Исследование технологического режима модифицирования древесины полимерным составом с углеродным наполнителем

Исследуемая технология модифицирования древесины полимерным составом с углеродным наполнителем позволяет повысить качество выпускаемой продукции и увеличить прочностные свойства деревянных конструкций. Для модификации древесины использовался полимерный состав, включающий смолу – диметакриловый полиэфир, отвердитель – перекись метилэтилкетона, ускоритель – октоат кобальта, наноструктурную добавку – нанотрубки «Таунит- М», поверхностно-активное вещество. Технология модифицирования деревянных конструкций заключается в нагнетании полимерной композиции с углеродным наполнителем под избыточным давлением импульсного воздействия. Экспериментально установлен режим модификации древесины полимерным составом (10-5-10-5-10 мин): в течение 10 мин образец подвергается нагнетанию полимерной композицией, затем образец «отдыхал» 5 мин, далее повторялось нагнетание полимерного состав в течение 10 мин. Для производства работ по модификации древесины применялась мобильная установка, включающая емкость, компрессор, тележку, электронный блок управления, датчик давления, армированный шланг, коннекторы. Вакуумно-роторный насос для модификации древесины предназначен для создания и поддержания остаточного давления при модификации древесины методом избыточного давления. Была предложена и обоснована схема зондирования и топографии отверстий для нагнетания полимерного состава. Исходя из способности поглощения древесины полимерного состава опытным путем был определен шаг инъекторов 200 мм. По результатам проведенной микроскопии установлено планомерное внедрение полимерного состава в структуру древесины, при этом плотность модифицированной древесины увеличилась на 34%. Для оценки прочностных свойств модифицированной древесины были выполнены испытания стандартных образцов, отобранных из конструкции, на сжатие. Результаты испытаний показали увеличение предела прочности модифицированной древесины по сравнению с обычной древесиной на 39,69% и уменьшение деформативности на 7,7%.

1. Рощина С.И., Лукина А.В., Сергеев М.С. [и др.]. Восстановление деревянных конструкций импрегнированием полимерной композицией на примере промышленных зданий легкой и текстильной промышленности // ИВУЗ. Технология текстильной промышленности. 2016. № 5(365). С. 76–80.

2. Чибрикин Д.А., Лукин М.В., Лукина А.В., Тюрикова Т.В., Рощина С.И. Численное исследование напряженно-деформированного состояния модифицированной деревянной балки // ИВУЗ. Лесной журнал. 2022. № 3(387). С. 167–178.

3. Шамаев А.В., Попова Н.И., Берзиньш Г.В. Химические изменения древесины при модифицировании ее мочевиной // Химия древесины. 1976. № 4. С. 34–38.

4. Шамаев В.А. Проблемы изготовления модифицированной древесины // ИВУЗ. Лесной журнал. 2005. № 6. С. 88–91.

5. Шамаев В.А., Медведев И.Н. К вопросу модифицирования древесины для производства столбов ЛЭП // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2. № 2-1(7-1). С. 192–197.

6. Шамаев В.А., Шакирова О.И., Куницкая О.А. Производство модифицированной древесины // Леспроминформ. 2018. № 5(135). С. 92–97.

7. Búryová D., Sedlák P. Life Cycle Assessment of Coated and Thermally Modified Wood Façades // Coatings. 2021.

8. Godinho D., Araújo S.d.O., Quilhó T., Diamantino T., Gominho J. Thermally Modified Wood Exposed to Different Weathering Conditions // Forests. 2021.

9. Haiyan Yin, Rebecka Ringman, Maziar Sedighi Moghaddam, Mikko Tuominen, Andra Dėdinaitė, Magnus Wålinder, Agne Swerin, Stig Bardage. Susceptibility of surface-modified superhydrophobic wood and acetylated wood to mold and blue stain fungi // Progress in Organic Coatings. 2023. No. 182.

10. Iždinský J., Vidholdová Z., Reinprecht L. Particleboards from Recycled Thermally Modified Wood // Forests. 2021.

11. Jambreković B., Govorčin Bajsić E., Španić N., Sedlar T., Sinković T. Viscoelastic and Thermal Properties of Styrene Modified Fir Wood // Polymers. 2022.

12. Lisyatnikov M.S, Lukina A.V., Chibrikin D.A., Labudin B.V. The Strength of Wood-Reinforced Polymer Composites in Tension at an Angle to the Fibers // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 182. P. 523–533.

13. Nagraik P., Shukla S.R., Kelkar B.U., Paul B.N. Wood modification with nanoparticles fortified polymeric resins for producing nano-wood composites: a review // Journal of the Indian Academy of Wood Science. 2023. № 20(1). C. 1–11

14. Rimshin V.I., Labudin B.V., Melekhov V.I. [et al.]. Improvement of strength and stiffness of components of main struts with foundation in wooden frame buildings // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13, no. 11. C. 3851–3856.

15. Spear M.J., Curling S.F., Dimitriou A., Ormondroyd G.A. Review of Functional Treatments for Modified Wood // Coatings. 2021.

16. Van Blokland J., Adamopoulos S. Electrical resistance characteristics of thermally modified wood // Eur. J. Wood Prod. 2022. No. 80. С. 749–752.

17. Waßmann O., Ahmed S.IU. Slippery Wood: Low Friction and Low Wear of Modified Beech Wood // Tribol. 2020.

18. Zelinka S.L., Passarini L., Matt F.J., Kirker G.T. Corrosiveness of Thermally Modified Wood // Forests. 2020.

19. Zuo Y., Feng J., Soyol-Erdene T.-O., Zhang Y., Tang W. Recent advances in wood-derived monolithic carbon materials: Synthesis approaches, modification methods and environmental applications // Chemical Engineering Journal. 2023.