Сравнительное исследование термостабильности древесины, обработанной золь-гель композицией на основе лигнина

Использование композиций на основе технических лигнинов и кремниевых минеральных композиций на основе НФК для получения огнезащитных материалов для обработки деревянных конструкций является перспективным направлением в развитии «зеленых» технологий. Основной механизм действия композиций на основе лигнина заключается в процессе коксообразования на поверхности древесины за счет реакций твердофазного ингибирования целлюлозной матрицы. Минеральная составляющая этих композиций имеет тенденцию к стеклованию при высыхании, что изменяет специфику защитного действия новых материалов в процессе высокотемпературной деструкции древесины и целлюлозы, входящей в ее состав. Таким образом, целью работы является исследование термостабильности древесины, обработанной композициями, полученными в результате модификации лигнина с минеральными веществами путем реализации способа золь-гель технологии. В работе определена принципиальная возможность расширении спектра областей применения гибридных продуктов нового поколения, обладающих специфической организацией пространственной структуры в технологии подготовки пожароустойчивой древесины. Огнезащита проявляется за счет установления химической связи с матрицей древесины, которая тесно взаимодействует с лигнином, координационно связанным с алюмокремниевой составляющей композиции. Все исследованные композиции обеспечивают I группу огнезащитной эффективности с потерей массы менее 9% при испытании. По результатам термического анализа всех исследованных образцов установлено, что обработанные золь-гель композицией образцы древесины ведут себя примерно идентично в диапазоне температур от 100 до 300 С. При дальнейшем увеличении температуры отмечается меньшее снижение остаточной массы в сравнении с необработанной древесиной, где происходит более активное разложением гемицеллюлоз и целлюлозы, входящих в состав древесины, что свидетельствует об огнезащитных свойствах новых композиций.

1. Анохин Е.А., Полищук Е.Ю., Сивенков А.Б. Применение огнезащитных пропиточных композиций для снижения пожарной опасности деревянных конструкций с различными сроками эксплуатации // Пожаровзрывобезопасность. 2017. Т. 26, №2. С. 22–35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.02.22-35.

2. Голубев Е.К., Дягилева А.Б., Смирнова А.И. Методы модификации древесины с применением химических средств защиты // Norwegian Journal of Development of the International Science. 2020. No. 43-1. P. 3–6.

3. Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Анискина А.А. Термический анализ древесины основанных лесообразующих пород средней Сибири // Сибирский лесной журнал. 2015. № 6. С. 17–30. DOI: 10.15372/SJFS20150602.

4. Присмакова А.Е., Дягилева А.Б., Смирнова А.И. Реологические свойства сульфатного лигнина, модифицированного золь-гель методом // ИВУЗ. Лесной журнал. 2018. № 3 (363). С. 137–148. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.3.137.

5. Сапегина А.Г., Иванова Т.Г., Марьева Е.А. Лигнины в качестве ингредиентов эпоксидных композиционных материалов // Современные наукоемкие технологии. 2017. № 5. С. 63–67.

6. Сивенков А.Б., Серков Б.Б., Асеева Р.М. и др. Огнезащитные покрытия на основе полисахаридов. Ч. 1. Исследование горючести и воспламеняемости // Пожаровзрывобезопасность. 2002. № 1. С. 39–44.

7. Смирнова А.И., Дягилева А.Б. Влияние различных реагентов на модификацию поверхности древесины // Chronos. 2020. No. 5 (43). P. 50–52.

8. Смирнова А.И., Дягилева А.Б., Присмакова А.Е. Технология получения низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91, № 11. С. 1633–1641. DOI: 10.1134/S0044461818110142.

9. Способ модификации лигнина путем золь-гель синтеза с минеральными компонентами / Дягилева А.Б., Смирнова А.И., Присмакова А.Е., Дягилева Д.В. Дата публ. 14.09.2017. Бюл. 26.

10. Тютькова Е.А., Шапченкова О.А., Лоскутова С.Р. Термический анализ древесины лиственницы // Химия растительного сырья. 2017. № 2. С. 89–100. DOI: 10.14258/jcprm.2017021389.

11. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М.: МГУ, 1996. 680 с.

12. Хвиюзов С.С., Боголицын К.Г., Гусакова М.А., Зубов И.Н. Оценка содержания лигнина в древесине методом ИК Фурье-спектроскопии // Фундаментальные исследования. 2015. № 9-1. С. 87–90.

13. Хитрин К.С., Фукс С.Л., Хитрин С.В. и др. Направления и методы утилизации лигнинов // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2011. Т. LV, № 1. С. 38–44.

14. Teresa Sebio-Punal Salvador Naya, Jorge Lopez Beceiro. Thermogravimetric analysis of wood, holocellulose, and lignin from five wood species // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2012. No. 109 (3). P. 1163–1167.