CC BY
13
3. Галяветдинов Н.Р., Валиев Ф.Г., Хасаншин Р.Р. Оценка влияния термической обработки древесного наполнителя на эксплуатационные свойства цементно-стружечной плиты // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 10. С. 85-87.
4. Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Р., Талипова Г.А., Петров В.И. Исследование физико-механических свойств древесно-наполненных композитов на основе полилактида с целью создания биоразлагаемых упаковок // Деревообрабатывающая промышленность. 2018. № 4. С. 12-18.
5. Галяветдинов Н.Р., Талипова Г.А., Саерова К.В., Гизатова М.В., Иглепова Ю.В. Исследования биоразлагаемых композитов из pla с наполнителем // Современные материалы, техника и технология сборник научных статей 8-й Международной научно-практической конференции. 2018. С. 109-112.
6. Сафин Р.Р., Сафин Р.Г., Галяветдинов Н.Р., Хасаншин Р.Р., Разумов Е.Ю., Бай-
гильдеева Е.И., Валиев Ф.Г., Кайнов П.А., Тимербаев Н.Ф., Зиатдинова Д.Ф. Способ
сушки и пропитки древесины. Патент на изобретение RU 2386912 C1, 20.04.2010. Заяв-
ка № 2009113412/06 от 09.04.2009.
7. Сафин Р.Р., Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Г., Хасаншин Р.Р., Валеев И.А., Разумов
Е.Ю., Кайнов П.А., Аминов Л.И. Способ изготовления древесно-наполненного компози-
ционного материала Патент на изобретение RU 2464162 C1, 20.10.2012. Заяв-
ка № 2011105476/13 от 14.02.2011.
8. Галяветдинов Н.Р., Талипова Г.А., Саерова К.В., Гизатова М.В., Иглепова Ю.В.
Исследования биоразлагаемых композитов из pla с наполнителем // СОВРЕМЕННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ: сборник научных статей 8-й Междуна-
родной научно-практической конференции. 2018. С. 109-112.
УДК 666
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕСТРУКЦИИ ДРЕВЕСНО-НАПОЛНЕННЫХ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ PLA-КОМПОЗИТОВ
RESEARCH OF THE PROCESS OF DESTRUCTION OF WOOD-FILLED BIODEGRADABLE PLA COMPOSITES
Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Р., Мухаметзянов Ш.Р. (Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, РФ) Galyavetdinov N.R., Safin R.R., Mukhametzyanov S.R.
(Kazan National Research Technological University)
Проведены исследования деструкции древесно-наполненных композитов из полилактида в кислых и щелочных средах. Выявлено, что наиболее быстрое структурное разрушение материала происходит в щелочной среде. Кроме того, экспериментальные исследования показали, что высокотемпературная обработка наполнителя способствует увеличению срока биоразложения.
Studies of the destruction of wood-filled polylactide composites in acidic and alkaline environments have been carried out. It was revealed that the most rapid structural destruction of the material occurs in an alkaline medium. In addition, experimental studies have shown that high-temperature treatment of the filler increases the biodegradation time.
Ключевые слова: термическая модификация, наполнитель, биодеструкция, композит
Key words: thermal modification, filler, biodegradation, composite
Задача снижения полимерных отходов в последнее время стоит особенно остро. Одной из существенных проблем является высокая стойкость полимерных материалов к физическо-химическому и биологическому разложению. Оптимальным решением данной проблемы является создание био-деградируемых материалов для изделий с коротким (регулируемым) жизненным циклом (упаковочные материалы, одноразовая посуда, и т.д.). Такие изделия существовали бы в неизменном виде во время хранения и эксплуатации, при этом будучи выброшенными на свалку, под воздействием определенных факторов (кислород воздуха, почвенные микроорганизмы, вода, свет, и т.д.) разлагались бы в течение очень короткого времени.
Для оценки способности полимерных материалов к деструкции в настоящее время могут применяться как методы, соответствующие реальным условиям деградации в окружающей среде, так и модельные эксперименты с воздействием на материал определенного ограниченного числа факторов.
В данной статье наряду с оценкой разлагаемости материалов под действием биологических факторов исследуется способность материалов к деструкции под воздействием агрессивных сред, повышенных температур (термодеградация), УФ-облучения (фотодеградация), кислотно-щелочного воздействия и т.д. Ускоренные методы термического и фотоокисления моделируют процесс окислительной деструкции материалов, происходящий в окружающей среде в течение нескольких лет. Для мониторинга деградации полимеров используются различные показатели:
1.Потеря массы материала.
2.Аккумуляция биомассы (определение скорости роста микроорганизмов).
3.Скорость поглощения кислорода и скорость выделения углекислого газа (аэробная деградация) или метана (анаэробная деградация).
4.Изменение поверхности материала (механическое повреждение).
5.Изменение механических и физических свойств материала.
6.Изменение химического состава материала.
Наиболее часто определяемой характеристикой процесса биоразложения является показатель потери массы исследуемого образца. При воздействии на материал ограниченного числа факторов (температуры, определенного штамма микроорганизмов, ультрафиолетовой радиации и т.д.) показатель потери массы является достаточно информативным.
Для мониторинга изменений, происходящих с биоразлагаемыми композитами при воздействии кислых и щелочных сред, были проведены исследования, в ходе которых предварительно взвешенные на точных весах образцы композитов подвергались деградации в 5 %-ных растворах щелочи КОН и №ОН, а также в 5 %-ных кислых растворах СН3СООН и Н3Р04. Температура данных растворов составляла 20 °С [1-3].
Всего было исследовано по 4 образца композита. Первый образец представлял собой пластину из чистого полилактида. Остальные три образца композита получали методом смешивания 50 % масс ч. PLA с 50 % масс.ч. термически необработанного, термически обработано при 180 °С, а также термически обработанного при 200 °С древесного наполнителя [4].
