с примесью мелких (менее 1 мм) не более 10 %. Влажность опилок 15+3 %. Также использовались частицы полиэтилена высокого давления (ПЭВД) размером 0,3.1,5 мм. Доля фракции ПЭВД размером менее 0,3 мм не превышала 5 %.
Процесс получения древесно-полимерного композитного материала состоял из нескольких этапов, схематично показанных на рис. 1. На предварительном этапе древесные опилки увлажняются водой (гидромодуль 1) в течение 60 минут при периодическом перемешивании. Далее увлажненная древесина подвергается баротермической обработке в среде насыщенного водяного пара при температуре 473 К в течение 8 минут, после чего выполняется резкий сброс давления с практически мгновенным выбросом гидролизо-ванного древесного вещества в приемное устройство (взрывной автогидролиз). Принято считать, что метод взрывного автогидролиза является одним из наиболее эффективных методов предобработки материалов растительного происхождения [18; 22-24]. В процессе обработки перегретым паром древесина претерпевает значительные изменения, обусловленные деструкцией лигнина и глубоким гидролизом ее гемицеллюлозной части [25-28].
Рис. 1. Схема получения древесно-полимерного композитного материала
Результатом становится получение влажной мелкодисперсной и частично волокнистой массы бурого цвета, в составе которой присутствует ряд химически активных компонентов. При определенных условиях они способны вступать в реакцию поликонденсации с образованием сшитых полимерных структур [21]. Из гидролизованной в подобных условиях древесины может быть формирован композитный материал без использования связующих веществ помимо тех, которые образуются в компонентах древесины в процессе высокотемпературной обработки паром. После высушивания гидролизованной древесной массы до влаго-содержания 12+3 % в нее добавлялись частицы ПЭВД в количестве 0,5...20 % по массе. Прессование композитного материала осуществлялось при температуре 403 К и давлении 4 МПа (~ 41 кг/см2). Продолжительность процесса прессования ~ 1 мин/1 мм толщины плитного материала. Никаких прочих связующих компонентов в пресс-массу не добавлялось. Результатом прессования явилось получение плитного древес-но-полимерного композитного материала, характеризующегося стабильностью размеров и формы. В качестве контрольных образцов были исследованы композитные материалы, полученные из аналогичного древесного сырья в аналогичных условиях баротермиче-ской обработки и прессования, но без применения частиц ПЭВД.
Для всех образцов в соответствии со стандартными методиками [29] выполнено определение ряда их физико-механических характеристик - плотности, предела прочности при статическом трехточечном изгибе, ударной вязкости, водопоглощения и разбухания за 24 часа. Все измерения выполнялись при комнатной температуре.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Принято считать, что в композитных материалах, получаемых на основе гидролизованных древесных частиц без добавления связующих компонентов и ПЭВД, формирование полимерной структуры происходит за счет процессов химической конденсации с образованием углерод-углеродных связей [21]. Присутствующие в гидролизованной массе древесные волокна, выполняют функцию армирующего наполнителя в получаемом композитном материале [30]. Добавление ПЭВД на стадии прессования и его внедрение в пространство между гидролизованными древесными частицами, обволакивание этих частиц полиэтиленом приводит к формированию новой композитной структуры, физико-механические свойства которой должны в значительной степени зависеть от соотношения компонентов и характеристик границы
раздела между гидролизованными древесными частицами и полиэтиленом. Следует предполагать, что в процессе прессования древесно-полимерной композиции при температуре, превышающей температуру размягчения ПЭВД (~ 390 К), имеет место частичное проникновение расплавленного ПЭВД в пространство между прилегающими частицами гидролизованной древесной массы. После охлаждения материала до температуры ниже 373 К и перехода ПЭВД из вязко-текучего в высокоэластическое состояние, обеспечивается механическая связь частиц гидролизованной древесины с полимером. В получаемом подобным образом композитном материале возможно сохранение гидрофобных свойств, присущих ПЭВД, которые частично могут быть переданы материалу. Прочностные свойства материала обеспечиваются сохраняющимися химико-механическими связями между компонентами гидролизованной древесины.
