авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Улучшение физико-механических свойств фанеры на основе модифицированных нафтолами карбамидоформальдегидных смол

-- [ Страница 2 ] --

Согласно результатов, представленных в табл.1, можно сделать вывод что введение нафтолов в смолу приводит к снижению кислотности клеевых композиций. Пониженное значение кислотности объясняется повышенной реакционной способностью модификаторов, вводимых в смолу,

При введении нафтолов вязкость клеевых композиций повышается за счет увеличения концентрации полученных композиций. На рис. 2 представлена зависимость начальной вязкости композиций от количества добавляемых модификаторов.

 Зависимость начальной вязкости-7Рис. 2 — Зависимость начальной вязкости клеевых композиций от количества добавляемого модификатора

Согласно результатов графических зависимостей (рис.2) стабильность вязкости клеевых композиций сохраняется при введении - и -нафтолов в количестве, не превышающем 6-7 %. Дальнейшее увеличение приводит к заметному повышению вязкости. Очевидно, это связано с большей интенсивностью процесса реакции поликонденсации, что хорошо согласуется с результатами исследований, приведенных в виде графических зависимостей на рис.3.

Рис.3 – Зависимость концентрации композиций от количества вводимых модификаторов

На рис.4 приведены результаты исследований влияния количества вводимых модификаторов на токсичность полученных модифицированных смол, характеризующаяся содержанием свободного формальдегида в 100 г смолы.

  Содержание свободного-8

Рис. 4 – Содержание свободного формальдегида в модифицированных смолах

При введении до 7 мас.ч. -нафтола наблюдается значительное снижение содержания массовой доли свободного формальдегида, а именно в 4-6 раз по сравнению с исходной КФС (0,175%).При введении от 5 и более мас.ч. -нафтола также происходит снижение массовой доли свободного формальдегида в 2-4 раза по сравнению с исходной КФС.

Согласно результатов, представленных в виде графических зависимостей на рис.5, введение модификаторов до 5-7% приводит к заметному снижению продолжительности желатинизации. Очевидно, это связано с повышением реакционной способности вводимых модификаторов за счет сшивки с макромолекулой смолы. Дальнейшее увеличение количества вводимых нафтолов в КФС не оказывает изменения на продолжительность желатинизации.

 Рис. 5– Зависимость продолжительности-9

Рис. 5– Зависимость продолжительности желатинизации () в модифицированных КФ-олигомерах от количества вводимых нафтолов (q):

-нафтол -нафтол

Для оценки влияния физико-химических свойств клеевых композиций на их адгезионные свойства были проведены исследования влияния количества вводимых модификаторов на поверхностное натяжение и смачивающую способность. Зависимость краевого угла смачивания от количества вводимых модификаторов в КФС представлена на рис.6.

  Зависимость краевого угла-10

Рис.6 – Зависимость краевого угла смачивания на подложке ДВП от количества вводимых модификаторов

Согласно представленным результатам можно сделать вывод, что при введении нафтолов в КФС до 7 мас.ч. наблюдается улучшение смачивающей способности, что хорошо согласуется с результатами исследований вязкости композиций. Дальнейшее увеличение количества вводимых модификаторов приводит к повышению вязкости композиций и ухудшению смачивающей способности и увеличению поверхностного натяжения. Результаты исследований влияния вводимых - и -нафтолов на поверхностное натяжение смол представлено в виде графических зависимостей на рис.7.

 Зависимость поверхностного-11Рис.7 – Зависимость поверхностного натяжения клеевых композиций от количества вводимых модификаторов

Используя полученные результаты экспериментов по уравнению Дюпре-Юнга определена вероятная (теоретическая) работа адгезии (табл.2). Анализ приведенных результатов клеев позволяет сделать заключение, что максимальные значения расчетной работы адгезии, представленные в табл.2 наблюдаются при введении от 1 до 7 мас.ч. нафтолов в клеевые композиции. Полученные значения расчетной работы адгезии позволяют прогнозировать прочность клеевых соединений готовой продукции.

Количество модификато-ра, мас.ч. Поверхностное натяжение, мДж/м2 Краевой угол смачивания, /cos Работа адгезии, мДж/м2
КФС+-нафтол КФС+- нафтол КФС+-нафтол КФС+- нафтол КФС+-нафтол КФС+- нафтол
0 86,2 86,2 0,297 0,297 111,80 111,8
1 79,0 84,9 0,60 0,468 126,40 124,63
3 71,7 82,4 0,771 0,536 126,98 126,57
5 72,2 79,1 0,79 0,536 129,4 121,50
7 75,7 78,5 0,827 0,536 138,30 120,58
9 73,8 78,1 0,637 0,454 120,81 113,56
11 75,4 79,5 0,673 0,468 126,14 116,71

Таблица 2 – Результаты расчетов теоретической работы адгезии модифицированных смол

В пятой главе приведены результаты исследований влияния параметров режима склеивания фанеры модифицированными клеевыми композициями. Получены математические модели, адекватно описывающие влияние исследуемых технологических факторов на процесс склеивания фанеры и обеспечивающие возможность прогнозирования прочности и токсичности готовой продукции.

