Инновационные методы исследований клеевых соединений

Для анализа поверхностных явлений при формировании клеевых соединений, взаимного расположения пор на подложке древесины и глубины проникновения жидкого клея в древесину используют электронно- микроскопические методы, атомно-силовую и сканирующую туннельную микроскопию, позволяющие оценить влияние факторов, характеризующих взаимодействие между молекулами жидкого клея и пористой поверхностью древесины. Эффективным способом повышения качества клееной фанеры, отвечающей требованиям потребителя, является модифицирование ее связующего, т. е. целенаправленное изменение физико-химических свойств, технологических и эксплуатационных показателей, а нередко придание особых специфических свойств синтетическим смолам. Использование электронно- микроскопических методов, атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии позволит комплексно подходить к исследованиям клеевых соединений в целом, а в частности к описанию процессов, возникающих на этапе формирования и разрушения клеевого соединения. Характер SEM-изображений свидетельствует о взаимодействии жидких модифицированных отходами целлюлозного производства клеев с древесиной, глубина проникновения клея 20–30 мкм, что согласуется с общими представлениями молекулярно- адсорбционной теории жидких полимеров во взаимодействии с древесиной. За счет эффекта консолидации, практическое применение теории фракталов в производстве клееных материалов, в частности фанеры, может состоять в следующем: объясняется увеличение прочностных характеристик фанеры на основе модифицированных карбамидо- и фенолоформальдегидных клеев. Адсорбционная способность пористых тел (в частности древесины) по отношению к молекулам разного размера (свободный формальдегид, вода) будет определяться фрактальной размерностью пор, за счет молекулярно-ситового эффекта шунгиты, как представитель широкой группы цеолитов, поглощают свободный формальдегид карбамидоформальдегидного олигомера, тем самым снижая его содержание в готовой продукции. Рассматривая макроструктуру клеевого соединения, можно видеть, что в замершем состоянии на клеевой слой, образованный без нагрева, действуют лишь дополнительные напряжения сжатия от полостей клеток, заполненных водой, в то время как в клеевых соединениях, образованных при нагревании, зона клей–древесина, включающая в себя также полости клеток, ослаблена дополнительным давлением, создаваемым в них.

1. Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Формирование низкотоксичных клееных древесных материалов : монография. СПб.: Химиздат, 2014. 148 с.

2. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015. 132 с.

3. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Изд-во Институт компьютерных исследований, 2002. 656 с.

4. Русаков Д.С., Чубинский А.Н., Варанкина Г.С. Совершенствование технологии склеивания древесных материалов модифицированными клеями. СПб.: СПбГЛТУ, 2019. 127 с.

5. Русаков Д.С., Bаранкина Г.С., Чубинский А.Н., Степанищева М.В. Влияние строения и структуры древесины различных пород на расход клея при производстве фанеры // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 4 (44). С. 112-117.

6. Соколова Е.Г. Совершенствование эксплуатационных свойств и технологии фанеры повышенной водостойкости, изготовленной с применением меламинокарбамидоформальдегидных смол // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2017. Вып. 221. С. 282–293.

7. Соколова Е.Г. Модификация фенолоформальдегидной смолы меламинокарбамидоформальдегидной смолой для склеивания фанеры // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 2 (38). С. 111–115.

8. Уголев Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 351 с.

9. Федяев А.А., Чубинский А.Н. Исследование прочности склеивания хвойных пиломатериалов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 225. С. 202–212.

10. Чубинский А.Н. Формирование клеевых соединений древесины. СПб.: СПбГУ, 1992. 164 с.

11. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Варанкина Г.С., Федяев А.А., Чубинский М.А., Швец В.Л., Чаузов К.В. Физические методы испытаний древесины. СПб., 2015. 125 с.

12. Rusakov D.S. Varankina G.S., Chubinskii A.N. Modification of phenol- and carbamide-formaldehyde resins by cellulose by-products // Polymer Science. Series D. 2018. Т. 11. No. 1. P. 33–38.

13. Selbo M.L. Adhesive bonding of wood // U. S. Dep. Agr., Tech. Bull. 1975. No. 1512. 124 p.

14. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquerol J., Siemieniewska T. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984) // Pure Appl. Chem.1985. Vol. 57, no. 4. P. 603–619.

15. Stoeckli H.F., Kraehenbuehl F. The external surface of microporous carbons, derived from ad-sorption and immersion studies // Carbon. 1984. Vol. 22, N 3. P. 297-299.

16. Ugolev B.N. Wood as a natural smart material. Wood Science and Technology. Journal of the International Academy of Wood Science, 2014, Vol. 48, no. 3. P. 553–568. DOI 10.1007/s00226-013-0611-2.

17. Ustinov E.A., Fenelonov V.B., Yakovlev V.A., Eletskii P.I. Characterization of the porous structure of carbon materials by means of density functional theory // Kinet. Catal. 2007. Vol. 48, no. 4. P. 589–598.

18. Walton K.S., Snurr R.Q. Applicability of the BET method for determining surface areas of mi-croporous metal−organic frameworks. // J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129, no. 27. P. 8552–8556.