Было обнаружено (рис. 2), что увеличение содержания ПЭВД в пределах до 5 м.ч., сопровождается пропорциональным увеличением прочности при изгибе композитного материала. Зависимость на данном участке описывается экспоненциальным законом первого порядка:
У = У0 + А ■ ех/Ь , (1)
где У - прочность при изгибе материала, полученного с использованием частиц ПЭВД; У0 - «базовое» значение прочности; А, Ь - параметры модели; X-количество используемого ПЭВД. При использовании ПЭВД в количестве 5 м.ч. прочностные свойства материала достигают максимального значения, превышая аналогичный показатель для контрольных образцов, полученных без ПЭВД, на 13 %. Дальнейшее увеличение количества ПЭВД в пресс-массе сопровождается уменьшением прочности. Зависимость при этом описывается обратным экспоненциальным законом первого порядка:
У = У0 + А ■ е~х/Ь . (2)
Обозначения, используемые в модели (2), аналогичны обозначениям, принятым в (1).
Точка 1 на рис. 2 соответствует значению прочности материала, полученного без использования ПЭВД. Характерно, что увеличение количества ПЭВД до 2 м.ч. не влечет за собой сколь-либо выраженного увеличения прочности материала. Незначительная тенденция к увеличению прочности начинает прослеживаться лишь при использовании 3 м.ч. ПЭВД, но и в данном случае полученные результаты находятся в пределах коридора погрешности эксперимента. Наиболее заметный рост, выводящий показатель прочно-
сти за пределы коридора погрешности, отмечается при использовании 5 м.ч. ПЭВД. Именно при этом значении прочность композитного материала оказывается максимальной. В качестве гипотезы, поясняющей увеличение прочности при данном соотношении компонентов, можно рассматривать следующий механизм формирования структуры материала. Во-первых, использование небольших количеств ПЭВД способствует получению более жесткой композитной структуры вследствие уплотнения, обусловленного проникновением полиэтилена в пустоты межволоконного пространства. Косвенным подтверждением этому служит увеличение плотности композитного материала при использовании ПЭВД в количестве 5 м.ч. (рис. 3). Во-вторых, вклад в улучшение прочностных свойств материала на данном этапе может вносить и изменение структуры границы раздела между гидро-лизованными древесными волокнами и полимером. Известно, что строение границы раздела между волокнами наполнителя и полимером имеет определяющее значение при формировании физико-механических свойств композитных материалов различной природы [31].
Создание тонкой фрагментированной прослойки полиэтилена между гидролизованными древесными частицами может способствовать изменению характера распределения зон локальных напряжений в композитном материале в условиях его механического нагружения. При этом сдвиговые нагрузки по объему материала распространяются более равномерно, вероятность появления и распространения микротрещин уменьшается за счет буферного действия границы раздела. Это и увеличивает прочность материала при статическом изгибе. Высказанные предположения являются дискуссионными, их подтверждение или опровержение требует проведения дополнительных исследований.
В условиях, когда количество ПЭВД не превышает 5 м.ч., обволакивание армирующего древесного наполнителя является не полным, и пленка из ПЭВД
существенно не препятствует образованию межмолекулярных связей между термореактивными компонентами гидролизованного древесного вещества. Дальнейшее увеличение количества ПЭВД приводит к более выраженному обволакиванию им древесных частиц. Тем самым механически блокируется возможность взаимодействия активных молекулярных групп, расположенных на поверхности частиц гидро-лизованной древесины. Вероятность протекания поликонденсационных процессов между компонентами гидролизованной древесины в подобных условиях значительно уменьшается. В процессе формирования комплекса физико-механических свойств композитного материала над термореактивной составляющей начинает доминировать термопластичная. Жесткость, и, соответственно прочность при изгибе такого материала ввиду уменьшения плотности пространственной сетки термореактивных связей начинает уменьшаться. В отличие от композитного материала, получаемого в присутствии небольших количеств ПЭВД, использование ПЭВД в больших объемах приводит к получению принципиально новой композитной структуры, в которой полиэтилен выполняет роль матрицы, включающей внедренные в нее разрозненные частицы гидролизованной древесины.
