CC BY
15МОДИФИКАЦИИ МОЧЕВИНОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ С
РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
С.С. Негматов1, К.С. Негматова1, М.Э. Икрамова1, Ш.Н. Жалилов2, С.И. Назаров2, Э.Д. Ниёзов2, Г.К. Ширинов2, Н.И. Назаров2, Б.Б. Бахромов2, Н.Ф. Расулова2
1 - Государственное унитарное предприятие « Фан ва тараккиёт»,
2 - Бухарский государственный университет E-mail: m. ikramova1974@mail.ru
Аннотация. В статье рассматривается модификация мочевиноформальдегидной смолы с реакционноспособным соединением - хлористым бензилом и проведены ИК-спектроскопические исследование. Разработан оптимальные условия модификации мочевиноформальдегидной смолы и ее применения в производстве древесно-пластиковых композиционных плитных материалов строительного назначения. Ключиевые слова: модификация, композиция, мочевиноформальдегидная смола, клей, реакционноспособные соединения, древесно-пластиковые плитные материалы, полимер, связующий.
MODIFICATIONS OF UREA-FORMALDEHYDE RESIN WITH REACTIVE
S.S.Negmatov1, K.S.Negmatova1, M.E.Ikramova1, Sh.N.Zhalilov2, S.I.Nazarov2, E.D.Niyozov2, G.K.Shirinov2, N.I.Nazarov2, B.B.Bahromov2, N.F.Rasulova2
1 - State unitary enterprise "Science and development ",
2 - Bukhara State University E-mail: m.ikramoval974@mail.ru
Abstract. The article discusses the modification of urea-formaldehyde resin with a reactive compound - benzyl chloride and carried out IR spectroscopic studies. Optimal conditions for the modification of urea-formaldehyde resin and its use in the production of wood-plastic composite board materials for building purposes have been developed. Keywords: modification, composition, urea-formaldehyde resin, glue, reactive compounds, wood-plastic board materials, polymer, binder.
Введение. Известно, что клей на основе фенолоформальдегидной смолы привозятся, в основном, из других стран за инвалюту. В тоже время, клей на основе фенолформальдегидной смолы дорогостоящий и ядовитый. Поэтому проблема разработки оптимальных составов композиционного полимерного связующего - клея на
DOI: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6_
COMPOUNDS
122
основе мочевиноформальдегидной смолы с различными реакционноспособными соединениями на основе местного сырья (заменителя фенолоформальдегидной смолы) является одним из перспективных направлений.
Поэтому целью данной работы является исследование модификации мочевиноформальдегидной смолы с реакционноспособными соединениями.
Анализ литературы и методы. Развитие промышленных производств, древесно-пластиковых плитных материалов в мире занимают одной из основных положений. Ценные свойства древесно-пластиковых материалов и плит, такие как однородность микроструктуры и свойств в различных направлениях по объему и плоскости, сравнительно небольшие изменения размеров в условиях пергаментной влажности дает широкую возможность для их производства. Сравнительно легкая технологичность, получения изделий различной конфигурации, формы деталей и листовых материалов больших форматов, а также возможность использования для них доступных полимерных связующих и материалов, необходимых для выпуска материалов -древесно-пластиковых плит, которые способствуют более широкому использованию стеблей однолетних растений [1-2].
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].
Из-за ограниченности лесных ресурсов, как в Узбекистане, так и в других странах, появилась тенденция использовать в качестве сырья сельскохозяйственные отходы или стебли различных однолетних растений: стебли льняной и конопляной костры, луба, стебли хлопчатника, риса, лузги подсолнуха, шелухи кофе, земляных орехов, кокосовых пальм, стеблей бамбука для изготовления древесно-пластиковых плитных материалов. Для производства древесно-пластиковых плитных материалов из них требуется большое количество термоустойчивых связующих.
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].
Несмотря на большое количество публикаций по мочевиноформальдегидным олигомерам в литературе отсутствуют данные по степени полимеризации этих олигомеров и методикам ее определения, также отсутствуют данные, которые связывали соотношение исходных компонентов и наличие функциональных групп в полимерной матрице. Поэтому проведение исследований по изучению зависимости степени полимеризации от соотношения исходных компонентов и содержание функциональных групп в мочевиноформальдегидном олигомере для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств композиционных полимерных
БОТ: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6_
123
связующих является актуальным [5-6].
В качестве объекта исследования были выбраны наполнители из стеблей хлопчатника, мочевиноформальдегидная смола марки КФ-МТ (содержащих 0,2-0,3% водного формальдегида), бензилхлорид и композиционные древесно-пластиковые плитные материалы.
