Исследование технологических свойств КФК-СФ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 674.815

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КФК-СФ

Цветков Вячеслав Ефимович, доктор технических наук, профессор, Пасько Юлия Вячеславовна, кандидат технических наук, доцент, Романова Маргарита Сергеевна, магистр, Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), г. Мытищи, РФ.

Авторами статьи проводилось исследование технологических, реологических и эксплуатационных свойств модифицированного карбамидоформальдегидного клея и оптимизирование его состава. Установлена количественная взаимосвязь снижения токсичности смол от количества вводимого модификатора.

Ключевые слова: токсичность; карбамидоформальдегидная смола; модификатор; метилоль-ные группы.

RESEARCH OF TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF KFK-SF

Tsvetkov Viacheslav Efimovich, PhD (Doct. Tech. Sci.), professor, Pas'ko Iuliia Viacheslavovna, PhD (Cand. Tech. Sci.),associate professor, Romanova Margarita Sergeevna, master, Bauman Moscow State Technical University, Mytishchi, Russia

The authors carried out research of technological, rheological and operational properties of modified urea-formaldehyde glue and optimization of its composition. An introduction of quantitative relationship between the decrease in the toxicity of the resins and the amount of the modifier is established.

Keywords: toxicity; urea-formaldehyde resin; a modifier.

Для цитирования: Цветков В. Е., Пасько Ю. В., Романова М. С. Исследование технологических свойств КФК-СФ // Наука без границ. 2017. № 12 (17). С. 46-49.

Анализ состояния вопроса. В деревообрабатывающей промышленности используется большое количество клеёв и связующих. Так в производстве древесностружечных плит и цельно спрессованных изделий из измельченной древесины, фанеры и другой продукции очень часто используют карбамидоформальдегидные смолы (далее - КФС).

Однако у КФС и изделий на их основе имеются и недостатки, которые вынуждают интенсивно разрабатывать новые клеи и методы их использования.

Устранение недостатков КФС возможно в усовершенствовании технологических

параметров процессов поликонденсации карбамида с формальдегидом и химической модификации КФС как непосредственно во время синтеза, так и готового олигомера.

Цель исследования - снижение токсичности древесных клеёных материалов и повышение эффективности их производства.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Исследовать технологические, реологические и эксплуатационные свойства модифицированных карба-мидоформальдегидных клеев и оп-

технические науки

наука без границ • № 12 (17) • 2017

тимизировать их состав.

• Исследовать физико-механические и эксплуатационные свойства продукции на модифицированных клеях и ее материалоемкость.

Для снижения токсичности необходимо использовать модификаторы, выполняющие функцию реакционного поверхностно - активного вещества по отношению к клеям и древесным материалам, т. е. веществами способными понижать поверхностное натяжение клея до уровня критического поверхностного натяжения древесины, способные создавать в клеевой композиции набор времен отверждения.

В данной работе проводилось изучение поверхностного натяжения смолы с введенным в неё модификатором (сивушными спиртами), в зависимости от его количества. Замерялись показатели после каждого введения модификатора. Методика синтеза модифицированной смолы аналогична синтезу смолы КФК-15 [3].

Реакционная способность модифицированного сивушными спиртами карбамидо-формальдегидных смол зависит как от их количества, так и дисперсности частиц, изменяющей их удельную поверхность. Увеличение количества модификатора приводит к существенному снижению содержания свободного формальдегида в клее.

При добавлении модификатора в пределе от 0,5 до 30 масс. частей, поверхностное натяжение смолы падает до значения поверхностного натяжения 40-50 мДж/м2, что соответствует поверхностному натяжению древесины. При этом соответствии достигается наилучшая адгезия смолы и древесины. Дальнейшее увеличение количества модификатора нецелесообразно. Это было подтверждено изучением свойств КФ смолы с разным количеством модификатора [8].

График изменения поверхностного натяжения представлен на рис. 1.

Анализ данных рис. 1, позволяет заключить, что при введении 8 % модификатора достигается оптимальное значение поверхностного натяжения, которое обеспечивает наилучшие показатели адгезии полимера.

Свойства смолы КФК-СФ сравниваются со свойствами смолы КФК-15, данные представлены в табл. 1

Анализ представленных данных позволяет заключить, что при введении 8 % модификатора достигается более полное связывание конечных метилольных групп. Дальнейшее увеличение количества модификатора приводит к незначительному снижению содержанию метилольных групп и свободного формальдегида в смоле.

Рис. 1. Изменение поверхностного натяжения от количества модификатора

Таблица 1

Свойства смол КФК-15 и КФК-СФ с модификатором

Показатель Содержание модификатора

0 % 8 %

рН 7,75.8,0 8,0.8,2

Вязкость по ВЗ-4, с 50 58,02

Показатель преломления 1,468 1,482

Концентрация, % 66 ±5 66 ±5

Время желатинизации при 100 %, с 84 57

Содержание свободного формальдегида, % 0,15 0,08

Плотность, кг/м3 1230 1285

Свойства модифицированной смолы позволяют сказать, что смола соответствует технологическим требованиям для изготовления клееных материалов и древес-но-стружечных плит.

