Модификация отвердителя карбамидоформальдегидных смол с низким мольным соотношением формальдегида к карбамиду

Для снижения токсичности древесностружечных плит применяют карбамидоформальдегидные смолы с низким мольным соотношением формальдегида и карбамида – 1,0 и менее. Плиты на основе этих смол имеют пониженную прочность и водостойкость и увеличенное время прессования. Указанные недостатки объясняются особенностями новых смол. В молекулах олигомера формальдегид соединятся с карбамидом преимущественно метиленовыми связями и содержится малое количество гидроксиметильных групп, необходимых для отверждения смолы. Так как в смоле мало свободного формальдегида, – 0,05…0,10%, отвердитель вынужден вступать в реакцию с гидроксиметильными группами. Молекулы олигомера без гидроксиметильных групп становятся неустойчивыми в водной среде и выпадают в осадок. Олигомер, нерастворимый в воде, значительно замедляет процесс отверждения КФС. Кроме того, он не участвует в образовании пространственно-сшитого полимера и клеевых связей. Новые смолы содержат много несвязанного карбамида. Водный раствор карбамида имеет слабо щелочной характер и нейтрализует часть отвердителя. Для устранения этих недостатков предлагается использовать добавку формальдегида в виде его водного раствора – формалина. Он должен защитить гидроксиметильные группы и увеличить количество образующейся кислоты. Время отверждения промышленной смолы с соотношением формальдегида и карбамида 0,85:1,0 при содержании модификатора 1,0% сокращается с 63,2 до 38,0 с, или на 39,9%. Древесностружечные плиты на этой смоле с 1,0% формальдегида в отвердителе имеют повышенную прочность и водостойкость по сравнению с плитами без добавки. Содержание формальдегида остаётся на одном уровне – 5,68 против 5,70 мг/100 г. Прочность при растяжении перпендикулярно пласти плиты повышается на 30%. Это объясняется ускорением прогрева внутреннего слоя плиты, который осуществляется в результате массопереноса пара и газов. В водных растворах кислот свободный карбамид неустойчив и начинает разлагаться при нагревании выше 50 С на аммиак и двуокись углерода. При условии увеличения содержания в связующем кислоты этот процесс ускоряется. При прессовании плит при температуре 210…220 С водяной пар нагревается максимум до 130 С, а газы – до температуры прессования. Причём пар продвигается внутрь ковра плиты ступенчато, конденсируясь на холодной стружке. Прогрев газами более эффективен. Неизменность показателя токсичности плит объясняется тем, что остатки свободного формальдегида связываются в уротропин аммиаком, образующимся из карбамида. Разработана рецептура и технология синтеза инновационной карбамидоформальдегидной смолы с мольным соотношением формальдегида к карбамиду 0,9:1,0. Плиты на этой смоле с 1% формальдегида в отвердителе имеют содержание формальдегида 3,7 мг/100 г. Это отвечает требованиям класса эмиссии Е0,5.

1. Беляев А.Ю. Усреднение в задачах теории фильтрации. М.: Наука, 2004. 200 с.

2. Васильев В.В. Актуальные технологические проблемы производства синтетических смол и древесных плит // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 230. С. 173–186. DOI: 10.21266/2079- 4304.2020.230.173-186.

3. Васильев В.В. Экспресс-метод определения содержания формальдегида в древесных плитах // Древесные материалы: требования и сертификация в Европе, России, США; сб. науч. тр. по итогам междунар. симпозиума. – Балабаново: WKI – ООО ЦСЛ «Лессертика», 2016. С. 85–87.

4. Вьюнков С.Н. Влияние карбамида на отверждение карбамидоформальдегидных смол // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 226. С. 155–164. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.226.155-161.

5. Вьюнков С.Н., Васильев В.В. Изучение компонента карбамидоформальдегидной смолы, нерастворимого в воде // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 233. С. 199–207. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.233.199-207.

6. Кондратьев В.П., Кондращенко В.И., Шредер В.Е. Синтетические смолы в деревообработке. – СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. 412 с.

7. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высш. шк., 1998. 559 с.

8. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М.; Л.: Химия, 1964. 784 с.

9. Отлев И. А., Штейнберг Ц.Б., Отлева Л.С., Бова Ю.А., Жуков Н.И., Конаш Г.И. Справочник по производству древесностружечных плит. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 384 с. ISBN–5–7120–0242–6.

10. Трофимова Т.И. Курс физики. 11-е изд. М.: Издат. центр «Академия», 2006. 560 с.