Введение к работе
Актуальность исследования. Усилия исследователей направлены на разработку и внедрение новых строительных материалов с целью их удешевления, либо придания заданных свойств и характеристик.
Применение отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства в производстве таких материалов позволяет не только расширить ассортимент продукции деревообрабатывающих предприятий и снизить себестоимость готовой продукции, но и снизить нагрузку на окружающую среду.
Применяемый на кафедре технологии переработки пластических масс и эластомеров (ТППиЭ) Алтайского государственного технического университета (АлтГТУ) метод взрывного автогидролиза с целью активации компонентов растительной массы позволяет получать древесноволокнистые плитные материалы без использования синтетических связующих веществ. В качестве исходного сырья можно использовать не только деловую древесину, но и отходы деревообрабатывающей промышленности, и однолетние растения. При этом варьируя параметры ВАГ и последующего прессования, можно получать плитные материалы с заданными физико-механическими характеристиками.
Предмет исследования. Предметом исследования являются закономерности процессов, протекающих при изготовлении теплоизоляционных плитных материалов из отходов растительного происхождения.
Объект исследования. Технология производства теплоизоляционных плитных материалов из отходов растительного происхождения.
Цель исследования. Разработка научных основ технологии изготовления теплоизоляционных плитных материалов из модифицированных методом взрывного автогидролиза отходов растительного происхождения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- изучить влияние условий модифицирования растительного сырья методом взрывного автогидролиза (ВАГ) на компонентный состав волокнистой массы;
- изучить влияние условий получения волокнистой массы методом ВАГ и условий её прессования на теплофизические характеристики плитных материалов;
- изучить химические превращения компонентов растительного сырья в условиях ВАГ и последующего горячего прессования полученной волокнистой массы;
- предложить принципиальную технологическую схему изготовления теплоизоляционных плитных материалов;
- оценить основные технико-экономические показатели изготовления теплоизоляционных плитных материалов из отходов растительного происхождения, модифицированных методом ВАГ.
Теоретическая и методологическая основа исследований. Теоретической основой работы являются исследования отечественных и зарубежных ученых (Каллавус У.Л., Гравитис Я.Л, Эриньш П.П., Ефремов А.А., Салин Б.Н., Кузнецов Б.Н. и др.) в области комплексной переработки древесных отходов с использованием метода взрывного автогидролиза. Методологической основой служит метод получения плитных материалов из модифицированных методом ВАГ опилок древесины лиственницы. Диссертационное исследование является продолжением научно-исследовательских работ, выполненных под руководством д.х.н. М.М. Чемериса на кафедре «Технология переработки пластмасс и эластомеров» АлтГТУ.
В рамках данной работы использовались физико-химические, химические и физические методы исследования (метод УФ-спектроскопии, метод твердофазной ЯМР 13С спектроскопии, потенциометрии), а также теоретические методы квантовохимического расчета.
Основные результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично.
Научная новизна
Впервые научно обоснована возможность получения теплоизоляционных плитных материалов из отходов растительного происхождения, модифицированных методом ВАГ.
Впервые химическими и физико-химическими методами изучены особенности химических превращений компонентов коры сосны, соломы пшеницы и древесины осины в процессе ВАГ и последующего горячего прессования.
Разработаны условия получения теплоизоляционных материалов на основе отходов растительного происхождения без использования синтетических связующих веществ.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны условия изготовления волокнистой массы из коры сосны и соломы пшеницы методом ВАГ, а также условия ее прессования. По полученным результатам предложена принципиальная технологическая схема производства теплоизоляционных плитных материалов из отходов растительного происхождения. Предложенная технологическая схема может быть реализована на действующих предприятиях по производству древесностружечных и древесноволокнистых материалов.
Результаты работы апробированы в условиях производства ООО «Алтай-Форест» (с. Ларичиха, Алтайский край), что подтверждено актами внедрения.
Положения, выносимые на защиту. В рамках специальности 05.21.03 – Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины (п. 14 – Химия и технология древесноволокнистых, древесностружечных плит и пластиков, модификация древесины) на защиту выносится:
- обоснование выбора условий изготовления волокнистой массы методом ВАГ из отходов растительного происхождения;
- обоснование выбора условий изготовления теплоизоляционных плитных материалов методом горячего прессования волокнистой массы на основе модифицированных методом ВАГ отходов растительного происхождения;
- особенности поведения компонентов коры сосны и соломы пшеницы в процессе их модифицирования методом ВАГ и горячего прессования, в сравнении с поведением компонентов древесины осины при аналогичной обработке;
- принципиальная технологическая схема получения теплоизоляционных плитных материалов на основе модифицированных методом ВАГ отходов растительного происхождения.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на всероссийских научных конференциях: «Наука и молодежь» (Барнаул, 2009-2012 г.), «Лесной и химический комплексы: проблемы и решения» (Красноярск, 2009 г.), международной конференции молодых ученых студентов аспирантов «5-е Кирпичниковские чтения» (Казань 2009).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе: статей в рецензируемых журналах 7, тезисов докладов 8.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из пяти глав, выводов, списка литературы из 138-и наименований, четырех приложений. Работа изложена на 146 с. машинописного текста, включает 47 рисунков, 19 таблиц.
