Влияние содержания щёлочи и продолжительности синтеза на свойства лигнофенолоформальдегидных смол, синтезированных с использованием технических лигносульфонатов

Изучены состав и свойства лигнофенолоформальдегидных смол, синтезированных с использованием технических лигносульфонатов натрия. На первом этапе синтезировали высокощелочные смолы, замещая до 40% фенола на лигносульфонаты; на втором этапе синтезировали среднещелочные смолы с 30% замещённого на лигносульфонаты фенола, варьируя продолжительность этапа поликонденсации с 15 до 35 мин. Методом спектроскопии ЯМР ¹³C установлено, что высокощелочные смолы содержат преимущественно фенолоформальдегидные олигомеры невысокой молекулярной массы, состоящие из двух остатков фенола; взаимодействие формальдегида с лигносульфонатами идёт преимущественно на первой стадии синтеза, в ходе выдержки реакционной смеси при 55–60 °C. Высокощелочные лигнофенолоформальдегидные смолы, синтезированные при замещении 20% фенола на лигносульфонаты, обеспечивают самые высокие физико-механические показатели древесностружечных плит среди всех высокощелочных смол, однако плиты, изготовленные с их использованием, значительно уступают плитам, изготовленным с использованием промышленной фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3014. Снижение содержания щёлочи и увеличение продолжительности выдержки реакционной смеси при 96–98 °C позволяет значительно повысить молекулярную массу фенолоформальдегидных олигомеров и улучшить физико-механические показатели древесностружечных плит на основе лигнофенолоформальдегидных смол. Фенолоформальдегидные олигомеры среднещелочных смол состоят, главным образом, из трёх остатков фенола. Древесностружечные плиты на основе среднещелочных смол, синтезированных при выдержке реакционной смеси при 96–98 °C в течение 25 мин, соответствуют всем требованиям стандарта, однако плиты на основе среднещелочных лигнофенолоформальдегидных смол по-прежнему уступают плитам на основе СФЖ-3014.

1. Васильев В.В. Экспресс-метод определения содержания формальдегида в древесных плитах // Бюллетень Ассоциации ЛЕСТЕХ. 2024. № 3(17). С. 32–35.

2. Евстигнеев Э.И. Проблемы валоризации лигнина // Химия растительного сырья. 2022. № 1. С. 11–33. DOI: 10.14258/jcprm.2022019211.

3. Кожевников А.Ю., Шестаков С.Л., Сыпалова Ю.А. Вопросы структурной организации лигнина и перспективы его переработки // Химия растительного сырья. 2023. № 2. С. 5–26. DOI: 10.14258/jcrm.20230211737.

4. Мебельщики сдерживают рост цен // ЛесПромИнформ. 2024. №4 (182). URL: https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=6733 (дата обращения: 17.01.2025) Огородников С.К. Формальдегид. Л.: Химия, 1984. 280 с.

5. Alonso M.V., Oliet M., Rodrı́ guez F., Garcı́ a J., Gilarranz M.A., Rodrı́ guez J.J. Modification of ammonium lignosulfonate by phenolation for use in phenolic resins // Bioresour. Technol. 2005. Vol. 96, iss. 9. P. 1013–1018. DOI: 10.1016/j.biortech.2004.09.009.

6. Aro T., Fatehi P. Production and Application of Lignosulfonates and Sulfonated Lignin // ChemSusChem. 2017. Vol. 10, iss. 9. P. 1861–1877. DOI: 10.1002/cssc.201700082.

7. Christjanson P., Pehk T., Siimer K., Paju J. Structure of polycondensates from hydroxymethylphenols // J. Appl. Polym. Sci. 2007. Vol. 107. P. 1226–1234. DOI: 10.1002/app.27171.

8. Christjanson P., Pehk T., Paju J. Structure and curing mechanism of resol phenol-formaldehyde prepolymer resins // Proc. Estonian Acad. Sci. 2010. Vol. 59. P. 225–232. DOI: 10.3176/proc.2010.3.05.

9. Ghorbani M., Konnerth J., van Herwijnen H.W.G., Zinovyev G., Budjav E., Requejo Silva A., Liebner F. Commercial lignosulfonates from different sulfite processes as partial phenol replacement in PF resole resins // J. Appl. Polym. Sci. 2017. Vol. 135, iss. 8. Art. no. 45893. DOI: 10.1002/app.45893.

10. Gonçalves S., Ferra J., Paiva N., Martins J., Carvalho L.H., Magalhães F.D. Lignosulphonates as an Alternative to Non-Renewable Binders in Wood-Based Materials // Polymers. 2021. Vol. 13(23). Art. no. 4196. DOI: 10.3390/polym13234196.

11. Mantanis G.I., Athanassiadou E.Th., Barbu M.C., Wijnendaele K. Adhesive systems used in the European particleboard, MDF and OSB industries // Wood Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. 13, iss. 2. P. 104–116. DOI: 10.1080/17480272.2017.1396622.

12. Paju J., Pehk T., Christjanson P. Structure of phenol-formaldehyde polycondensates // Proc. Estonian Acad. Sci. 2009. Vol. 58. P. 45–52. DOI: 10.3176/proc.2009.1.08.

13. Pizzi A., Papadopoulos A.N., Policardi F. Wood Composites and Their Polymer Binders // Polymers. 2020. Vol. 15, iss. 5. Art. no. 1115. DOI: 10.3390/polym12051115.

14. Zakusilo D.N., Evstigneyev E.I., Ivanov A.Y., Mazur A.S., Bessonova E.A., Mammeri O.A., Vasilyev A.V. Structure of oxidized hydrolysis lignin // J. Wood Chem. Technol. 2023. Vol. 43, iss. 2. P. 103–115. DOI: 10.1080/02773813.2023.2187064.