Склеивание фанеры форматом0,4 м х 0,4 м осуществлялось в лабора-торном прессе марки ОКС 1671М по следующим технологическим параметрам: влажность соснового шпона – 6±2%; расход клея – 120 г/м2; толщина фанеры - 12 мм; слойность пакета 5; время сборки пакета и выдержки перед склеиванием – 10 мин; склеивание в одном промежутке пресса - по 1 листу; давление склеивания - 1,4 МПа; продолжительность склеивания - 5,5 мин; выдержка после склеивания - не менее 24 ч.

Прочность клееной фанеры оценивалась пределом прочности при скалывании по клеевому слою согласно ГОСТ 3916.2-96.

Учитывая предположение о том, что введение - и -нафтолов в КФС будет способствовать повышению водостойкости клеевых соединений, определись показатели прочности и токсичности для водостойкой фанеры (на примере фанеры на фенолоформальдегидных клеях): предел прочности при скалывании фанеры по клеевому слою после кипячения ее в течение 1 часа=1,0 МПа; предел прочности фанеры при статическом изгибе – 35 МПа; токсичность фанеры, соответствующая классу эмиссии Е1 – 8 мг/100 г. а.с.п..

Согласно представленным графическим зависимостям на рис. 8 влияния количества вводимых модификаторов на предел прочности фанеры можно сделать вывод, что максимальные прочностные показатели наблюдаются при введении от 4 до 7 мас.

ч. нафтолов в качестве модификаторов КФС. Дальнейшее увеличение содержания количества добавляемых модификаторов приводит к незначительному снижению прочности фанеры, очевидно, в результате ухудшения смачивающей способности композиций и, как следствие, слабого адгезионного взаимодействия подложки и адгезива. Установлено, что введение - и -нафтолов в КФС повышает водостойкость клееной фанеры: максимальные прочностные показатели клееной фанеры наблюдаются при введении от 4 до 7 мас.ч. нафтолов в клеевую композицию, таким образом, при данном количестве вводимых модификаторов в КФ-олигомер полученная фанера обладает повышенной водостойкостью, т.к. ее прочность при скалывании после кипячения в течение 1 часа составляет более 1 МПа, равном 1,07-1,12 МПа, что соответствует требованиям ГОСТ на фанеру марки ФСФ.

t=120°C
P=1,4МПа
=5,5мин норма по ГОСТ 3916.2-96 для фанеры марки ФСФ

Рис. 8 Зависимость предела прочности при скалывании по клеевому слою фанеры от количества вводимых модификаторов

Для оценки влияния переменных факторов исследований на выходные параметры (параметры качества фанеры) разработаны регрессионные модели, обеспечивающие возможность управления технологическими параметрами склеивания с целью прогнозирования прочностных и экологических показателей фанеры.

Постоянные и переменные факторы экспериментов выбраны исходя из реальных условий производства

фанеры и задач, поставленных в данной работе, и представлены в табл. 3.

В таблице 3 представлены варьируемые факторы в натуральном и кодовом обозначении, их уровни и интервалы варьирования при применении в качестве модификаторов КФС - и -нафтолов. В качестве выходных величин приняты прочность при скалывании по клеевому слою, при статистическом изгибе, содержание свободного формальдегида.

В результате обработки экспериментальных данных и после оценки значимости коэффициентов регрессии уравнения функций отклика имеют следующий вид:

1)-для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при скалывании по клеевому шву:

а) - при применении в качестве модификатора -нафтола

(1)

Таблица 3 - Переменные факторы и уровни их варьирования

б) - при применении в качестве модификатора -нафтола

Наименование фактора Кодовое обозначе-ние Нижний уровень Основной уровень Верхний уровень Интер-вал варьиро- вания
Массовая доля -нафтола,мас.ч. 4 5,5 7 1,5
-нафтола, мас.ч 4 5 6 1
Продолжительность цикла прессования, ,мин 4,5 5,5 6,5 1,0
Температура прес-сования, °С 105 115 125 10

(2)

2)-для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при статическом изгибе:

а)-при применении в качестве модификатора -нафтола

(3)

б)-при применении в качестве модификатора -нафтола

(4)

3)-математическое описание токсичности (содержания свободного формальдегида) клееной фанеры от варьируемых технологических факторов:

а) - при применении в качестве модификатора -нафтола

(5)

б)-при применении в качестве модификатора -нафтола

(6)

В результате проведенных исследований установлено, что выход-ные величины существенно зависят от всех управляемых факторов. Это адекватно описывается уравнениями регрессии в виде полинома второй степени. Для наглядности результаты представлены на рис.9 в виде выборочных поверхностей отклика, которые позволяют охарактеризовать влияние технологических факторов и количество добавляемого -нафтола в клеевую композицию на предел прочности при скалывании по клеевому слою клееной фанеры после кипячения ее в течение 1 часа.


