Введение к работе
Актуальность темы. По прогнозу ЗАО «ВНИИДРЕВ» спрос на древесностружечные плиты увеличивается в среднем на 10 % в год и к 2015 году составит 8,1 млн. м3. Для внутреннего рынка необходимо расширение ассортимента древесностружечных плит (ДСтП) за счет производства влагостойких плит и плит для строительства, а также освоение выпуска экологически безопасных плит класса Е-0,5, отвечающих новым требованиям по выделению формальдегида.
Общее потребление синтетических смол лесопромышленным комплексом России, включая карбамидные, составляет около 1200 тыс. тонн, и по прогнозу к 2015 году потребность в них возрастет до 1900 тыс. тонн. До настоящего времени на долю карбамидоформальдегидных смол (КФС) приходится практически 90 % объема синтетических смол, используемых в производстве ДСтП.
В настоящее время остается актуальной проблема токсичности ДСтП по формальдегиду, обусловленная применением синтетических смол, с сохранением физико-механических свойств плит. Для обеспечения европейского норматива 0,124 мг/м3 воздуха, содержание формальдегида в древесностружечных плитах должно быть не более 4,2 мг/100 г плиты, что соответствует классу эмиссии формальдегида Е-0,5.
Для снижения выделения формальдегида из ДСтП применяют различные методы, в том числе введение специальных добавок, позволяющих связывать формальдегид в процессе выработки ДСтП.
Цель и задачи исследования
Основной целью работы является получение экологически безопасных древесностружечных плит класса эмиссии Е-0,5 на основе КФ-МТ-15, модифицированных поливалентными по хрому ортофосфатами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- получить алюмохромфосфатные (АХФМ) и алюмомагнийфосфатные (АМФМ) модификаторы с различным мольным соотношением;
- изучить физико-химические свойства полученных модификаторов (АХФМ и АМФМ), их взаимодействие с КФС, и установить влияние системы модификатор – КФС на эмиссию формальдегида из ДСтП;
- получить поливалентный по хрому алюмохромфосфатный модификатор;
- изучить физико-химические свойства полученного поливалентного по хрому алюмохромфосфатного модификатора;
- исследовать физико-химические свойства карбамидоформальдегидного связующего, модифицированного поливалентным по хрому АХФМ-I;
- установить влияние системы карбамидоформальдегидная смола – поливалентный по хрому алюмохромфосфатный модификатор на физико-механические свойства ДСтП, а так же на эмиссию формальдегида из плит;
- разработать технологию и техническую документацию для проведения опытно-промышленных работ.
Научная новизна работы:
- в работе впервые научно обоснована эффективность процесса получения экологически безопасных древесностружечных плит класса эмиссии формальдегида Е-0,5 с применением КФ-МТ-15, модифицированных поливалентным по хрому АХФМ-I;
- впервые определены закономерности процесса отверждения КФ-МТ-15 с применением поливалентного по хрому алюмохромфосфатного модификатора;
- установлено влияние состава поливалентного по хрому (Cr(III) и Cr(VI)) алюмохромфосфатного модификатора на уровень эмиссии формальдегида из древесностружечных плит.
Практическая значимость работы
Разработан метод получения новых поливалентных по хрому ортофосфатов. Разработана технология применения КФ-МТ-15, модифицированной поливалентным по хрому АХФМ-I, в производстве ДСтП, позволяющая получить плиты класса эмиссии Е-0,5.
Методы исследования
При выполнении работы использованы современные методы (ИК-Фурье спектроскопия НПВО, ДСК) и стандартные методики по ГОСТ.
Предмет исследования
Закономерности процесса отверждения КФ-МТ-15, модифицированных кислыми ортофосфатами.
Объект исследования
ДСтП пониженной токсичности с использованием КФ-МТ-15 и кислых ортофосфатов алюминия, магния и хрома.
Научные положения, выносимые на защиту:
- исследование влияния кислых ортофосфатов алюминия, магния и хрома на свойства карбамидоформальдегидных смол;
- закономерности реакции отверждения КФ-МТ-15, модифицированных поливалентным по хрому алюмохромфосфатным модификатором;
- влияние модифицированных КФ-МТ-15 на физико - механические показатели ДСтП и эмиссию формальдегида.
Достоверность научных результатов исследования достигается применением методик ГОСТа, современных методов исследований и подтверждено опытно - промышленными испытаниями.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на НТК студентов и аспирантов Уральского государственного лесотехнического университета в 2004, 2005, 2007 г. г. (УГЛТУ, Екатеринбург); МК «От фундаментальной науки – к новым технологиям» октябрь 2004 г. (г. Тверь); МНТК, посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ, 2004 г. (АЛТИ-АГТУ, Архангельск); III МНПК студентов, аспирантов и молодых ученых в 2005 г. (Пермский ГТУ); II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов 17-26 апреля 2006 г. (УГЛТУ, г. Екатеринбург); VI МНПК студентов, аспирантов и молодых ученых в 2007 г. (Пермский ГТУ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в т. ч. 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объём и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и двух приложений на пяти листах. Она включает 123 страницы машинописного текста, 35 иллюстраций, 21 таблица, 120 наименований использованных источников, в том числе 23 иностранных.
