Влияние аэросила технического на свойства клеевых композиций

  • Е. Г. Соколова Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова https://orcid.org/0000-0002-9698-9321
  • Д. С. Русаков Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова https://orcid.org/0000-0002-4344-2779
  • Г. С. Варанкина Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова https://orcid.org/0000-0003-3470-5124
  • А. Н. Чубинский Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова https://orcid.org/0000-0001-7914-8056
Ключевые слова: фанера, фенолоформальдегидная смола, меламинокарбамидоформальдегидная смола, модификация, аэросил технический, свойства клеев, ИК -спектроскопия, режимы склеивания шпона, прочность продукции, токсичность продукции

Аннотация

Основными факторами конкуренции продукции, произведенной с использованием клеевых композиций, являются токсичность готовых материалов, расход сырьевых и энергоресурсов, продолжительность основных технологических операций. Управлять этими факторами можно, применяя клеи с разным наполнением и/или модификацией. Клеи на основе фенолоформальдегидных и меламинокарбамидофор- мальдегидных смол используются для получения фанеры повышенной водостойкости. Кроме смол в состав клеев обычно вводят отвердители, наполнители и модификаторы, влияющие на свойства готовой продукции. Аэросил технический – один из модификаторов синтетических смол широкого спектра действия. Для него характерны 3 вида взаимодействия: физическая адсорбция, химическая адсорбция (образование водородных мостиков группами силанола) и химические реакции на поверхностном слое. Проанализирован химический состав аэросила. Особый интерес представляет алюминий фтористый технический (AlF3), способный к взаимодействию с фторидами щелочных металлов с образованием комплексных соединений, улучшающих структурирование полимера. Кислоты, входящие в состав аэросила, снижают рН до 2,0–3,5, поэтому могут быть катализаторами процесса отверждения меламинокарбамидоформальдегидных смол. Выполнены исследования влияния аэросила технического на свойства клеевых систем на основе фенолоформальдегидной и еламинокарбамидоформальдегидной смол. Определены вязкость, время отверждения, смачивающая способность клеевых композиций. Полученные данные свидетельствуют о возможности применения данного модификатора в составе фенолоформальдегидных и меламинокарбамидоформальдегидных смол до 15 мас. ч. Установлен характер действия аэросила на клеевые композиции с помощью ИК -спектроскопии. Анализ результатов показал, что данное соединение способствует глубокому структурообразованию полимера за счет увеличения молекулярной массы молекул. Эти связи позволяют сформировать более структурированный полимер со связанным формальдегидом. Выполнены исследования влияния аэросила на свойства готовой продукции. При этом установлено улучшение эксплуатационных показателей: прочность склеивания увеличивается, токсичность фанеры уменьшается. Результаты экспериментов влияния аэросила технического с учетом сокращения времени склеивания могут быть применены при разработке технологических процессов
получения фанеры повышенной водостойкости.
Для цитирования: Соколова Е.Г., Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Влияние аэросила технического на свойства клеевых композиций // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 133–144. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-133-144

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Е. Г. Соколова, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: ABE-3531-2020

Д. С. Русаков, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: I-9245-2017

Г. С. Варанкина, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: H-1922-2019

А. Н. Чубинский, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID:I-9432-2016

Литература

Анисимов М.В. Цеолитный наполнитель, активированный в электромагнитных полях, для производства фанеры // Лесотехн. журн. 2013. № 4. С. 94–102. [Anisimov M.V. Zeolite Filler, Activated in Electromagnetic Fields for the Production of Plywood. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2013, no. 4, pp. 94–102. DOI: https://doi.org/10.12737/2186]

Варанкина Г.С., Чубинский А.Н., Брутян К.Г. Модифицированные карбамидо-формальдегидные и фенолоформальдегидные клеи для древесно-стружечных плит и фанеры // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. № 6. С. 12–14. [Varankina G.S., Chubinskiy A.N., Brutyan K.G. Modified Urea-Formaldehyde and Phenol-Formaldehyde Adhesives for Wood Chipboards and Plywood. Klei. Germetiki. Tekhnologii [Adhesives. Sealants. Technologies], 2017, no. 6, pp. 12–14.]