Для подтверждения предположения рассмотрим зависимость плотности композитного материала от количества ПЭВД, представленную на рис. 3. Аналогично изменениям прочностных характеристик, плотность композитного материала при увеличении количества ПЭВД до 5 м.ч. увеличивается по экспоненциальному закону первого порядка (1). Дальнейшее увеличение количества ПЭВД уменьшает плотность материала по обратному экспоненциальному закону (2). Отмечаемая тенденция уменьшения плотности при малых количествах ПЭВД, не превышающих 1 м.ч., может быть следствием методических погрешностей в процессе проведения эксперимента. В целом для материала характерна практически линейная зависимость прочности при изгибе от его плотности.
Рис. 2. Зависимость прочности при статическом изгибе композитного материала от количества ПЭВД, использованного при горячем прессовании
1270 -,
1260 -
.1250 -
1240 -
1220
р (0. 5<п<5)=12! 7+Н).8397* с1
(5сп<20)=1205.52946+56.32021*е-([,"ау18ида
—I—
10
-1— 15
—I—
20
содержание иолипилежжой стружКИ - П, %
Рис. 3. Зависимость плотности композитного материала от количества ПЭВД, использованного при горячем прессовании
10
содержание полиэтиленовой стружки - п, %
Рис. 4. Зависимости водопоглощения (■) и разбухания (▼) за 24 часа композитного материала от количества ПЭВД, использованного при горячем прессовании (точки 1 и 4 - контрольный образец)
8
6
4
На рис. 4 показаны зависимости водопоглощения и разбухания композитного материала за 24 часа. В случае, когда количество добавляемого в смесь ПЭВД не превышает 2 м.ч. (точки 1.5 на рис. 4), его влияние на изменение гидрофобных характеристик материала по сравнению с контрольным образцом практически не фиксируется. Дальнейшее увеличение содержания ПЭВД влечет за собой резкое улучшение гидрофобных показателей. Обе зависимости описываются однотипным обратным экспоненциальным законом первого порядка (2).
Полученные результаты позволяют высказать предположение о формировании в выбранных условиях сложной пространственной механохимической композиции с участием как частиц гидролизованной древесины, так и ПЭВД. Как и в композитном материале, получаемом без добавления ПЭВД, образуются конденсационные пространственные связи между
активными молекулами, расположенными на поверхности гидролизованных древесных частиц. Полиэтилен, подвергаясь размягчению, обволакивает частицы древесины, частично внедряясь в межволоконное пространство. Образуется пространственная механическая смесь, в которой по всему ее объему хаотично внедрены структуры из полиэтилена. Полиэтилен, обладая гидрофобными свойствами, придает повышенную гидрофобность и всему композитному материалу.
Использование ПЭВД приводит не только к изменению прочностных и гидрофобных характеристик композитного материала, но и к изменению величины его ударной вязкости. По сравнению с контрольным образцом ударная вязкость композитного материала, полученного в присутствии ПЭВД, возрастает до 50 % (рис. 5). Характерно, что резкое увеличение ударной вязкости происходит при добавлении даже незначи-
тельных количеств ПЭВД. Следствием дальнейшего увеличения количества ПЭВД становится лишь незначительное изменение данного показателя с тенденцией к его снижению при использовании больших количеств ПЭВД. Зависимость может быть описана полиномиальным законом второго порядка (3):
У = У0 + А1 ■ X + А2 ■ X2, (3)
где У - ударная вязкость композитного материала, полученного с использованием частиц ПЭВД; У0 -
«базовое» значение ударной вязкости; А1, А2 -параметры модели, X - количество используемого ПЭВД. Таким образом, формирование пространственной матрицы из полиэтилена способствует значительному повышению устойчивости получаемого материала к действию ударных нагрузок.