Разработана и исследована новая кар-бамидоформальдегидная смола КФК-СФ,

позволяющая получать древесностружечные плиты с эмиссией формальдегида по классу Е-1 и Супер-Е [8].

Дальнейшие исследования реологических свойств смолы КФК-СФ позволит отработать рецептуру смолы и технологические параметры её использования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Варанкина Г. С. Склеивание древесных клееных материалов на основе малотоксичных клеевых композиций : дисс. ... канд. техн. наук : 05.21.05 / Варанкина Галина Степановна. СПб, 2000. 210 с.

2. Варанкина Г. С., Денисов С. В., Челышева И. Н. Клеевая композиция для древесно-волок-нистых плит. Патент на изобретение № 2213753 от 10 октября 2003. М. : Бюл. изобр. № 28 от 10.10.2003 г.

3. Полимеры в производстве древесных материалов / В. Е. Цветков, Ю. В. Пасько, К. В. Крем-нев, О. П. Мачнева. М. : ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012. 55 с.

4. Цветков В. Е., Мельникова В. Е., Пасько Ю. В. Свойства карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов // Научные труды МГУЛ. 1995. № 277. С. 49-55.

5. Пасько Ю. В. Физико-химические свойства КФ-смолы, модифицированной фракциями спиртового производства // Научные труды МГУЛ. 2000. № 312. С. 97-99.

6. Цветков В. Е., Пасько Ю. В. Исследование физико-механических свойств ДСтП на низкомольной модифицированной КФ смоле // Научные труды МГУЛ. 2003. № 319.

7. Цветков В. Е., Тищенко В. П., Пасько Ю. В. Математическое моделирование свойств ДСтП на низкомольной модифицированной КФ смоле // Научные труды МГУЛ. 2003. № 324.

8. Пасько Ю. В. Древесностружечные плиты на основе карбамидоформальдегидных смол, модифицированных смесью одноатомных спиртов : дисс. ... канд. техн. наук : 05.21.05 / Пасько Юлия Вячеславовна. М., 2003. 164 с.

REFERENCES

1. Varankina G. S. Skleivanie drevesnykh kleenykh materialov na osnove malotoksichnykh kleevykh kompozitsii [Bonding of glued wood-based materials low-toxic adhesive compositions]. Ph. D. thesis. Saint-Petersburg, 2000, 210 p.

технические науки

наука без границ • № 12 (17) • 2017

2. Varankina G. S., Denisov S. V., Chelysheva I. N. Kleevaia kompozitsiia dlia drevesno-voloknistykh plit [The adhesive composition for wood-fiber plates]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2213753 (2003).

3. Tsvetkov V. E., Pas'ko Yu. V., Kremnev K. V., Machneva O. P. Polimery v proizvodstve drevesnykh materialov [Polymers in the production of wood materials]. Moscow, Moskovskii gosudarstvennyi universitet lesa, 2012, 55 p.

4. Tsvetkov V. E., Mel'nikova V. E., Pas'ko Iu. V. Svoistva karbamidoformal'degidnykh smol, modifitsirovannykh smes'iu odnoatomnykh spirtov [Properties of urea-formaldehyde resins modified with a mixture of Monohydric alcohols]. Nauchnye trudy MGUL, 1995, no. 277, pp. 49-55.

5. Pas'ko Yu. V. Fiziko-khimicheskie svoistva KF-smoly, modifitsirovannoi fraktsiiami spirtovogo proizvodstva [Physico-chemical properties of KF-resins, modified fractions for the ethanol industry]. Nauchnye trudy MGUL, 2000, no. 312, pp. 97-99.

6. Tsvetkov V. E., Pas'ko Yu. V. Issledovanie fiziko-mekhanicheskikh svoistv DStP na nizkomol'noi modifitsirovannoi KF smole [Research of physicomechanical properties of pressed wood-fiber boards on low-molar modified carbamide-formaldehyde resin]. Nauchnye trudy MGUL, 2003, no. 319.

7. Tsvetkov V. E., Tishchenko V. P., Pas'ko Yu. V. Matematicheskoe modelirovanie svoistv DStP na nizkomol'noi modifitsirovannoi KF smole [Mathematical model operation of properties of pressed wood-fiber boards on low-molar modified carbamide-formaldehyde resin]. Nauchnye trudy MGUL, 2003, no. 324.

8. Pas'ko Yu. V. Drevesnostruzhechnye plity na osnove karbamidoformal'degidnykh smol, modifitsirovannykh smes'iu odnoatomnykh spirtov [Chipboard based on urea-formaldehyde resins modified with a mixture of Monohydric alcohols]. Ph. D. thesis. Moscow, 2003, 164 p.

Материал поступил в редакцию 16.12.2017 © Цветков В. Е., Пасько Ю. В., Романова М. С., 2017