В ходе экспериментов образцы опускали в стаканчики с растворами. Каждый час образцы извлекались из растворов, просушивались в течении 8 часов в сушильной камере и взвешивались с целью выявления потери массы и снова помещались в растворы. Данная процедура повторялась до визуального разрушения образцов композита. Для определения массы образцов применялись весы с точностью измерений 0,01 г. [5].
Как показали исследования, деградация полилактида в щелочной среде происходит более интенсивно, в то время как в кислых растворах процесс разрушения менее интенсивен. Поэтому, можно говорить об интенсивном разрушении связи связующее- наполнитель в щелочной среде, которая в последующем ведет к ускоренной деградации композитов. Примечательно, что скорость деструкции чистого полилактида в обоих средах остается незначительной. На рис. 1 и 2 показана потеря массы (деградация) композитов. Из полученных кривых можно сделать вывод, что водные растворы гидро-ксидов калия и натрия ускоряют деградацию полимера примерно в ~ 1,5 раза по сравнению с кислотами [6-8].
СН.СООН (5%)
0.82 -I-,-1-,-1-,
0 0.5 1 1,5 2 2.5
Время Ч
Н,РОц 5 %
1,04
0,86
О 0,5 1 1,5 2 2.5 Время, ч
Рисунок 1- Потеря массы образцов в кислой среде от времени
При визуальном осмотре образцов было замечено, что образцы подвергнутые воздействию щелочи потеряли цвет и стали заметно рыхлыми, в то время, как внешний вид образцов после воздействия кислой среды остал-
ся неизменным [9-11]. При этом видно, что потеря массы у образцов с термически необработанным наполнителем в кислых средах более интенсивна, по сравнению с композитами с наполнителем из термически обработанного наполнителя. Однако характер изменения массы в щелочных средах, показал примерно равную деструкцию композитов как с необработанным наполнителем, так и у композитов с термически обработанным наполнителем. Таким образом, проанализировав полученные данные можно сделать вывод о том, что при создании технологии утилизации композитов из полилактида с растительным наполнителем, в первую очередь целесообразно отдать предпочтение обработке их в щелочной среде, а, следовательно, утилизация био-разлагаемого полимера в щелочных растворах должна обходиться дешевле и проще в технологическом плане. При этом композиты с термически необработанным наполнителем в кислой среде имеют более высокую скорость деструкции, в щелочной же среде деструкция всех композитов протекает примерно одинаково.
Время ч
Рисунок 2- Потеря массы образцов в щелочной среде от времени
Список использованных материалов
1.Галяветдинов Н.Р., Талипова Г.А., Саерова К.В., Гизатова М.В., Иглепова Ю.В. Исследования биоразлагаемых композитов из PLA с наполнителем // Современные материалы, техника и технология: сборник научных статей 8-й Международной научно-практической конференции. Курск, 2018. С.109-112.
4. Галяветдинов Н.Р., Сафин Р.Р., Талипова Г.А., Петров В.И. Исследование физико-механических свойств древесно-наполненных композитов на основе полилактида с целью создания биоразлагаемых упаковок // Деревообрабатывающая промышленность. 2018. № 4. С. 12-18.
5. Галяветдинов Н.Р., Валиев Ф.Г., Хасаншин Р.Р. Оценка влияния термической обработки древесного наполнителя на эксплуатационные свойства цементно-стружечной плиты // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 10. С. 85-87.
6. Сафин Р.Р., Галяветдинов Н.Р., Гараева А.Ф. Влияние высокотемпературной обработки на химический состав древесного наполнителя // Деревообрабатывающая промышленность. 2016. № 1. С. 50-55.
7. Талипова Г.А., Галяветдинов Н.Р. Разработка биоразлагаемых композиционных материалов из полимера и растительного наполнителя // Актуальные проблемы биологии и экологии Материалы международной научно-практической конференции. 2019. С. 235240.
Данная работа выполнялась при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук
(МК-2246.2020.8)
УДК 674.048
СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАТУРАЛЬНОГО ШПОНА METHOD OF PROCESSING NATURAL VENEER
Калита О.Н., Калита Г.А.
(Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, РФ) Kalita O.N., Kalita G.A. (TOGU, KHABAROVSK, RUSSIA)
В данной статье рассматривается способ обработки шпона и устройство, применение которого способствует повышению эффективности пропитки шпона, увеличению глубины и уменьшению времени пропитки.
This article discusses the method of processing veneer and the device, the use of which contributes to increasing the efficiency of impregnation of veneer, increasing the depth and reducing the time of impregnation.
Ключевые слова: шпон, пропитка, вальцы, сжатие шпона вибропривод Key words: veneer, impregnation, rollers, compression of veneer vibration drive
Использование древесины в народном хозяйстве с каждым годом увеличивается. Появляются новые технологии, материалы и изделия, изготовленные на основе древесины. Продление срока службы древесины и изделий из нее, придание им новых свойств напрямую связано с проницаемостью. Повышение прочностных свойств, био- и огнезащита древесины порой являются одним из решающих факторов при выборе оптимального решения. Поэтому проблема повышения физико-механических свойств древесины, путем ее глубокой пропитки, приобретает в настоящее время первостепенное значение. Многие вопросы, связанные с проникновением в древесину пропиточных жидкостей по разным причинам изучены недостаточно, что затрудняет разработку новых технологий и оборудования для промышленного применения.
В данной статье рассматривается способ обработки шпона и устройство, применение которого способствует увеличению глубины пропитки шпона и уменьшению времени затрачиваемого на его обработку. На данный способ получено положительное решение на выдачу патента РФ.