Варанкина Г.С., Русаков Д.С., Соколова Е.Г., Чубинский А.Н. Исследование порошкообразных фенолоформальдегидных смол для изготовления фанеры // Изв. СП бЛТА . 2020. Вып. 231. С. 151–166. [Varankina G.S., Rusakov D.S., Sokolova E.G., Chubinsky A.N. The study of powdered phenol-formaldehyde resins for the manufacture of plywood. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii [News of the Saint Petersburg State Forest Technical Academy], 2020, iss. 231, pp. 151–166.] DOI: https://doi.org/10.21266/2079-4304.2020.231.151-166

Глебов М.П., Брутян К.Г. Анализ природных минеральных модификаторов для клеящих смол // Первичная обработка древесины. Лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития. СП б.: СП бГЛТА , 2007. С. 28–33. [Glebov M.P., Brutyan K.G. Analysis of Natural Mineral Modifiers for Adhesive Resins. Primary Wood Processing. Sawmilling and Drying of Timber. State and Prospects for Development. Saint Petersburg, SPbGLTA Publ., 2007, pp. 28–33.]

ГОСТ 9624–2009. Древесина слоистая клееная. Метод определения предела прочности при скалывании. Дата введения: 2011–01–01. М.: Стандартинформ, 2010. 11 с. [State Standard. GOST 9624–2009. Laminated Glued Wood. Method for Determination of Shear Strength. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 11 p.]

ГОСТ 27678–2014. Плиты древесные и фанера. Перфораторный метод определения содержания формальдегида. Дата введения: 2016–01–01. М.: Стандартинформ, 2015. 9 c. [State Standard. GOST 27678–2014. Wood-Based Panels and Plywood. Perforator Method for Determination of Formaldehyde Content. Moscow, Standartinform Publ., 2015. 9 p.]

ГОСТ 20501–2015. Клеи для древесины. Метод определения технологических характеристик. Доступ из системы нормативов NormaCS. [State Standard. GOST 20501–2015. Glues for Wood. Methods for Determination of Technological Characteristics.]

Дейнеко И.П. Утилизация лигнинов: достижения, проблемы и перспективы // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 5–20. [Deineko I.P. Utilization of Lignins: Achievements, Problems and Prospects. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja [Chemistry of plant raw material], 2012, no. 1, pp. 5–20.]

Доронин Ю.Г., Мирошниченко С.Н., Свиткина М.М. Синтетические смолы в деревообработке: [справ.]. М.: Лесн. пром-сть, 1987. 220 с. [Doronin Yu.G., Miroshnichenko S.N., Svitkina M.M. Synthetic Resins in Woodworking. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1987. 220 p.]

Жук П.М. Анализ способов снижения эмиссии формальдегида из древесных плит // Междунар. науч.-исслед. журн. 2017. № 11(65), ч. 4. С. 36–40. [Zhuk P.M. Analysis of Methods of Reducing Formaldehyde Emission from Wood Boards. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal [International Research Journal], 2017, no. 11(65), part 4, pp. 36–40.] DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.65.117

Казакевич Т.Н. Склеивание хвойного шпона при пониженных температурах: автореф. дис. … канд. техн. наук. СП б., 1998. 20 с. [Kazakevich T.N. Gluing of Coniferous Veneer at Low Temperatures: Cand. Eng. Sci. Diss. Abs. Saint Petersburg, 1998. 20 p.]

Кондратьев В.П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов. М.: Науч. мир, 2004. 520 с. [Kondratyev V.P., Kondrashchenko V.I. Synthetic Adhesives for Wood-Based Materials. Moscow, Nauchnyy mir Publ., 2004. 520 p.]

