Введение к работе
Актуальность темы. Нарастающий дефицит сырья для получения карбамидоформальдегидных смол (КФС) и ужесточение санитарно-гигиенических требований к древесностружечным плитам (ДСтП) вызывает необходимость разработки эффективных связующих без значительного увеличения их себестоимости. Использование менее дефицитных продуктов в качестве компонента связующего - лигносульфонатов (1С), является чрезвычайно важной задачей, которая определяется не только экономической, но и экологической необходимостью их применения. Однако, высокая гидрофильность и инертность в условиях получения плит ограничивает широкое использование ЛС в производстве ДСтП. Существующие многочисленные пути модификации позволяют частично устранять этот недостаток. В настоящей работе предложен способ модификации лигносульфонатов при синтезе лигнокарба-ыидоформальдегидного связующего (ЛКФС) для получения древесностружечных плит пониженной токсичности, заключающийся в щелочной обработке ЛС с последующим гидроксиметилированием.
Цель и задачи работа. Основной целью работы является разработка способа модификации лигносульфонатов и синтез лиг-нокарбамидоформалъдегидного связующего для получения-древесностружечных плит пониженной токсичности. В связи с этим .были определены следующие задачи исследований:
разработка способа модификации лигносульфонатов- различного варочного основания для дальнейшего использования при синтезе связующего;
разработка композиции и условий синтеза лнгнокарбамид-ного связующего;
исследование физико-химических свойств связующего;
разработка технологии древесностружечных плит на основе синтезированного лигнокарбанидного связующего и проверка технологии в промышленных условиях.
Научная новизна,. Теоретически и экспериментально обоснована возможность получения лигнокарбамидного связующего с использованием модифицированных лигносульфонатов различного основания в количестве 15-30$ взамен карбамида на заклгзчп-тельной стадии конденсации и древесностружечных плпт понп-
женной токсичности на основе ЛКФС. Разработан способ модификации ЛС, заключающийся в их щелочной обработке гидроксидом натрия до рН 10,0-10,5 с последующим гидроксиметилированием в выбранных условиях. Установлено, что в результате щелочного гидролиза происходит фрагментация макромолекул лигно-сульфонатов с разрывом лабильных алкил-арильных связей, вследствие чего увеличивается количество реакционных групп лигно-сульфонатов, в первую очередь, фенольних гидроксильных групп и возрастает возможность связывания Формальдегида лигносуль-фонатами. При изучении условий синтеза ЛКФС с модифицированными ЛС рассчитаны кинетические характеристики процесса и установлено, что получение эффективного связующего обеспечивается при использовании гидроксиметилированных лигносульфо-натов, которые вводятся на заключительной стадии синтеза свя- зующего взамен карбамида. Установлено, что синтезированное связующее характеризуется более высокой адгезией к древесине, низким содержанием свободного формальдегида, необходимой скоростью и степенью отверждения. С помощью математического ' моделирования на ПЭВМ типа ОВМ-РС/АТ были получены кинетические уравнения, описывающие процессы синтеза лигнокарбамид-ного связующего и позволяющие получать ЛКФС с заданными свойствами.
Практическая ценность. Разработаны условия модификации лигносульфонатов и технологический режим синтеза лигнокарба-мидного связующего, содержащего от 15 до 30$ модифицированных лигносульфонатов от общей массы карбамида. Результаты лабораторных исследований подтверждены при испытании ДСтП, изготовленных по разработанной технологии на Череповецком фанернс-мебельном комбинате. Древесностружечные плиты имели необходимые показатели прочности и водостойкости и пониженную токсичность. Экономический эффект, полученный от внедрения технологии, достигается за счет замены карбамида модифицированными лигносульфонатами при синтезе ЛКФС.
На зашиту выносятся:
Способ модификации лигносульфонатов различного основания;
Научное обоснование использования модифицированных лиг-
носульфонатов при синтезе лигнокарбамидоформальдегидной смолы;
- Технология древесностружечных плит на основе лигнокар-бамидоформальдегидного связующего пониженной токсичности.
Апробапия работы. Результаты работы доложены на ежегодных научно-технических конференциях по результатам научных работ Санкт-Петербургской лесотехнической академии I989-I99I гг., на международной научно-технической конференции РАР-ГОР 92.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей.
Объем работы. Содержание работы изложено на 155 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 20 таблиц и 19 рисунков. Библиография включает 134 наименования отечественной и зарубежной литературы; приложения на 21 странице.