В таблице показаны сравнительные характеристики композитных материалов, получаемых из гидроли-зованной древесины в присутствии ПЭВД, и традиционных древесных композитных материалов.
содержание полиэтиленовой стружки - п, %
Рис. 5. Зависимость ударной вязкости композитного материала от количества ПЭВД, использованного при горячем прессовании
Сравнительные физико-механические характеристики композитных материалов, получаемых из гидролизованной древесины в присутствии ПЭВД, и традиционных древесных композитных материалов
Характеристика ДВП (твердые, сухого способа изготовления) ДВП (сверхтвердые, мокрого способа изготовления) ДСП Композит, из гид-ролизованной древесины без добавления ПЭВД* Композит из гидро-лизованной древесины с добавлением ПЭВД*
Предел прочности при изгибе, МПа 20..27 40.45 20.26 23 23.26
Плотность, кг/м3 750...850 900.980 740.810 1237 1230.1260
Водопоглощение за 24 часа, % 28...35 18.26 50.61 11 4.11
Разбухание по толщине за 24 часа, % 19.25 11.17 22.33 9 4.9
Ударная вязкость, Дж/м2 4500.5400 4500.5100 2200.2600 1845.2686 2253.2875
* - температура прессования материала 403К, удельное давление прессования ~ 41 кг/см2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Введение в состав гидролизованной древесной массы частиц ПЭВД оказывает влияние на физико-механические свойства получаемой на ее основе дре-весно-полимерной композиции. Наблюдается зависимость прочностных и гидрофобных характеристик композитного материала от количества используемого в смеси ПЭВД. В процессе горячего прессования гидролизованной древесной массы в смеси с ПЭВД
происходит частичное размягчение полиэтилена и обволакивание им древесных частиц, заполнение пустот межволоконного пространства. При использовании ПЭВД в количестве до 5 м.ч. / 100 м.ч. гидроли-зованной древесины обволакивание является неполным, и полиэтилен не препятствует формированию пространственных межмолекулярных структур между химически активными компонентами гидролизован-ного древесного вещества. В результате, обладая вы-
сокими прочностными характеристиками, композитный материал приобретает дополнительные гидрофобные качества, обусловленные наличием пространственных структур из ПЭВД. Прочность при изгибе композитного материала, получаемого в подобных условиях, возрастает до 15% в сравнении с исходным материалом, полученным без использования ПЭВД, а уменьшение водопоглощения и разбухания по сравнению с контрольным образцом, полученным без использования ПЭВД, может достигать 250 .300 %.
Следствием использования больших количеств ПЭВД становится формирование структуры композиции, в которой пленка полиэтилена обволакивает значительную часть древесных частиц, и начинает препятствовать протеканию конденсационных процессов. Материал, получаемый в таких условиях, обладая высокими гидрофобными качествами, имеет меньшую прочность по сравнению с материалом, получаемым при меньших количествах ПЭВД.
Применение даже небольших количеств ПЭВД увеличивает ударную вязкость композитного материала до 50 %. При этом величина ударной вязкости материала лишь незначительно зависит от количества используемого ПЭВД.
Оптимальным для получения композитного материала с наилучшими прочностными характеристиками является 5 м.ч. ПЭВД на 100 м.ч. гидролизованно-го древесного вещества. Наименьшее водопоглоще-ние и разбухание достигаются при использовании ПЭВД в количестве, превышающем 10 м.ч.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Gurunathan T., Mohanty Smita, Nayak Sanjay K. A review of the recent developments in biocomposites based on natural fibres and their application perspectives. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2015, Vol. 77, pp. 1-25 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.compositesa.2015.06.007.
2. Malin Brodin, María Vallejos, Mihaela Tanase Opedal, María Cristina Area, Gary Chinga-Carrasco. Lignocellulosics as sustainable resources for production of bioplastics - a review. Journal of Cleaner Production, 2017, Vol. 162, pp. 646-664 DOI: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.jclepro.2017.05.209.
