Главная » 2013 » Октябрь » 28 » Скачать Модифицирование древесины стиролом и составами на его основе термохимическим способом. Гринберг, Майя Волдемаровна бесплатно
11:52
Скачать Модифицирование древесины стиролом и составами на его основе термохимическим способом. Гринберг, Майя Волдемаровна бесплатно
Модифицирование древесины стиролом и составами на его основе термохимическим способом
Диссертация
Автор: Гринберг, Майя Волдемаровна
Название: Модифицирование древесины стиролом и составами на его основе термохимическим способом
Справка: Гринберг, Майя Волдемаровна. Модифицирование древесины стиролом и составами на его основе термохимическим способом : диссертация кандидата технических наук : 05.21.05 Рига, 1984 231 c. : 61 85-5/4278
Объем: 231 стр.
Информация: Рига, 1984
Содержание:
1 Введение•
2 Аналитический обзор
21 Исходное сырье и материалы
211 Древесина
212 Мономеры и олигомеры
22 Процесс пропитки древесины мономерами и влияющие на'него факторы
221 Физико-биологические факторы
222 Состояние и свойства пропиточных составов
223 Технологические факторы процесса пропитки
23 Полимеризация пропиточных составов в древесине
231 Особенности процессов радиационно-химической и термохимической полимеризации мономеров в древесине
232 Радиационно-химическое модифицирование (РХМ) древесины - общее состояние вопроса и технология производства
233 Развитие научно-исследовательских работ и промышленное внедрение в области термохимического модифицирования древесины
234 Технология термохимически инициированной полимеризации пропиточных составов в древесине
235 Влияние модифицирующего агента и способа его полимеризации в древесине на свойства получаемого материала
236 Прогнозирование физико-механичесо V ^ ких свойств модифицированной древесины
Введение:
Вопросам получения новых материалов на основе древесины и улучшению физико-механических свойств натуральной древесины на протяжении последних трех десятилетий уделяется большое внимание. Одним из методов, комплексно улучшающих свойства древесины, является ее модифицирование полимерами, т.е., пропитка цельной древесины мономерами или олигомерами с последующей полимеризацией их в древесине. Модифицирование древесины синтетическими полимерами вызывает интерес возможностью достижения стойких изменений комплекса характеристик материала в заранее заданном направлении и возможностью наиболее полного использования низкосортной древесины, прежде всего древесины мягких лиственных пород, широкое применение которой ограничивается ее низкими механическими показателями и невысокой биостойкостью. Ранее известные способы улучшения свойств древесины в достаточной мере не устраняют эти недостатки.
Современная химическая промышленность вырабатывает мономеры, олигомеры и полимеры с широким диапазоном свойств, что позволяет, в зависимости от практического назначения получаемого модифицированного материала, регулировать его физико-механические показатели, водостойкость, химстойкость, биостойкость и другие свойства путем подбора соответствующих модифицирующих агентов, а также, изменяя их содержания в древесине.
Выше изложенное обуславливает также перспективность развития научных исследований в области древесно-полимерных материалов. На важность проблемы модифицирования древесины указывает тот факт, что Государственный комитет по науке и технике СМ СССР своим постановлением № 360 от 5 августа 1977 г. образовал научно-техническую комиссию для оценки состояния и подготовки предложений о дальнейшем развитии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области модифицирования цельной древесины.
Таким образом, для решения проблемы рационального и комплексного использования древесного сырья, более широкого применения древесины малоценных лиственных пород важную роль призвано сыграть модифицирование древесины синтетическими полимерами.
Технологически процесс модифицирования древесины состоит из двух основных стадий: пропитки древесины мономерами или олиго-мерами и гомополимеризации или привитой полимеризации состава в структуре древесины.
Инициирование процесса полимеризации мономера или олигомера в древесине может производиться радиационно-химическим или термохимическим путем. На первом этапе (60-тые годы) наиболее интенсивное развитие получил радиационно-химический способ модифицирования, однако, промышленное производство модифицированной древесины радиационно-химическим способом налажено только в СССР и США. В лабораторных условиях опыты проводятся в Венгрии, Польше, Болгарии и Чехословакии. Опытно-промышленные установки имеют большинство капиталистических стран.
Термохимическим модифицированием древесины в лабораторных условиях занимаются почти все социалистические страны, но лишь в Польше действует опытно-экспериментальный цех по производству модифицированной древесины -лигномера. Имеются сведения о промышленном производстве модифицированной термохимическим методом древесины почти в большинстве высокоразвитых капиталистических странах, таких как США, Канада, ФРГ, Швеция, Финляндия, Франция, Италия, Англия, Япония, Индия, Филипины и др. Ведущей страной в отмеченном направлении считается США, где теоретические исследования Медисонской лаборатории известны во всем мире. Мы, однако, не располагаем конкретными данными о самом технологическом процессе модифицирования в этих странах.
