CC BY
5
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2023.109.4.15345
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИИ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ С РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Негматов Сайибжан Садикович
академик АН Республики Узбекистан, научный консультант ГУП "Фан ва таращиёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Негматова Комила Сайибжановна
д-р. техн. наук, профессор ГУП "Фан ва таращиёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Икрамова Мукаддас Эралиевна
д-р. техн. наук, , ст. науч. сотр., ГУП "Фан ва таращиёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: mikramova1974@mail.ru
Жалилов Шерали Некбоевич
(PhD),
Бухарский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Бухара
Назаров Сайфулло Ибодулоевич
доцент
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Ниёзов Эркин Дилмуродович
доцент
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Ширинов Гайрат Кодирович
доцент
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Назаров Нурилло Ибодулоевич
преподаватель
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Бахромов Барот Бахтиёрович
магистр
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Расулова Нилуфар Фарходовна
студент
Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара
Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИИ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ С РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Негматов С.С. [и др.]. 2023. 4(109). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15345
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
STUDY OF THE MODIFICATION OF UREA FORMALDEHYDE RESIN WITH REACTIVE COMPOUNDS
Sayibjan Negmatov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, scientific consultant of the State Unitary Enterprise "Fan va tarakkiyot" Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Komila Negmatova
Doctor of Technical Sciences, Professor, State Unitary Enterprise "Fan va tarakkiyot" Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Mukaddas Ikramova
Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, SUE "Fan va tarakkiyot", Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Saifullo Nazarov
Docent
at Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Erkin Niyozov
Docent
at Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Gayrat Shirinov
Docent
at Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Nurillo Nazarov
Lecturer
at Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Bahramov Barot
Magister
of Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Nilufar Rasulova
Second year student
of Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara
Sherali Jalilov
(PhD)
AUNÎVERSUM:
_ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2023 г.
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается модификация мочевиноформальдегидной смолы с реакционноспособными соединениями с эпихлоргидрином и поливинилхлоридом и проведены ИК-спектроскопические исследование. Разработан эффективный состав получения модифицированный мочевиноформальдегидной смолы и ее применения в производстве древесно-пластиковых композиционных плитных материалов строительного назначения.
ABSTRACT
The article discusses the modification of urea-formaldehyde resin with reactive compounds with epichlorohydrin and polyvinyl chloride and carried out IR spectroscopic studies. An effective composition for obtaining a modified urea-formaldehyde resin and its use in the production of wood-plastic composite board materials for building purposes has been developed.
Ключевые слова: композиция, мочевиноформальдегидная смола, реакционноспособные соединения, феноло-формальдегидная смола, древесно-пластиковые плитные материалы, полимер, связующий.
Keywords: composition, urea-formaldehyde resin, reactive compounds, phenol-formaldehyde resin, wood-plastic board materials, polymer, binder.
Введение
Известно, что клей на основе фенолоформальде-гидной смолы является дорогостоящим, токсичным и в основном привозят его из других стран за инвалюту. Поэтому проблема разработки оптимальных составов композиционного полимерного связующего -клея на основе мочевиноформальдегидной смолы с различными реакционноспособными соединениями (заменителя фенолоформальдегидной смолы) является актуальной проблемой сегодняшнего дня [1-3].
Всевозрастающий объем строительства уже в настоящее время потребляет около половины древесины от общего потребляемого её объема. В частности, в нашей республике ежегодно потребляется более 300 тыс. м3 композиционных древесно--пластиковых материалов и плит. Из них почти 250 тыс. м3 привозятся из-за рубежа [3].
В последние время связующие на основе моче-виноформальдегидных смол (МФС) получили наибольшее распространение среди термореактивных полимеров. При производстве древесно-пластиковых композиционных материалов конструкционного назначения используются термоустойчивые смолы на основе фенолоформальдегидных смол. Наряду с другими термореактивными, конденсационными связующими - клеями, композиционные связующие на основе мочевиноформальдегидной смолы являются наиболее дешевым и доступным продуктом, обладающим способностью к быстрому отверждению в присутствии катализаторов - отвердителей, а также сравнительно высокой концентрацией при пониженной вязкости, которая обеспечивает низкую усадку в процессе прессования композиционных древесно-пластиковых плитных материалов [4-6].
Целью работы является исследование модификации мочевино-формальдегидной смолы с реакционноспособными соединениями.
Объекты и методики исследования. Объектами исследования являются наполнители из стеблей хлопчатника, мочевиноформальдегидная смола марки КФ-МТ (содержащих 0,2-0,3% водного формальдегида), эпихлоргидрин и поливинилхлорид, а также композиционные древесно-пластиковые плитные материалы.