3. Stokke, D.D., Wu, Q., Han, G.: Introduction to wood and natural fiber composites. Wiley, West Sussex 2014, P. 649.
4. Oktay, S., Kizilcan, N., & Bengu, B. Oxidized cornstarch - Urea wood adhesive for interior particleboard production. International Journal of Adhesion andAdhesives, 2021. Vol. 110, p. 102947. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2021.102947.
5. Singh, N., Rana, A., & Badhotiya, G. K. Raw material particle terminologies for development of engineered wood. Materials Today: Proceedings, 2021, Vol. 46(3). DOI: 10.1016/j.matpr.2021.02.616.
6. Uemura Silva, V., Nascimento, M. F., Resende Oliveira, P., Panzera, T. H., Rezende, M. O., Silva, D. A. L., Christoforo, A. L. Circular vs. linear economy of building materials: A case study for particleboards made of recycled wood and biopolymer vs. conventional particleboards. Construction and Building Materials,
2021. vol. 285. p.122906. DOI:10.1016/j.conbuildmat. 2021.122906.
7. Müller, Uwe; Pretschuh, Claudia; Mitter, Roland; Knappe, Stephan. Dielectric analysis as a cure monitoring system for UF particle boards. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2017. Vol. 73, pp. 45-50. DOI:10.1016/j.ijadhadh.2016.07.016.
8. Yanglun Yu, Xianai Huang, WenjiYu A novel process to improve yield and mechanical performance of bamboo fiber reinforced composite via mechanical treatments. Composites Part B: Engineering, 2014. Vol. 56, pp. 48-53 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.compositesb.2013.08.007.
9. Fu F., Lin L., Xu E. Functional pretreatments of natural raw materials. Advanced High Strength Natural Fibre Composites in Construction 2017, pp. 87-114. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-100411-1.00004-2.
10. Eyitayo Olatunde Olakanmi, Moses J. Strydom, Critical materials and processing challenges affecting the interface and functional performance of wood polymer composites (WPCs). Materials Chemistry and Physics, 2016. Vol. 171, pp. 290-302. DOI: http://dx.doi.org/10. 1016/j.matchemphys.2016.01.020.
11. Changtong Mei, Xiuxuan Sun, Minli Wan, Qinglin Wu, Sang-Jin Chun & Sunyoung Lee. Coextruded Wood Plastic Composites Containing Recycled Wood Fibers Treated with Micronized Copper-Quat: Mechanical, Moisture Absorption, and Chemical Leaching Performance, Waste and Biomass Valorization, 2018. Vol. 9, pp. 2237-2244. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1007/s12649-017-9992-z.
12. Michael P. Wolcott, Karl Englund, A technology review of wood-plastic composites. 33rd International Particleboard. Composite Materials Symposium, 1999.
13. Yongfeng Li. Wood-Polymer Composites. In book: Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials, 2011. pp. 229-284. DOI: 10.5772/17579.
14. El-Haggar, Salah M. and Kamel, Mokhtar A. Wood Plastic Composites. In book: Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials, 2011. pp. 325-344. DOI: 10.5772/ 18172.
15. Halvarsson Sören; Edlund Hakan; Norgren Magnus. Manufacture of non-resin wheat straw fibreboards. Industrial Crops and Products, 2009. Vol. 29 (2-3). pp. 437-445. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.indcrop.2008.08.007.
16. German Quintana, Jorge Velasquez, Santiago Betancourt, Piedad Gan. Binderless fiberboard from steam exploded banana bunch Industrial Crops and Products, 2009. Vol. 29(1). pp. 60-66. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/jindcrop.2008.04.007.
17. Angl' esa M.N., Ferrandob F., Farriola X., Salvad J. Suitability of steam exploded residual softwood for the production of binderless panels. Effect of the pre-treatment severity and lignin addition. Biomass and Bioenergy, 2001. Vol. 21. pp. 211-224.