Кондратьев В.П., Чубов А.Б., Соколова Е.Г. Совершенствование эксплуатационных свойств и технологии фанеры повышенной водостойкости // Изв. СП бЛТА . 2011. Вып. 194. С. 114–120. [Kondratiev V.P., Chubov A.B., Sokolova E.G. The Improvement of Application Properties and Technology of Increased Waterresistance Plywood. Izvestia Sankt- Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii [News of the Saint Petersburg State Forest Technical Academy], 2011, iss. 194, pp. 114–120.]

Плотникова Г.П., Плотников Н.П. Модификация карбамидоформальдегидных связующих для производства ДСтП // Сб. науч. тр. SWORLD Т. 44, № 3. Одесса, 2013. С. 88–90. [Plotnikova G.P., Plotnikov N.P. Modification of Urea-Formaldehyde Binders for the Production of Wood Particle Board. Collection of Academic Papers SWORLD. Odessa, Nauchnyy mir Publ., 2013, vol. 44, no. 3, pp. 88–90]

Соколова Е.Г. Модификация фенолоформальдегидной смолы меламинокар-бамидоформальдегидной смолой для склеивания фанеры // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 2(38) С. 111–115. [Sokolova E.G. Modification of Phenol-Formaldehyde Resin with Melamine-Carbamide- Formaldehyde Resin for Bonding Plywood. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2018, no. 2(38), pp. 111–115. DOI: https://doi.org/10.18324/2077-5415-2018-2-111-115]

Соколова Е.Г., Русаков Д.С., Чубинский А.Н., Варанкина Г.С., Угрюмов С.А. Оценка эксплуатационных свойств модифицированных синтетических смол и клееной фанеры на их основе // Клеи. Герметики. Технологии. 2020. № 9. С. 10–15. [Sokolova E.G., Rusakov D.S., Chubinskiy A.N., Varankina G.S., Ugryumov S.A. Estimation of Service Properties of Modified Synthetic Resins and Plywood Based on Them. Klei. Germetiki. Tekhnologii [Adhesives. Sealants. Technologies], 2020, no. 9, pp. 10–15.] DOI: https://doi.org/10.31044/1813-7008-2020-0-9-10-15

Справочник фанерщика / под ред. А.В. Волкова, А.Т. Орлова. СП б.: Изд-во Политехн. ун-та. 2010. 486 с. [Plywood Manufacturer’s Guide. Ed. by A.V. Volkov, A.T. Orlov. Saint Petersburg, Polytechnic University Publ., 2010. 486 p.]

Угрюмов С.А. Структура и свойства фенолоформальдегидных смол, модифицированных фурфурол-ацетоновым мономером, применительно к производству плитных древесных материалов // Древесные плиты: теория и практика. Материалы XX Междунар. науч.-практ. конф. СП б.: С.-Петерб. политехн. ун-т Петра Великого, 2017. С. 48–52. [Ugryumov S.A. Structure and Properties of Phenol-Formaldehyde Resins Modified with Furfural-Acetone Monomer as Applied to the Production of Wood-Based Panel Materials. Wood Boards: Theory and Practice. Proceedings of the 20th International Scientific and Practical Conference. Saint Petersburg, SPbPU Publ., 2017, pp. 48–52.]

Угрюмов С.А., Свиридов А.В., Федотов А.А. Исследование свойств модифицированного феноло-формальдегидного олигомера методом ИК -спектроскопии // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. № 12. С. 26–28. [Ugryumov S.A., Sviridov A.V., Fedotov A.A. Study of Modified Phenol-Formaldehyde Oligomer Properties by IR-Spectroscopy Method. Klei. Germetiki. Tekhnologii [Adhesives. Sealants. Technologies], 2017, no. 12, pp. 26–28.]

