Введение к работе
Актуальность темы. По прогнозам комитетов и комиссий оон к 2000-2010 г. ожидается сокращение потребления в мире пиломатериалов и увеличение потребления малотоксичных листо -вых древесных композиционных материалов (ДКМ), особенно,
ДРевесНОСТруиеЧНЫХ ПЛИТ (ДСТП).
совершенствование химико-механических технологий изготовления дкм имеет большое значение для общества и с точки зрения использования в производстве этих материалов древесных отходов и низкокачественной древесины.
увеличение обьемов производства и потребления листовых дкм (ДСтп, древесноволокнистых плит, фанеры и др.) требует улучшения качества синтетических связущнх, используемых при изготовлении этих материалов.
В настоящее время в качестве связующих для изготовления
ДСтП, Фанеры, древесноволокнистых плит mdf используются, в
основном, карбамидные связующие (КО на основе карбамидофор-
мальдегидных смол <кфс)\ по оценкам специалистов приоритет
этого типа синтетических связующих для производства листовых
ДКМ сохранится и в ближайшие годы. Это связано, главным об
разом, с экономическими факторами: низкой стоимостью КФС по
сравнению с другими термореактивними смолами, существованием
резервов' по увеличению обьемов производства сырья и самих
смол, и т.д. ,
серьезным препятствием для увеличения обьемов производства и потребления дкм является высокая токсичность используемых карбамидных связующих, обусловленная физико-химическими процессами выделения формальдегида.
проблеме выделения формальдегида при изготовлении, хранении и эксплуатации дкм посвящено большое количество исследований в нашей стране и за рубежам, однако, в этих исследованиях мало изучены вопросы влияния химического состава кс на токсичность дкм, что не позволяет промышленности организовать стабильное производство малотоксичных ДСтп, фанеры, древесноволокнистых ПЛИТ MDF.
Исследования, результаты которых обобщены в диссерта-
цни, выполнялись в 19Q5-1990 г.г. по заданию 41.02.02 " Разработать и внедрить комплекс мероприятий , обеспечивающих снижение токсичности древесных плит, предназначенных для применения в мебельной промышленности и строительстве" общесоюзной научно-технической программы 41.02 "Разработать и освоить новые эффективные методы комплексного использования древесного сырья и высокопроизводительное оборудование для получения высококачественной продукции деревообрабатывающей промышлечности.. (Постановление ГКНТ СССР И АН СССР N 555 от г.), а в 1991-1993 г.г. - по направлению 2 "Новые технологические процессы механической и химико-механической переработки древесины" государственной научно-технической программы России "комплексное использование и воспроизводство древесного сырья".
цель и задачи работы. Цель работы - исследование закономерностей влияния химического состава карбамидных связующих на выделение формальдегида из ДКМ, разработка и внедрение научно-обоснованных технологических решений управления токсичностью этих материалов при их изготовлении.
для достижения указанной цели решались следующие зада- ' чи:
разработка научной концепции изменения химического состава КС для снижения выделения формальдегида из ДКМ;
определение параметров функционального состава КФС и количественных эффектов их влияния на токсичность ДКМ;
поиск и-разработка наиболее Эффективных способов введения полиэтиленполиаминов <пэпа) в состав кс для уменьшения выделения формальдегида из дстп и фанеры;
проведение комплексной оценки влияния добавок ПЭПА В КС на технологические свойства связующих, физико-химические процессы их структурирования и свойства образующихся продуктов (око;
разработка и анализ математических статистических моделей, учитывающих влияние изменений химического состава кс на формирование свойств ДКМ в процессах их изготовления ;
разработка и внедрение технологических решений по управлению токсичностью ДКМ путем изменения химического соста-
ва кс.
методики исследований, для изучения химического состава кс, процессов их структурирования и свойств образующихся продуктов использовались традиционные и вновь разработанные методики титримётрии, ик- и ЯМР-спектроскопни, вискозиметрии, динамического механического анализа, термогравиметрни, термического и термомеханического анализа, калориметрии, золь-анализа и др. При исследовании свойств дстп и фанеры применялись стандартные методы.