18. Ewanick, S. and Bura, R. Hydrothermal pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioalcohol Production. Biochemical Conversion of Lignocellulosic
Biomass. A volume in Woodhead Publishing Series in Energy. 2010. pp. 3-23. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1533/9781845699611.1.3.
19. Mason W.H. Low-temperature explosion process of disintegrating wood and the like US Patent 1586159 (USA). 1926.
20. Mason W.H. Process and apparatus for disintegration of wood and the like. US Patent 1578609 (USA). 1926.
21. Startsev O. V., Salin B. N., Skurydin Yu. G. Barothermal hydrolisis of wood in presence of mineral acids // Доклады Академии наук. 2000. Т. 370. № 5. С. 638-641. [Startsev OV Salin B.N., Skurydin Yu.G. Barothermic Hydrolysis of Wood in the Presence of Mineral Acids [ Reports of the Academy of Sciences. Chemical Technology] 2000. Т. 370, no. 5. pp. 638-641].
22. Parveen Kumar, Diane M. Barrett, Michael J. Delwiche, and Pieter Stroeve. Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2009. Vol. 48 (8). pp. 3713-3729. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ie801542g.
23. Shijie Liu. A synergetic pretreatment technology for woody biomass conversion. Applied Energy, 2015. Vol. 144. pp. 114-128. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.apenergy.2015.02.021.
24. Muhammad Muzamal, Kerstin Jedvert, Hans Theliander and Anders Rasmuson. Structural changes in spruce wood during different steps of steam explosion pretreatment. Holzforschung, 2015. Vol. 69(1). pp. 61-66. DOI: http://dx.doi.org/10.1515/hf-2013-0234.
25. Tanahashi Mitsuhiko. Characterization and degradation mechanisms of wood components by steam explosion and utilization of exploded wood. Wood research: bulletin of the Wood Research Institute Kyoto University, 1990. Vol. 77. pp. 49-117. URL: http:// hdl.handle.net/2433/53271.
26. Harifara Rabemanolontsoa and Shiro Saka. Various Pretreatments of Lignocellulosics. Bioresource Technology, 2016. Vol. 199. pp. 83-91. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.029.
27. Kudakasseril Kurian Jiby, Raveendran Nair Gopu, Hussain Abid, Vijaya Raghavan G.S. Feedstocks, logistics and pre-treatment processes for sustainable lignocellulosic biorefineries: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 2013. Vol. 25(C), pp. 205-219. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.rser.2013.04.019.
28. Скурыдин Ю. Г. Строение и свойства композиционных материалов, полученных из отходов древесины после взрывного гидролиза: дисс. ... канд. техн. наук. Барнаул, 2000. 135 с. [Skurydin Yu.G. The Structure and Properties of Composite Materials Obtained From Waste Wood After Explosive Hydrolysis [Diss. ... cand. tech. sciences. : 05.23.05. [Barnaul] 2000. 147 p].
29. ГОСТ 10633-2018. Плиты древесно-стру-жечные и древесно-волокнистые. Общие правила подготовки и проведения физико-механических испытаний - Wood-shaving and wood-fiber plates. General regulations in testing physical and mechanical properties М.: Стандартинформ, 2018. 12 с.
30. Скурыдина Е.М. Разработка технологии композиционных материалов на основе древесины и полимерных наполнителей: дис. ... канд. техн. наук. Барнаул, 2006. 170 с. [Skuridin E.M. Development of the Technology of Composite Materials Based on Wood and Polymer Fillers [Dis. ... cand. tech. sciences. [Barnaul] 2006. 170 p].
31. Silu Huang, Qiuni Fu, Libo Yan, Bohumil Kasal Characterization of interfacial properties between fibre and polymer matrix in composite materials -A critical review. Journal of Materials Research and Technology, 2021, Vol. 13, pp. 1441-1484 DOI: https://doi.org/10. 1016/j.jmrt.2021.05.076.