Федотов А.А., Угрюмов С.А. Исследование водостойкости древесно-стружечных плит на основе модифицированных фенолформальдегидных олигомеров // Науч. тр. молодых ученых КГТУ . Вып. 15. Кострома: КГТУ , 2014. С. 45–49. [Fedotov A.A., Ugryumov S.A. Study of Water Resistance of Particle Boards Based on Modified Phenol-Formaldehyde Oligomers. Academic Papers of Young Scientists of KSTU. Kostroma, KSTU Publ., 2014, iss. 15, pp. 45–49.]

Цветков В.Е., Якунькин А.А. Синтез и свойства карбамидоформальдегидных смол, модифицированных солями органических кислот // Технология и оборудование для переработки древесины. Вып. 335. М.: МГУЛ , 2006. С. 220–223. [Tsvetkov V.E., Yakun’kin A.A. Synthesis, and Properties of Urea-Formaldehyde Resins Modified with Organic Acid Salts. Technology and Equipment for Wood Processing. Moscow, MGUL Publ., 2006, iss. 335, pp. 220–223.]

Чубинский А.Н., Казакевич Т.Н. Склеивание хвойной фанеры при пониженных температурах // Деревообраб. пром-сть. 1992. № 4. С. 4–5.[Chubinskiy A.N., Kazakevich T.N. Gluing of Coniferous Plywood at Low Temperatures. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’, 1992, no. 4, pp. 4–5.]

Osetrov A.V., Ugryumov S.A. Assessment of Activation Energy of Modified Phenol-Formaldehyde Resin. Polymer Science, Series D, 2016, vol. 9, iss. 1, pp. 31–32. DOI: https://doi.org/10.1134/S1995421216010160

Ugryumov S.A. A Study of the Viscosity of Phenol–Formaldehyde Resin Modified with Furfural–Acetone Monomer FA. Polymer Science, Series D, 2017, vol. 10, iss. 2, pp. 99–102. DOI: https://doi.org/10.1134/S199542121702023X

Ugryumov S.A., Tsvetkov V.E. Enhancement of Service Characteristics of Boon Boards by Modifying Carbamide-Formaldehyde Binder with Poly(Vinyl Acetate) Dispersion. Polymer Science, Series D, 2008, vol. 1, iss. 4, pp. 241–243. DOI: https://doi.org/10.1134/S1995421208040059

Ugryumov S.A., Sviridov A.V., Fedotov A.A. Investigation of the Properties of Modified Phenol-Formaldehyde Oligomer Using IR Spectroscopy. Polymer Science, Series D, 2018, vol. 11, iss. 3, pp. 277–279. DOI: https://doi.org/10.1134/S1995421218030206

Uguina M.A., Sotelo J.L., Serrano D.P. Roles of ZSM-5 Modifier Agents in Selective Toluene Disproportionation. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1993, vol. 71, iss. 4, pp. 558–563. DOI: https://doi.org/10.1002/cjce.5450710408

Vick C.B. Phenolic Adhesive Bonds to Aspen Veneers Treated with Amino-Resin Fire Retardants. Forest Products Journal, 1994, vol. 44, no. 1, pp. 33–40.

Vick C.B. Coupling Agent Improves Durability of PRF Bonds to CCA-Treated Southern Pine. Forest Products Journal, 1995, vol. 45, no. 3, pp. 78–84.

Weiland J.J., Guyonnet R. Study of Chemical Modifications and Fungi Degradation of Thermally Modified Wood Using DRIFT Spectroscopy. Holz als Roh- und Werkstoff [European Journal of Wood and Wood Products], 2003, vol. 61, iss. 3, pp. 216–220. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-003-0364-y

Wotten A.L., Sellers T., Tahir P.M. Reaction of Formaldehyde with Lignin. Forest Products Journal, 1988, vol. 38, no. 6, pp. 45–46.

Опубликован
2021-06-01
Как цитировать
Соколова, Е., Д. Русаков, Г. Варанкина, и А. Чубинский. Влияние аэросила технического на свойства клеевых композиций. Лесной журнал, вып. 3, June 2021, сс. 133-44, doi:10.37482/0536-1036-2021-3-133-144.
Раздел
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