Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время пристальное внимание уделяется охране окружающей среды. Актуальна проблема снижения токсичности древесных композиционных материалов (ДКМ) на основе карбамидоформальдегидных смол (КФС) в связи с сертификацией безопасности и качества продукции, усилением конкуренции среди производителей как смол, так и материалов на их основе, в том числе древесностружечных плит (ДСтП). Созданные в последние годы связующие позволяют получить ДКМ класса эмиссии формальдегида Е1, при этом содержание формальдегида в них, как правило, близко к верхней границе класса (10 мг/100 габс. сух. плиты).
Так как главной причиной токсичности является выделение формальдегида, представляет интерес использование КФС с низким содержанием свободного формальдегида. Однако такие смолы имеют ограниченный срок хранения, низкую реакционную способность, вследствие чего необходимо увеличивать количество отвердителя и продолжительность прессования.
Эффективным способом снижения выделения свободного формальдегида является использование в синтезе карбамидных олигомеров наряду с формальдегидом других менее токсичных альдегидов. Значительный интерес представляет глиоксаль, как менее токсичный и реак-ционоспособный из наиболее близких по свойствам заменителей формальдегида.
Из литературы известно, что продукты конденсации карбамида, формальдегида и глиоксаля обладают низким выделением формальдегида и хорошей стойкостью при хранении. Сведения о получении КФС с клеящими свойствами для производства ДСтП в литературе отсутствуют.
Работа выполнена по Федеральной целевой научно-технической программе "Исследование и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения" по разделу 06 подпрограммы "Комплексное использование древесного сырья", проекту 05.01., заданию 003 "Разработка гибких технологических процессов и оборудования для производства экологически чистых плитных материалов различного функционального назначения".
Цель и задачи работы. Целью работы является научное обоснование и разработка способов снижения выделения свободного формальдегида из ДСтП при использовании малотоксичных карбамидоформальдегидных олигомеров (КФО), полученных совместной конденсацией карбамида и с частичной заменой формальдегида на глиоксаль, а также совместной конденсацией формальдегида и с частичной заменой карбамида на производные глиоксаля.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- исследовать свойства КФО, полученных совместной конденсаци
ей карбамида, формальдегида, глиоксаля или его производных;
- исследовать влияние вновь синтезированных КФО, на стабиль-
ность их при хранении;
исследовать возможность применения глиоксаля и продуктов его взаимодействия с карбамидом в процессе синтеза КФО для получения малотоксичных ДСтП;
разработать способ и технологию получения малотоксичной КФС с улучшенными эксплуатационными свойствами с использованием модификаторов глиоксаля и гликольурила для изготовления ДСтП класса Е1.Е0.
Научная новизна работы. Впервые научно обосновано применение глиоксаля и его производных для получения малотоксичных КФО с целью изготовления экологически чистых ДСтП, относящихся к классу эмиссии формальдегида Е1, ЕО. Впервые проведено систематическое исследование влияния частичной замены формальдегида на глиоксаль при разных мольных соотношениях по отношению к карбамиду в процессе синтеза олигомеров методами ИК-спектроскопии, жидкостной хроматографии и ЯМР 1Н и др., на свойства КФС и ДСтП, получаемых на их основе.
Впервые проведено систематическое исследование КФО, полученных путем частичной замены карбамида на производные глиоксаля. Установлено, что наиболее целесообразно для получения плит применять смолы, синтезированные с частичной заменой карбамида на гликольу-рил.
Разработан регламент получения гликольурила. Разработан способ и технология получения малотоксичной карбамидоформальдегидной смолы марки КФГ-1, рекомендованной для изготовления экологически чистых ДСтП. Способ получения КФГ-1, модифицированной гликольури-лом, защищен патентом РФ №2156778, зарегистрированным в Государственном реестре изобретений 27.09.2000 г.
Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработана технология получения новых КФО путем совместной конденсации карбамида, формальдегида и гликольурила. Разработана техническая документация на производство малотоксичной смолы КФГ-1 и успешно проведена опытно-промышленная апробация технологии ее получения на ОАО «НИИПМ» (г. Нижний Тагил).
Основные положения, выносимые на защиту:
- научное обоснование применения глиоксаля и гликольурила для
получения малотоксичных КФО и ДСтП на их основе с низким выделени
ем свободного формальдегида;
- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение
новой технологии получения малотоксичной смолы, модифицированной
гликольурилом, применяемой для изготовления ДСтП.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на IX международной конференции молодых ученых «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» в г. Казани (1998 г.), на VIII Всероссийской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» в г. Екатеринбурге (1998 г.), на международной научно-технической конферен-
5 ции «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» в г. Екатеринбурге (1999 г.), втором научно-практическом семинаре «Древесные плиты: теория и практика» в г. Санкт-Петербурге (1999).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, получен патент Российской Федерации.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений, содержит 18 таблиц и 16 рисунков. Библиография включает 128 наименований отечественной и зарубежной литературы; приложения на 18страницах.'