REFERENCES
1. Gurunathan T., Mohanty Smita, Nayak Sanjay K. A review of the recent developments in biocomposites based on natural fibres and their application perspectives. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2015, Vol. 77, pp. 1-25 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.compositesa.2015.06.007.
2. Malin Brodin, Maria Vallejos, Mihaela Tanase Opedal, Maria Cristina Area, Gary Chinga-Carrasco. Lignocellulosics as sustainable resources for production of bioplastics - a review. Journal of Cleaner Production, 2017, Vol. 162, pp. 646-664 DOI: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.jclepro.2017.05.209.
3. Stokke, D.D., Wu, Q., Han, G.: Introduction to wood and natural fiber composites. Wiley, West Sussex 2014, P. 649.
4. Oktay, S., Kizilcan, N., & Bengu, B. Oxidized cornstarch - Urea wood adhesive for interior particleboard production. International Journal of Adhesion andAdhesives, 2021. Vol. 110, p. 102947. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2021.102947.
5. Singh, N., Rana, A., & Badhotiya, G. K. Raw material particle terminologies for development of engineered wood. Materials Today: Proceedings, 2021, Vol. 46(3). DOI: 10.1016/j.matpr.2021.02.616.
6. Uemura Silva, V., Nascimento, M. F., Resende Oliveira, P., Panzera, T. H., Rezende, M. O., Silva, D. A. L., Christoforo, A. L. Circular vs. linear economy of building materials: A case study for particleboards made of recycled wood and biopolymer vs. conventional particleboards. Construction and Building Materials, 2021. vol. 285. p. 122906. DOI: 10.1016/j.conbuildmat. 2021.122906.
7. Müller, Uwe; Pretschuh, Claudia; Mitter, Roland; Knappe, Stephan. Dielectric analysis as a cure monitoring system for UF particle boards. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2017. Vol. 73, pp. 45-50. DOI:10.1016/j.ijadhadh.2016.07.016.
8. Yanglun Yu, Xianai Huang, WenjiYu A novel process to improve yield and mechanical performance of bamboo fiber reinforced composite via mechanical treatments. Composites Part B: Engineering, 2014. Vol. 56, pp. 48-53 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.compositesb.2013.08.007.
9. Fu F., Lin L., Xu E. Functional pretreatments of natural raw materials. Advanced High Strength Natural Fibre Composites in Construction 2017, pp. 87-114. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-100411-1.00004-2.
10. Eyitayo Olatunde Olakanmi, Moses J. Strydom, Critical materials and processing challenges affecting the interface and functional performance of wood polymer composites (WPCs). Materials Chemistry and Physics, 2016. Vol. 171, pp. 290-302. DOI: http://dx.doi.org/10. 1016/j.matchemphys.2016.01.020.
11. Changtong Mei, Xiuxuan Sun, Minli Wan, Qinglin Wu, Sang-Jin Chun & Sunyoung Lee. Coextruded Wood Plastic Composites Containing Recycled Wood Fibers Treated with Micronized Copper-Quat: Mechanical, Moisture Absorption, and Chemical Leaching Performance, Waste and Biomass Valorization, 2018. Vol. 9, pp. 2237-2244. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1007/s12649-017-9992-z.
12. Michael P. Wolcott, Karl Englund, A technology review of wood-plastic composites. 33rd International Particleboard. Composite Materials Symposium, 1999.
13. Yongfeng Li. Wood-Polymer Composites. In book: Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials, 2011. pp. 229-284. DOI: 10.5772/17579.
14. El-Haggar, Salah M. and Kamel, Mokhtar A. Wood Plastic Composites. In book: Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials, 2011. pp. 325-344. DOI: 10.5772/18172.
15. Halvarsson Soren; Edlund Hakan; Norgren Magnus. Manufacture of non-resin wheat straw fibreboards. Industrial Crops and Products, 2009. Vol. 29 (2-3). pp. 437-445. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.indcrop.2008.08.007.