а) б)

Рис. 9 – Зависимость предела прочности при скалывании по клеевому слою фанеры после кипячения ее в течение 1 часа от количества вводимого модификатора и продолжительности прессования (а); от количества вводимого модификатора и температуры прессования (б);

При проведении поликритериальной оптимизации полученных математических моделей по методу прямого поиска с целью получения низкотоксичной клееной фанеры с повышенными качественными показателями и с учетом технологии ее изготовления получены оптимальные параметры склеивания фанеры повышенной водостойкости.

Использование предлагаемых оптимальных режимов рецептуры клеев обеспечит получение низкотоксичной клееной фанеры повышенной водостойкости.

В шестой главе произведен расчет технико-экономических показателей эффективности технологии производства низкотоксичной фанеры повышенной водостойкости на модифицированных нафтолами карбамидоформальдегидных смолах. Ожидаемый годовой экономический эффект на фанерном производстве ООО «ИлимБратскДОК» по производству низкотоксичной фанеры марки ФК повышенной водостойкости с годовым объемом производства 100 тыс. м3/год составит не менее 12,81 млн. руб./год

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность и целесообразность применения соединений нафталинового ряда – - и -нафтолов в качестве модификаторов карбамидоформальдегидных смол в составе клеевой композиции с массовой долей 4-7 % для получения низкотоксичной фанеры повышенной водостойкости.

2. Установлено, что по химическим свойствам нафтолы сходны с фенолами, но обладают большей реакционной способностью;что связано с особыми свойствами двойной связи соединений нафталинового ряда, более короткой (менее насыщенной), чем любая из связей в бензольном кольце.

4 Доказано, что нафтолы обладают способностью сорбции формальдегида из карбамидоформальдегидных олигомеров за счет сокращения количества метилольных групп в смоле, поэтому использование модифицированных нафтолами КФС позволит в значительной степени снизить токсичность исходных и, как следствие, получить низкотоксичную клееную древесную продукцию на основе применения полученных клеевых композиций

5.Разработаны математические модели, адекватно описывающие влияние исследуемых технологических факторов на процесс склеивания фанеры и обеспечивающие возможность прогнозирования прочности и токсичности готовой продукции.

6. Определены оптимальные параметры склеивания фанеры марки ФК повышенной водостойкости толщиной 12 мм:

а)-при применении в качестве модификатора КФС -нафтола

количество модификатора – 7 мас.ч.; продолжительность прессования – 5,5 минут; температура прессования - 105°С; давление прессования – 1,4 МПа

б)-при применении в качестве модификатора КФС -нафтола

количество модификатора – 6 мас.ч.; продолжительность прессования – 5,5 минут; температура прессования - 115°С; давление прессования – 1,4 МПа

7. Ожидаемый годовой экономический эффект на фанерном производстве ООО «ИлимБратскДОК» по производству низкотоксичной фанеры повышенной водостойкости марки ФК на модифицированном карбамидном связующем составит при объеме производства в 100 тыс. м3 не менее 12,81 млн. руб./год

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК

  1. Денисов С.В., Плотников Н.П. Оптимизация технологических режимов склеивания фанеры модифицированными клеевыми композициями. Вестник Красноярского Государственного аграрного университета КрасГАУ. Выпуск 5.- Красноярск, 2010.- с.143-148
  2. Симикова А.А., Плотников Н.П. Снижение токсичности карбамидоформальдегидных смол. Вестник КрасГАУ. Выпуск 6.- Красноярск, 2010.- с.155-158

В прочих изданиях

  1. Денисов С.В., Плотников Н.П. Склеивание фанеры низкотоксичными клеями. Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири: материалы VII Всероссийской научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2008. – с 64-65
  2. Плотников Н.П. Анализ физико-химических свойств - и -нафтолов и фенолов. Молодой ученый. Ежемесячный научный журнал. № 4. – Чита, 2009. – с. 40-45.
  3. Денисов С.В., Плотников Н.П. Влияние модифицирования нафтолом на физико-механические свойства карбамидоформальдегидной смолы. Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири: материалы VIII (XXX) Всероссийской научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – с 69-70
  4. Плотников Н.П. Получение клееной фанеры на основе применения модифицированной карбамидоформальдегидной смолы. Леса России в XXI веке. Материалы четвертой международной научно-практической интернет-конференции. Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М.Кирова.- Санкт-Петербург, 2010.- с.13-16
  5. Плотников Н.П. Склеивание хвойной фанеры модифицированными клеевыми композициями. Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010. Материалы международной научно-практической интернет-конференции. Том 23.- Одесса, 2010. – с.69-72
  6. Симикова А.А., Плотников Н.П. Исследование реологических характеристик модифицированных клеевых композиций. Труды Братского Государственного университета. Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири. Том 2 – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2010. – с.289-293
  7. Денисов С.В., Плотников Н.П. Склеивание фанеры на основе применения модифицированных смол. Труды Братского Государственного университета. Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири. Том 2 – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2010. – с.298-303.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.