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.