Формирование нанокристаллических структур в декоративно-защитных покрытиях Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Нанотехнологии композитов с использованием древесины

ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР В ДЕКОРАТИВНО-ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЯХ

В.И. АЗАРОВ, проф. каф. хим. технологии древесины и полимеровМГУЛ, акад. РАЕН, д-р техн. наук,

В.А. ВИНОСЛАВСКИИ, проф. каф. хим. технологии древесины и полимеров МГУЛ, д-р техн. наук,

А.Н. ЗАРУБИНА, доц. каф. хим. технологии древесины и полимеров МГУЛ, канд. техн. наук, А.В. КОНДРАТЬЕВ, асп. каф. хим. технологии древесины и полимеров МГУЛ

В связи с возросшими требованиями к качеству и экологической безопасности изделий, получаемых с использованием полимерных пропиточных составов, возникает необходимость поиска новых прогрессивных композиций для пропитки декоративных бумаг. Применение технологических процессов изготовления декоративно-защитных бумажных покрытий, базирующихся на использовании полимерных пропиточных составов на водной основе, позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу при пропитке и сушке бумажного полотна, нанесения его на поверхность ДСтП. При этом полимерная композиция должна обладать хорошей пропитывающей способностью, высокой адгезией к целлюлозным материалам и обеспечивать пленочному покрытию высокие физико-механические характеристики. Капиллярная и поверхностная впитываемость текстурной бумаги определяется коэффициентом проницаемости, который для полых капилляров целлюлозных волокон резко возрастает, начиная с радиуса пор 5 мкм. [1]

Известно применение в качестве модифицирующих добавок к меламиноформаль-

vinoslavskiy@mgul.ac.ru

дегидным олигомерам полиакрилатов, свойства которых зависят от химического строения полимеров и их соотношения в пропиточных аминосмолах [2, 3]. Полиакрилаты применяют в виде водных дисперсий, водорастворимых солей, водных эмульсий [4, 5]. В связи с этим представляло интерес использовать акриловые дисперсии на водной основе марок Finndisp A 2001, А 2002 и стирол-акриловую дисперсию Acronal 500 D [6, 7]. Данные продукты представляют собой непластифицированные дисперсии акриловых сополимеров с размерами частиц менее 100 нм, технологические характеристики которых представлены в таблице.

Полимерные пленки на основе дисперсий Finndisp А 2001, А 2002 и Acronal 500D обладают высокой химической стойкостью, нерастворимы в органических растворителях, а также обладают высокой адгезией к различным материалам и имеют высокие физико-механические характеристики. Так как минимальная температура пленкообразования дисперсий имеет разное значение, то необходимо было установить оптимальное соотношение данных дисперсий, для обеспе-

Та б л и ц а

Технологические свойства дисперсий

Наименование показателя Значение для дисперсии

Finndisp Acronal 500D

А 2001 А 2002

Массовая доля нелетучих веществ, % 48 48 50

Вязкость при 23 °С, мПа 300 300 700

рН 8-9 8-9 7,5-9,0

Плотность, г/смi 1,04 1,07 1,04

Минимальная температура пленкообразования (МТП), °С 0 54-56 20

Размер частиц, нм < 100 < 100 < 100

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012

95

Нанотехнологии композитов с использованием древесины

Число проходов через зазор валков каландров

Finndisp A2001:A2002 (90:10) 48 % Finndisp A2001:A2002 (80:20) 10 % Acronal 500D:A2001:A2002 (80:15:5) 10 % Finndisp A2001:A2002 (95:5) 25%

Acronal 500D:A2001:A2002 (80:15:5) 25 %

Рисунок. Зависимость разрушающего усилия при растяжении (в машинном направлении) от числа проходов через зазор валков каландра

чения высоких прочностных показателей декоративных бумаг на основе смесей дисперсий Finndisp A2001, A2002 и Acronal 500D. Массовое соотношение дисперсии А 2001 к А 2002, обеспечивающие достаточную твердость, составляло 90:10, 95:5, 80:20.

С учетом хорошей водоразбавляемости данных дисперсий были приготовлены композиции с содержанием сухого остатка 48 %, 25 %, 10 %. Известно, что для пропитки декоративных бумаг содержание сухого вещества должно находиться в диапазоне от 50 % до 10 %. При этом происходит полная пропитка бумаги с получением декоративно-защитной пленки, обладающей высокими физико-механическими показателями. Так как пленки, полученные на основе дисперсии Acronal 500 D, отличались недостаточной прочностью при растяжении, в пропиточные составы на ее основе были введены дисперсии A 2001и A

2002, которые брали в массовых соотношениях 80:15:5 соответственно.

Увеличить адгезионное взаимодействие между волокнами бумаги и макромолекулами сополимеров возможно уплотнением пропитанного и высушенного бумажного полотна при помощи операции каландрования, при которой происходит снижение микропустот и пор. При этом некоторое вытягивание пленок способствует направленной ориентации макромолекул полимера, что должно также улучшить физико-механические свойства готовых материалов. Полотно пропитанной текстурной бумаги массой 70 г/м2 (ОАО «Маяк» г. Пенза, воздушная сушка) было подвергнуто каландрованию. Число последовательных проходов пропитанного бумажного полотна через зазор между валками каландра составило 1, 3, 6 раз (контактное давление 4

кгс/м2).

96

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012