16. German Quintana, Jorge Velasquez, Santiago Betancourt, Piedad Gan. Binderless fiberboard from steam exploded banana bunch Industrial Crops and Products, 2009. Vol. 29(1). pp. 60-66. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.04.007.
17. Angl' esa M.N., Ferrandob F., Farriola X., Salvad J. Suitability of steam exploded residual softwood for the production of binderless panels. Effect of the pre-treatment severity and lignin addition. Biomass and Bioenergy, 2001. Vol. 21. pp. 211-224.
18. Ewanick, S. and Bura, R. Hydrothermal pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioalcohol Production. Biochemical Conversion of Lignocellulosic Biomass. A volume in Woodhead Publishing Series in Energy. 2010. pp. 3-23. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1533/9781845699611.1.3.
19. Mason W.H. Low-temperature explosion process of disintegrating wood and the like US Patent 1586159 (USA). 1926.
20. Mason W.H. Process and apparatus for disintegration of wood and the like. US Patent 1578609 (USA). 1926.
21. Startsev O. V., Salin B. N., Skurydin Yu. G. Barothermal hydrolisis of wood in presence of mineral
acids // Doklady Akademii nauk. 2000. T. 370. № 5. S. 638-641.
22. Parveen Kumar, Diane M. Barrett, Michael J. Delwiche, and Pieter Stroeve. Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2009. Vol. 48 (8). pp. 3713-3729. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ie801542g.
23. Shijie Liu. A synergetic pretreatment technology for woody biomass conversion. Applied Energy, 2015. Vol. 144. pp. 114-128. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.apenergy.2015.02.021.
24. Muhammad Muzamal, Kerstin Jedvert, Hans Theliander and Anders Rasmuson. Structural changes in spruce wood during different steps of steam explosion pretreatment. Holzforschung, 2015. Vol. 69(1). pp. 61-66. DOI: http://dx.doi.org/10.1515/hf-2013-0234.
25. Tanahashi Mitsuhiko. Characterization and degradation mechanisms of wood components by steam explosion and utilization of exploded wood. Wood research: bulletin of the Wood Research Institute Kyoto University, 1990. Vol. 77. pp. 49-117. URL: http://hdl.handle.net/2433/53271.
26. Harifara Rabemanolontsoa and Shiro Saka. Various Pretreatments of Lignocellulosics. Bioresource Technology, 2016. Vol. 199. pp. 83-91. DOI: http://dx.doi.org/10.1016Zj.biortech.2015.08.029.
27. Kudakasseril Kurian Jiby, Raveendran Nair Gopu, Hussain Abid, Vijaya Raghavan G. S. Feedstocks, logistics and pre-treatment processes for sustainable lignocellulosic biorefineries: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 2013. Vol. 25(C), pp. 205-219. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.rser.2013.04.019.
28. Skurydin Yu. G. Stroenie i svojstva kompozicionnyh materialov, poluchennyh iz othodov drevesiny posle vzryvnogo gidroliza: diss. ... kand. tekhn. nauk. Barnaul, 2000. 135 s.
29. GOST 10633-2018 Plity drevesno-struzhechnye i drevesno-voloknistye. Obshchie pravila podgotovki i provedeniya fiziko-mekhanicheskih ispytanij. M.: Standartinform, 2018. 12 s.
30. Skurydin E.M. Razrabotka tekhnologii kompozicionnyh materialov na osnove drevesiny i polimernyh napolnitelej: diss. ... kand. tekhn. nauk. Barnaul, 2006. 170 s.
31. Silu Huang, Qiuni Fu, Libo Yan, Bohumil Kasal Characterization of interfacial properties between fibre and polymer matrix in composite materials -A critical review. Journal of Materials Research and Technology, 2021, Vol. 13, pp. 1441-1484 DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.jmrt.2021.05.076.
© CKypbigHH M. r., CKypbigrna E. M., 2022
Поступила в редакцию 20.05.2022 Принята к печати 01.08.2022
