ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ
ПОД- СЕКЦИЯ 3. Лесное хозяйство.
Н.П. Плотников, Г.П. Плотникова
К.т.н., доцент ФГБОУ ВПО «БрГУ», аспирант ФГБОУ ВПО «БрГУ»
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Одной из актуальных задач в деревообработке является поиск путей целенаправленного изменения и улучшения карбамидоформальдегидных смол (КФС) с целью получения клеев, обладающих новым комплексом свойств, обеспечивающих лучшие показатели качества продукции. Результаты экспериментов по изучению возможности склеивания фанеры смолой, модифицированной нафтолом (α-и β-типа) [1, 2], явились основанием для дальнейших исследований свойств клеевых композиций. Проведены исследования влияния количества добавляемого модификатора (от 1 до 15 мас.ч.) в смолу марки КФ-МТ-15 на свойства получаемой клеевой композиции. Смачивающая способность клеевых композиций оценивалась по величине краевого угла смачивания (q, рад.) определяемого с помощью микроскопа МИС-11. По полученным результатам были получены графические зависимости влияния количества вводимого нафтола на смачивающую способность модифицированной клеевой композиции.
Рис. 1 – Зависимость краевого угла смачивания от количества вводимого модификатора.
Согласно представленным графическим зависимостям влияния количества добавляемого модификатора в смолу марки КФ-МТ-15 от краевого угла смачивания наблюдается следующее:
а) - при добавлении до 1 мас.ч. α- нафтола обнаруживается снижение значения краевого угла смачивания с 500 до 450, затем при добавлении 3; 4; 5 мас.ч. α-нафтола значение краевого угла остается на уровне 450, затем при добавлении 8 мас.ч. α- нафтола происходит краевого угла с 470 и почти до 700. Минимальное значение краевого угла наблюдается при добалении в клеевую композицию 3; 4; 5; 6 и 7 мас.ч. α- нафтола.
б) – добавление до 1мас.ч β- нафтола в смолу приводит к резкому снижению значений краевого угла с 690 до 630 , затем при добавлении 4; 5; 6 мас.ч. β -нафтола значение краевого угла составляет 630, затем идёт его повышение до 670 при добавлении 10 мас.ч. β-нафтола, далее краевой угол не изменяется и с добавлением 13 мас.ч. происходит его рост до 710. Минимальное значение краевого угла смачивания наблюдается при введении в клеевую композицию 4; 5; и 6 мас.ч. β-нафтола.
Поверхностное натяжение смол определялось по методике, изложенной в [3]. Работу адгезии определяли по формуле:
(1)
Результаты проведенных исследований влияния количества вводимых модификаторов на поверхностное натяжение и работу адгезии модифицированных клеевых композиций представлены в таблице 1.
Следует отметить особое влияние содержания нафтола в смоле, увеличение которого свыше 10 % приводит к значительному снижению показателей расчетной работы адгезии. Это можно объяснить резким ростом поверхностного натяжения в связи с повышением вязкости смол и ухудшением вследствие этого смачивающей их способности.
Таблица 1
Определение поверхностного натяжения и работы адгезии полученных клеевых композиций
Модификатор и его количество, масс.ч. |
Поверхностное натяжение, мДж/м2 |
Х, мДж/м2 |
Работа адгезии, мДж/м2 |
||||||
σ1 |
σ2 |
σ3 |
σ4 |
σ5 |
σср |
||||
Исходная КФС |
129 |
127 |
126 |
128 |
124 |
126,8 |
86,2 |
|
|
Н2О |
109 |
107 |
107 |
107 |
105 |
107 |
|
|
|
КФС+ α-нафтол |
1 |
117 |
115 |
116 |
117 |
116 |
116,2 |
79,0 |
129,78 |
3 |
105 |
106 |
106 |
105 |
106 |
105,6 |
71,7 |
123,28 |
|
5 |
105 |
105 |
106 |
106 |
109 |
106,2 |
72,2 |
125,86 |
|
6 |
109 |
109 |
110 |
111 |
110 |
109,8 |
74,6 |
132,58 |
|
7 |
110 |
111 |
112 |
113 |
111 |
111,4 |
75,7 |
135,35 |
|
9 |
112 |
111 |
110 |
106 |
104 |
108,6 |
73,8 |
115,07 |
|
11 |
116 |
112 |
110 |
109 |
108 |
111 |
75,4 |
120,78 |
|
КФС+ β-нафтол |
1 |
126 |
125 |
126 |
126 |
122 |
125 |
84,9 |
115,33 |
4 |
116 |
114 |
114 |
113 |
112 |
113,8 |
77,3 |
113,59 |
|
5 |
115 |
116 |
114 |
119 |
118 |
116,4 |
79,1 |
113,78 |
|
6 |
115 |
116 |
116 |
117 |
117 |
116,2 |
79,0 |
114,87 |
|
9 |
116 |
115 |
114 |
114 |
116 |
115 |
78,1 |
104,81 |
По представленным результатам можно лишь предположить, что при увеличении показателей расчетной адгезии показатели прочности фанеры будут выше, что и является предпосылкой для выбора величины параметров технологического процесса.
Также были проведены исследования клеевых композиций на токсичность, главным показателем является определение содержания свободного формальдегида в модифицированных клеевых композициях.
Выводы и рекомендации
1. Были изучены основные реологические характеристики клеевых композиций на основе модифицированной карбамидоформальдегидной смолы. Установлено, что наилучшими технологическими свойствами обладают клеевые композиции следующего состава:
Карбамидоформальдегидная смола + 5÷7 мас.ч. α- нафтола;
Карбамидоформальдегидная смола + 4÷4 мас.ч. β - нафтола;
2. Определена токсичность данных композиций. Массовая доля свободного формальдегида для этих композиций составляет:
КФС +. α- нафтол – 0,025÷0,055%
КФС + β- нафтол – 0,085÷0,095%
Содержание массовой доли свободного формальдегида в полученных клеевых композициях снижается в 2-3 раза по сравнению с исходной смолой, что является хорошим показателем для дальнейшего применения этих композиций в производстве клеёной древесной продукции.
Литература:
1. Плотников Н.П. Анализ физико-химических свойств -и - нафтолов и фенолов. Молодой ученый. Ежемесячный научный журнал. № 4. 2009.
2. Денисов С.В., Плотников Н.П.Влияние модифицирования нафтолом на физико-механические свойства карбамидоформальдегидной смолы. Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири: материалы VIII (XXX) Всероссийской научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – 253 с.
3. Онегин В.И. Формирование лакокрасочных покрытий древесины. – Ленинград: Изд-во Ленинградского университета, 1983. – 147 с.
4. Пижурин АА., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки.- М.: Лесная пром-сть, 1984. - 232 с.