Состав для пропитки древесины на основе побочных продуктов нефтехимии

А.Н. Черная
Воронежская государственная лесотехническая академия,
г. Воронеж


Древесина и изделия на ее основе находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Однако при всех своих положительных качествах древесина как строительный и отделочный материал обладает рядом существенных недостатков: она сравнительно легко впитывает влагу и подвергается воздействию разрушающих химических факторов и биологических организмов. Одним из эффективных путей более широкого использования древесных материалов для изделий и конструкций является их модификация различными полимерными и олигомерными продуктами [1,2]. Однако рекомендуемые для повышения прочности и водостойкости древесины пропиточные составы на основе высыхающих масел, а также синтетические материалы являются в ряде случаев достаточно дорогими.

Развитие деревообрабатывающей промышленности обуславливает дальнейший рост производства и применения синтетических смол и полимеров с одновременным снижением их себестоимости и улучшением качества готовых изделий. Наиболее перспективными могут быть комбинированные составы, полученные из отходов и побочных продуктов нефтехимических производств. Важным аспектом при этом является то, что использование материалов на основе отходов позволяет одновременно решать вопросы экологического характера.

Цель данных исследований – рассмотрение возможности повышения формостабильности и гидрофобности древесины при использовании отходов и побочных продуктов нефтехимии. Испытания проводили на образцах древесины березы размером 20´20´30 мм, имеющих плотность ρ=600 кг/м3.

Пропиточный состав на основе нефтеполимерной смолы из углеводородной фракции С9, являющейся побочным продуктом производства этилена и пропилена,модифицированнойвторичным пенополистиролом был получен по следующей методике. В реактор загружали нефтеполимерную смолу и вводили вторичный пенополистирол в количестве 2-10 % на смолу. Реактор герметично закрывали и выдерживали при температуре 110, 150 и 190 0С в течение 2-8 часов.

Полимерные материалы, полученные в описанных условиях, имеют невысокую молекулярную массу и относятся к олигомерам. Обладая малыми размерами, данные молекулы должны относительно легко проникать в древесные материалы, имеющие клеточно-волокнистое строение с развитой пористой структурой, заполняя производственные дефекты, повышая прочностные показатели и водоотталкивающие свойства изделий.

Пропитывающий агент подвергали растворению в ксилоле до получения раствора концентрацией 47-50 %. Обработку древесины осуществляли в пропиточной ванне, помещенной для поддержания заданной температуры в термостат. Обработанные в течение заданного времени образцы извлекали из ванны и подвергали термообработке.

Процесс пропитки образцов проводился с учетом влияния четырех факторов: температура пропиточного состава (40, 70, 100, 130 0С), продолжительность пропитки (1, 3, 5, 7 ч), температура термообработки (110, 130, 150, 170 0С), продолжительность термообработки (1, 3, 5, 7 ч) по методу греко-латинского квадрата четвертого порядка (4×4) [3].

Изменение гидрофобных свойств образцов древесины, подвергнутых модифицирующей пропитке, контролировали по изменению таких показателей как водопоглощение, разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях через одни и тридцать суток после погружения в воду.

Анализ экспериментальных данных показывает, что наилучшими условиями защитной обработки являются: температура пропитывающего состава 130 0С, продолжительность пропитки 7 ч, температура термообработки 170 0С, продолжительность термообработки 7 ч.

Образцы древесины березы, подвергнутые защитной обработке по вышеприведенному режиму, обладали следующими показателями через 30 суток испытания: водопоглощение – 44-47 %; разбухание в радиальном направлении – 11,2-11,6 %; разбухание в тангенциальном направлении – 13,1-13,7 %.

Наиболее существенное влияние на изменение гидрофобных свойств древесины оказывают продолжительность пропитки и термообработки. В меньшей степени в исследованных интервалах влияют температура пропиточного состава и термообработки.

Таким образом, введение нефтеполимерной смолы на основе фракции С9, модифицированной вторичным пенополистиролом в древесину позволяет с одной стороны заменить дорогостоящие составы на более дешевые и доступные, утилизировать отходы нефтехимических производств, более рационально использовать сырье и материалы, уменьшить загрязнение окружающей среды, а с другой – способствует улучшению эксплуатационных свойств изделий из древесины, продлевает срок их службы и тем самым способствует сохранению лесных ресурсов.

Список литературы

1. Шамаев В.А. Химико-механическое модифицирование древесины // В.А. Шамаев. - Воронеж, ВГЛТА, 2003. – 260 с.

2. Хрулев В.М. Модифицированная древесина и ее применение. / В.М. Хрулев, Н.А. Машкин, Н.С. Дорофеев. - Кемерово, НИСИ, 1988. – 120 с.

3. Ахназарова С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. - М., Высш. шк., 1985. – 328 с.


Назад к списку