В процессе исследований были использованы современные методы физико-химического анализа, в том числе ИК-спектроскопия, рентгенофазовый, дифференциально-термический анализы, оптический микроскоп, а также другие стандартные методы анализа.
Полученные результаты и их обсуждение.
Для решения данной задачи, нами проведены лабораторные исследования на основе местного сырья и отходов производств.
Мочевиноформальдегидные смолы (МФС) представляют собой смесь линейных, разветвленных олигомерных и полимерных молекул, полученных путем поликонденсации мочевины с модификаторами [7-8].
Для сравнительного анализа полученной мочевиноформальдегидной смолы использовали спектрометр IRTracer - 100, анализ проводили на прессованной таблетке ^г "SШMADZU" в диапазоне инфракрасного (ИК) излучения, длина спектра 400 -4000 см-1, (разрешение - 4 см-1, чувствительность, отношение сигнал/шум - 60,000:1; скорость сканирования - 20 спектров в секунду). На рисунке 1 приведен ИК-спектр мочевиноформальдегидной смолы.
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
4000.0 3600 3200 2800 2400
1200 1000
800 600 400.0
Рисунок 1. ИК-спектр мочевиноформальдегидной смолы
В составе мочевиноформальдегидной смолы имеются NH-группа вторичного амина в области 1627 см-1, имеет частоты валентного поглощения -СО-КН2, -ОН групп в области 3338,5 см-1. Области 1358, 1391 см-1 имеют частоты колебаний, принадлежащие группе -С-СНз, 1439 см-1 имеют частоты колебаний, принадлежащие группе -СН2-, 1139, 1033 см-1 имеют частоты колебаний, принадлежащие группе -С=О. Было отмечено, что поля 553, 635, 782 см-1 относятся к частотам внеплоскостным деформационным колебаниям С-Н групп.
Все продукты реакции содержат группу -N-CHR- в комбинации с другими заместителями. Механизм этих реакций зависит от рН среды, физической формы используемых компонентов и природы катализаторов.
Для улучшения физико-химических, механических и технологических свойств древесностружечных композиционных плитных материалов на основе мочевиноформальдегидных смол (МФС) их модифицируют с различными модификаторами. В данной работе исследована модификация МФС с эпихлоргидрином и поливинилхлоридом.
Процесс модификации МФС с исследуемыми модификаторами довольно сложен за счет полифункциональности мочевины и модификаторов, а также реакций поликонденсации.
Механизм модификации МФС с эпихлор -гидрином также сопровождается с образованием низкомолекулярного вещества НС1, который имеет следующий вид:
или
О
II
-С-ХН-СНз^-ОН"1- О-С И: СН-СН; -Моч евин аформ альдегидная
смола Эгошюргадрин
Г *
Ii
н4хн-с-
-ТчН-СНг-ко-СН: СН-СН: -НО
\/ О
С оп олим ер моч евин а форм аль.ц егидыой смолы с эпихлорги.црином
92.0
80
70
60
50
T
40
30
20
0. 0
800 160С
Так как МФС имеет активного водорода в составе функциональных групп (гидроксильной и аминной группах) модификация МФС с эпихлоргидрином может протекать с обоими водородами находящихся в функциональных группах.
Одним из ключевых и важных параметров влияющих на качество смол, модифицированных вышеуказанными модификаторами, является равномерное распределение модификатора в реакционном объеме поликонденсационной массе. Для этого возможно достичь только при сочетании основных факторов таких как, интенсивное перемешивание, равномерная
№ 4 (109)
AunÎ
/Ш. TE)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
подача и распределение модификатора, а также оптимальная температура системы.
Процесс модификации МФС с поливинилхлори-дом протекает в определенных условиях и также
сопровождается с образованием метилольных, метиленэфирных, карбомидоуроновых групп и низкомолекулярного вещества HCl, который имеет следующий вид:
4
1
Н4>Н С >"H СН: J-ОН - С Н: СН
Мочевинаформ альдегидная
Cl
Г « I
[ Н -СЛ'Н-СН ;J-
Полиеинил
О ■ QHC]
jCH-CHaj-
хлорид Сополимер мочевинаформ альдегидной
смолы с поливинилхлоридом
(а)
или
Реакция (а) сопровождается с образованием метиленэфирных групп, а реакция (б) с образованием карбомидоуроновых групп полимера.
На рисунке 2 приведен ИК-спектр мочевино формальдегидной смолы, модифицированный с по ливинилхлоридом.
