Оценка реологических свойств фурановых олигомеров, применяемых в производстве клееных древесных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ОЦЕНКА РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФУРАНОВЫХ ОЛИГОМЕРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ КЛЕЕНЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Угрюмов С.А., Боровков Е.А. (ГОУВПО КГТУ, г. Кострома, РФ)

Recommendations about application binding on the basis of furfurol in structure of the stuck together wood materials from the point of view of comparability of deformation characteristics of wood particles and glue are given.

Связующие составы на основе фурановых смол и, в частности, на основе фурфурол-ацетонового мономера ФА, могут быть использованы для производства древесных композиционных материалов повышенной прочности и водостойкости [1].

Для достижения высокого качества склеивания необходимо, чтобы реологические свойства субстрата превышали соответствующие реологические свойства адгезива [2], при этом величина внутренних напряжений, возникающих при структурировании материала и его эксплуатации, будет минимальной.

Закономерности отверждения и поведения фурановых клеев в твердом состоянии рассматривались с позиций реологии полимеров, которая изучает внутреннюю реакцию материалов на приложенную силу и устанавливает зависимости между действующими на тело механическими напряжениями, вызываемыми деформациями и их изменениями во времени.

Реологические свойства отвержденных клеев на основе

фурфуролацетонового мономера ФА, а также традиционных карбамидо- и фенолформальдегидного олигомеров исследовались после их полного отверждения с применением консистометра Хепплера на образцах в виде цилиндров высотой и диаметром 10 мм после полного их отверждения [3]. Полученные сводные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Деформации образцов за время приложения нагрузки

Образец Упругая деформация £упр, мм Эластическая дефор-ма-ция £э, мм Остаточная деформация £ост, мм Общая деформация £общ, мм Время приложения нагрузки Т, с

Мономер ФА + 0,5% серной кислоты (раствор в фурфуроле) 0,065 0,015 0,090 0,170 180

Мономер ФА + 3% от-вердителя - бензол-сульфо-кислоты 0,080 0,015 0,135 0,230 180

КФН-66 0,05 0,01 0,055 0,115 150

СФЖ-3014 0,08 0,01 0,085 0,175 170

На рис. 1 представлены временные зависимости относительных деформаций для различных клеевых составов.

О 111111111 О 30 60 90 120 150 180 210 240

Время, с

Рисунок 1 - Деформационные кривые: 1 - КФН-66; 2 - СФЖ-3014; 3 - мономер ФА + 0,5% серной кислоты (раствор в фурфуроле); 4 - мономер ФА + 3% отвердителя - бензолсульфокислоты

Рассчитанные реологические характеристики исследуемых образцов представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Реологические свойства отвержденных клеев и наполнителей

Модуль Модуль отно- Модуль Степень Динами-

Образец упругости Е1, МПа си-тельной медленной эластичности эластичности ческая вязкость

эластичес-кой деформации Е2, МПа Еэ, МПа а, % ПгЮ5, Пас

Мономер ФА + 0,5%

серной кислоты (раствор в фурфуроле) 923 4000 750 18,8 1, 2

Мономер ФА + 3%

отвердителя - бензол-сульфо-кислоты 750 4000 631,6 15,8 0,8

КФН-66 1200 6000 1000 16,7 1,64

СФЖ-3014 750 6000 666,7 11,1 1,2

Береза 750,0 4000 631,6 15,8 1,28

Сосна 705,9 3000 571,4 19,0 0,90

Костра льна 631,6 3000 521,7 17,4 0,86

Анализ полученных результатов показывает, что фурановые связующие в отвержденном состоянии обладают достаточными деформационными характеристиками для формирования клеевых соединений в структуре композиционных материалов, при этом основные реологические характеристики приближены к соответствующим показателям, характерным для наполнителей. Поэтому при переходе клеевого состава в полимерное состояние, а также при эксплуатации рассмотренных материалов величина внутренних напряжений

минимальна, что положительным образом отражается на качестве готовой продукции.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 08-08-99073.

Литература

1. Попов А.Н. Фурановые олигомеры в производстве композиционных материалов / А. Н. Попов, С. А. Угрюмов // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса».

- Брянск: БГИТА, 2008. - Вып. 21. - С. 260-261.

2. Рейнер М. Реология / пер. с англ. Н.Н. Малинина; под ред. Э. И. Григолюка. - М. : Наука, 1965. - 223 с.

3. Виноградов Г.В. Реология полимеров / Г. В. Виноградов, А. Я. Малкин. - М. : Химия, 1977.

- 438 с.