Сравнивая радиационно-химический и термохимический методы модифицирования, необходимо отметить ряд особенностей технологического оформления каждого.
Радиационно-химический метод отличается высокой стоимостью капиталовложений. Экономически выгодно создавать только крупные радиационные установки широкого профиля, предназначенные не только для модифицирования древесины. Сравнительно высокая стоимость источников излучения и сооружений, обеспечивающих безопасность работы, является основной статьей расходов в себестоимости получаемого материала. При достаточно высоких дозах излучения возможна деструкция исходной древесины. Например, для полного отверждения в древесине стирола требуется доза 30 Мрад. Сопротивление древесины ударным нагрузкам в этих условиях снижается в два раза. Кроме того, иногда и дефицитность пригодных мономеров ограничивает сферу применения данного способа модифицирования. В качестве положительных сторон радиационного способа можно отметить отсутствие расхода химических инициаторов, легкость контроля скорости полимеризации, возможность повторного использования мономера и то, что процесс отверждения мономера происходит при атмосферном давлении без подвода тепла.
При термохимическом модифицировании древесины стоимость капитальных вложений низкая или отсутствует вообще на заводах, имеющих широко распротраненные пропиточные автоклавы и сушильные установки. Отмеченное обстоятельство значительно облегчает внедрение этого способа в промышленность. Кроме того, в качестве пропиточных составов можно использовать не только винильные мономеры и олигомеры, которые применяются при радиационно-химическом модифицировании, но и целый ряд других составов, например, конденсационные смолы фенольного, карбамидного, фуранового типа и др.
Материал, полученный в результате модифицирования древесины термохимическим методом, не уступает по своим свойствам материалу, полученному радиационным способом, наоборот, значения некоторых механических характеристик этого материала выше. Согласно литературным данным оба способа модифицирования в одинаковой мере повышают водо- и влагостойкость модифицированной древесины / I, 2, 3, 4 /.
Выше сказанное позволяет сделать вывод, что термохимический способ модифицирования древесины для промышленного производства материала в сравнительно небольших масштабах на данном этапе более выгодный чем радиационный. Несмотря, однако, на то, что в настоящее время работы по термохимическому модифицированию ведутся практически во всех промышленно развитых странах, существует еще целый ряд нерешенных вопросов и -затруднений при технологическом оформлении процесса, связанных с подбором подходящих составов, систем инициаторов, режимов отверждения, способов предотвращения или регулирования экзотермических эффектов, устранения испарения мономера с поверхности пропитанных изделий во время термической обработки, уменьшения количества остаточного мономера в модифицированной древесине и т.д., а также способов регулирования физико-механических характеристик получаемого материала.
Просматривая имеющийся большой объем литературных данных по модифицированию древесины, заметно, что из целого ряда испытайных мономеров и олигомеров для модифицирования древесины практический интерес вызывают лишь немногие, в основном, по экономическим соображениям. Наиболее часто применяют метилметакрилат, стирол, смеси стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом и полиэфирными смолами (здесь не рассматриваются конденсационные смолы). У нас в стране одним из наиболее доступных и дешевых мономеров, выпускаемых в крупнотоннажном объеме, является стирол. Промышленная цена стирола в несколько раз ниже, чем для других мономеров, используемых для модифицирования древесины. Стирол легко полимеризуется при инициировании как термическим, так и термо-химическим методом. Образующийся при этом полимер характеризуется относительно высокой твердостью, сопротивлением истиранию и сжатию.
Несмотря, однако, на отмеченные факты, до наших исследований в Советском Союзе работы по модифицированию древесины полистиролом и составами на его основе термохимическим методом практически не проводились за исключением отдельных предварительных опытов /5,6 /« Модифицирование древесины полистиролом радиационным способомМ^елесообразно в виду большой требуемой дозы облучения для полного завершения процесса полимеризации мономера. Сказанное и определило направление данной диссертационной работы. К моменту начала наших исследований в литературе практически не было данных об особенностях термохимической полимеризации стирола и других мономеров в древесине при инициировании процесса наиболее широко используемыми в промышленности инициаторами, о влиянии на процесс влажности древесины, экстрактивных веществ, кислорода воздуха и других факторов. Не была установлена связь между условиями полимеризации и физико-механическими свойствами получаемого материала. Не был рассмотрен такой, не маловажный для технологии, вопрос как проникновение стирола и его смесей с другими мономерами и олигомерами в древесину при пропитке как вакуумным способом, так и с применением избыточного давления.
Работа завершается рассмотрением некоторых технологических вопросов модифицирования изделий из древесины для конкретных целей - получения заготовок брусьев для решетчатых полов, а также для модифицирования шпуль текстильной промышленности.
Основная масса исследований проведена с древесиной березы. В отдельных случаях использовали также древесину черной и серой ольхи.