Рисунок 2. ИК - спектр мочевиноформальдегидной смолы, модифицированный с поливинилхлоридом
Спектры модифицированных МФС с поливинил-хлоридом имеют широкую полосу низкой интенсивности в области 2165 см-1, которая специфична для карбомидоуроновых групп. В области 3445 см-1 широкая и интенсивная полоса со сложным контуром имеют внутри и межмолекулярные Н- ные связи в полимерах. В области 1017-1142 см-1 имеются эфирные группы, формирующихся в ходе взаимодействия ПВХ и его продуктов олигомеризации с макромолекулой МФС.
Слабый пик в области 1686 см-1 NH-группа вторичного амина и средний С=О (карбонильная группа) - 1463 см-1, -СН2-СН2- 1361 см-1 средний, слабый -СН2- деформационные 1142 см-1 сильный, 589 см-1
средний пик -С-О-С- групп.
сильный, средний и широкий
Полученные сополимеры образуют сшитую структуру с выделением низкомолекулярных веществ. Результаты многочисленных экспериментов исследован механизм взаимодействия мочевино -формальдегидных смол с выбранными модифицирующими реакционноспособными соединениями, в результате которого было выявлено образование сополимеров и низкомолекулярного вещества за счет образования ковалентных связей между молекулами в реакциях поликонденсации.
Показано, что использование способа физико-химической модификации мочевиноформальдегид-ной смолы с реакционноспособными соединениями, позволяет разработать оптимальных составов экологически безвредных модифицированных композиционных полимерных связующих - клеев на основе более доступного и дешевого местного сырья для производства древесно-пластиковых плитных материалов [9-10].
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Заключения. Таким образом, разработан эффективный состав композиционных древесно-пластиковых плитных материалов на основе наполнителей, полученных из стеблей хлопчатника с определенной влажности и крупности, различной
удельной плотности и ширины, волокнистых и древесных компонентов, которые эффективно используются в машиностроении, строительстве, мебельной и других отраслях промышленности.
Список литературы:
1. Суровцева Л.С. Технология и оборудование производства композиционных древесных материалов. // Учебник для вузов. Издательство Архангельского гос. техн. ун-та, 2001. - 210 с.
2. Гребенникова A.B. Материаловедение в производстве древесных плит и пластиков // Учебник для техникумов.- М:. Лесн. пром-сть. 1988. - 92 с.
3. Дроздов И.Я., Кунин В.М. Производство древесноволокнистых плит //Учебник для подготовки рабочих на производстве. № 2. - М. Высшая школа. 1975. - 328 с.
4. Варанкина Г.С. Совершенствование технологии изготовления древесностружечных плит // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века: труды IV Междунар. Евразийского симпозиума. -Екатеринбург, 2009. - С. 110-113.
5. Угрюмов С.А. Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и костры льна // Дисс. докт. техн. наук. - М.: МГУЛ, 2008. - С. 4-21.
6. Ш.Н. Жалилов, К.С. Негматова, Д.Н. Ходжаева, Н.С. Абед, Д.К. Холмуродова, М.Б. Бойдадаев, А.М. Мадрахимов. Изучение и анализ существующих полимерных связующих, применяемых в производстве древесно-стружечных и древесно-пластиковых плитных материалов, и их недостатки // Композиционные материалы, № 1, 2022, - С. 226-228.
7. Мадрахимов А.М., Жалилов Ш.Н., Абед Н.С., Негматова К.С., Негматов С.С., Холмуродова Д.К., Бойдадаев М.Б. Исследование состава, физико-механических характеристик стеблей хлопчатника для получения древесно-пластиковых плитных материалов // Композиционные материалы. - Ташкент, 2021, № 4, -С. 173-175.
8. Ш.Н. Жалилов. Состояние получения и исследования структуры мочевиноформальдегидной смолы // Композиционные материалы, №1, 2022, - С. 232-234.
9. Кадиров Т.Ж., Темирова М.И., Рузиев Р.Р., Тоиров М. Разработка технологии жирования наполнения кож с вторичными продуктами масложировых комбинатов в композиции мочевино-формальдегидных смол // Узбекский химический журнал, Ташкент, 1999, № 1. - С. 50-52.
10. Мадрахимов А.М., Жалилов Ш.Н., Абед Н.С., Негматова К.С., Негматов С.С., Холмуродова Д.К., Бойдадаев М.Б. Исследование состава, физико-механических характеристик стеблей хлопчатника для получения древесно -пластиковых плитных материалов // Композиционные материалы. - Ташкент, 2021, № 4, - С. 173-175.