научная новизна, в работе впервые получены следующие научные результаты:
определены количественные закономерности влияния функционального состава КФС на выделение формальдегида из дстп;
теоретически и экспериментально обоснованы причины колебания токсичности дкм при использовании кфс с одинаковым общим мольным соотношением при их синтезе формальдегида и карбамида (Ф:К);
разработан способ синтеза новых малотоксичных смол со-конденсацией карбамида, формальдегида и полизтиленполиами-нов;
на основе полизтиленполиамннов созданы новые отвердите-ли кфс, уменьшающие выделение формальдегида из дкм;
изучены процессы структурирования КС, модифицированных ПЭПА, и свойства отвержденных связующих;
разработаны способы снижения токсичности дстп и фанеры с использованием КС, модифицированных пэпа;
создана научная основа для принятия решений по управлению свойствами дстп и фанеры при изменениях химического состава кс.
Автор выносит на ;ащиту следующие положения диссертации:
установленные закономерности влияния химического состава КС на выделение формальдегида из дкм;
разработанные средства и способы снижения токсичности ДКМ;
математические статистические модели формирования свойств ДКМ при их изготовлении, учитывающие влияние химиче-
ского состава КС; .
научно-обоснованные технологические решения по снижению токсичности ДКМ.
практическая значимость работы. Результаты выполненных исследований нашпи и могут найти применение в промышленности для следующих практических целей:
производства кфс необходимого функционального состава, предназначенных для изготовления дстп и фанеры класса эмиссии формальдегида Е2 и El:
получения новых отвердителей кфс на основе ПЭПА, В т.ч. реагента ОХА из отходов производства полнэтиленполиаминов; "
производства ДКМ класса Е2 и El при применении различных кфс и реагента оха;
управления токсичностью дкм при их изготовлении. Внедрение результатов исследований. На основании разработанной по результатам исследований технической документации (изменений к технологическим инструкциям, регламентам, картам, технических условий) организовано серийное производство дстп и фанеры класса Е2 и El на АО "Пермский фанерный комбинат", АО "Тавдинский фанерный комбинат", АО "верхне-синячихинский ранерно.-плитный комбинат", Ревдинском дозе. Технологию производства малотоксичных дстп с применением реагента оха освоили Алапаевский док, по "Сыктывкарский АПК", красноярский комбинат индустриальных строительных конструкций, жешартский фанерный комбинат и др.
за период с* 19Q7 по 1993 г. этими предприятиями изгото-влено и реализовано (в т.ч. на экспорт) более і млн.м дстп и 245 тыс.м3 фанеры ФК класса Е2 и El.
АО "уралхимпласт" (г. нижний Тагил, свердловская область) из отходов производства полнэтиленполиаминов произвело для изготовителей малотоксичных дкм более еооо тонн реагента ОХА.
По результатам выполненных в работе исследований Производственный кооператив "Полимер" ао "Уралхимпласт" выпустил более юоо тонн смолы кф-мт-15 (в т.ч. на экспорт) с функциональным составом, обеспечивающим пониженное выделение формальдегида из ДКМ.
внедрение результатов исследований обеспечило ряду предприятий получение дополнительной прибыли за счет надбавок к ценам на малотоксичную продукцию, кроме этого для народного хозяйства страны был получен и значительный социальный Эффект за счет использования в мебельных и строительных элементах менее токсичных дкм, утилизации промышленных отходов химической промышленности и повышения конкурентоспособности на мировом рынке продукции отечественных изготовителей дстп, фанеры и кфс.
Апробация работы, основные материалы диссертации были доложены и обсуждены на двенадцати научно-технических симпозиумах, конференциях, семинарах, в т.ч. на двух международных. Публикации, основное содержание диссертации опубликовано в > учебном пособии "Основы физико-химической модификации древесных плит" (совместно с в.м.Балакиным и ю.и.литвиниом), статьях и других научных трудах и защищены тремя авторскими свидетельствами на -изобретение и одним патентом российской Федерации.
личное участие автора.- 'вклад автора состоял в постановке исследований, проведении теоретических работ, непосредственном участии в экспериментах, внедрении полученных результатов.
обьем и структура диссертации, диссертация включает в себя 174 стр. машинописного текста, 32 рис., 34 табл., список литературы из 204 наименований и состоит из введения, б глав, заключения и приложений.