В процессе исследований были использованы современные методы физико -химического анализа, в том числе ИК-спектроскопия, дифференциально-термический анализ, оптический микроскоп, а также другие стандартные методы анализа.
Мочевиноформальдегидные смолы (МФС) представляют собой смесь линейных, разветвленных олигомерных и полимерных молекул, полученных путем поликонденсации мочевины с модификаторами [7].
Результаты и их обсуждение. Для улучшения физико-химических, механических и технологических свойств, древесно-стружечных композиционных плитных материалов на основе мочевиноформальдегидных смол (МФС), нами проведено модификация мочевиноформальдегидной смолы с различными модификаторами. В данной работе исследована модификация МФС с хлористым бензилом. Процесс модификации МФС с исследуемым модификатором довольно сложен за счет полифункциональности мочевины и модификатора, а также реакций поликонденсации.
Механизм модификации МФС с хлористым бензилом сопровождается с образованием низкомолекулярного вещества НО, так как происходит реакция поликонденсация, которого можно представить в следующем виде:
О
II
н- NB-C-NH-CH2 - ОН + CI-CH:
— —|i>
Моч евинаформ альдегидная
Хлористый бензил
-» HJNH-C-NH-CH:J-0-CH: "j^^J
смола
ЛTNH-C-NH-СН2П-CHi"Г Xl^HCl
Сополимер моч евинаформ альдегидной смолы с хлористым бензилом
О п
н-NH-c-XH-cra . он+ и ен:
— —!ц
Моч евинаформ альдегидная
Хлористый
"О
Г ?* 1
НС]
смола
Сополимер моч евинаформ альдегидной
Т1ТТТ1 бензил смолы с хлористым бензилом
ИЛИ
Так как МФС имеет активного водорода в составе функциональных групп (гидроксильной и аминной группах) модификация МФС с хлористым бензилом может протекать с обоими водородами находящихся в функциональных группах.
На рисунке 1 приведен ИК-спектр мочевиноформальдегидной смолы, модифицированный с хлористым бензилом.
DOI: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6
124
Рис. 1. ИК - спектр мочевиноформальдегидной смолы, модифицированный с
хлористым бензилом
80
60
T
45
27.0
4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0
Как видно из рисунка, при модификации мочевиноформальдегидной смолы с хлористым бензилом происходит сглаживание и уменьшение пиков в областях 3342, 3036, 1625, 1437, 1357, 1257, 1138, 1035, 782, 643, 540 см-1. Появление узкого и интенсивного пика в области 1625 см-1 говорит о существование ароматического бензольного кольца.
Для сравнительного анализа модифицированной мочевиноформальдегидной смолы были сняты ИК-спектр исходной мочевиноформальдегидной смолы. Для этого использовали спектрометр ШГгасег - 100 '^ЫМЛО/и" 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) и анализ проводили на прессованной таблетке КВг.
На рисунке 2 приведен ИК-спектр мочевиноформальдегидной смолы. По полученным данным, который показывает ИК-спектр видно, что в составе мочевиноформальдегидной смолы имеются МН-группа вторичного амина в области 1627 см-1, имеет частоты валентного поглощения -СО-ЫИ2, -ОН групп в области 3338,5 см-1. В области 1358, 1391 см-1 имеют частоты колебаний, принадлежащие группе -С-СН3, 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.
DOI: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6
, 125
www.srt-iournal.uz
Рис. 2. ИК-спектр мочевиноформальдегидной смолы
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.
Заключение. Таким образом, исследован механизм взаимодействия мочевиноформальдегидных смол с модифицирующим реакционноспособным соединением - хлористым бензилом, в результате которого было выявлено образование сополимеров и низкомолекулярного вещества за счет образования ковалентных связей между молекулами в реакциях поликонденсации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ 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. - 250 с.
3. Дроздов И.Я., Кунин В.М. Производство древесноволокнистых плит //Учебник для подготовки рабочих на производстве. - М. Высшая школа. 1975. - 328 с.
4. 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. 173175.
5. Ш.Н. Жалилов. Состояние получения и исследования структуры мочевиноформальдегидной смолы // Композиционные материалы, №1, 2022, - С. 232-234.
DOI: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6
12б
5
4000.0
3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
400.0
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. К.С. Негматова, Ш.Н. Жалилов, Р.Х. Пирматов, С.С. Негматов, Н.С. Абед, Д.К. Холмурадова. Исследование процесса отверждения модифицированной с реакционноспособными соединениями мочевиноформальдегидной смолы и определение их оптимальных режимов отверждения // Композиционные материалы, №1, 2022, - С. 143-147.
DOI: https://d0i.0rg/i0.528l/zen0d0.83789i6
127
