автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Свойства и применение древесины лиственных пород, модифицированной карбамидно-терпеновым полимером

РГб од

Па правах рукописи

ХАМЙДОВА Мохнниса Лбдивалиевна

СВОЙСТВА И ПРИШЖИИГ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД, МОДОФИЦИРОВАШЮ® ЕОРБАШЗДИСКГЕРПЕПОВЬШ ПОЛИМЕРОМ

Специальность 9S.23.05 Строительные материалы и тделия

Автореферат диссертации на сои какие ученей степени кандидата тничгесюа наук

Новосибирск 1997

Работа выполнена в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель

Заслуженный деявеяь науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор

В.М. Хрущев

Официальные оппонента

член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор Р.З. Рахимов

кандидат технических наук, профессор А.П. Пичугин

Ведущая организация

Научно-исследовательский институт полимера эс материалов республика Уабек».атан

Защита состоится "25" ноября 3997 г. в 15 час. на заседании диесертац оакого совета К 064.04.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Новосибирской государственном ажятектурни-строиуэльноа университете по адрвеуг ¿.-ГШ), г. Новосибярск-8, ул. Ленинградская о ИЗ, .НГАСУ, учебный корпус, аудитория 306.

С диссертацией модно оз'гакошться в библиотеке Нокоскбирского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан "10" октября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного советае кандидат технических наук,. .

Д°Ч0НГ Т. Ф. Каткова

ъ

ОБцЛЯ ХАРАК1ЕРИСТШ РАБОТ!.!

Актуальность теш. В республиках Средней Ази" наблюдается дефицит древесины строительного назначения, особенно высококачественной древесины сосны, которая применяется в сельском строительства, в конструкциях складов химических веществ, в г,\ -ителях градирен, в цехах гидрометаллургии. Для восполнения дефицита ^основой древесины в промышленности поимеияюг низкосортную древесину лиственных пород ~ березу, осину, олv;ky после ошцгтной пропитки ее полимерами. Метод модифицирования такой древесины синтетическими полимерами поззолявт существенно улучшить водостойкость, химическую стойкость, прочностные характеристики иатеригла.

Однако применяемое полимеры - фурановыз, фенолформалъдегтщ-нно, полиэфир®:«, кремнийорганнчзские - дороги и дефтгтны. Маи-более уступными являются карбаыидные полимер», имеющие широкое распространение в столярко-мебельном произоодстве. Чаше они применяются как клеи и связующее для древесных плит. Недостатками карбамидкшс смол являются хрупкость в отвернсденном состоянии я пониженная водостойкость, что нежелательно длг модифицкровения.

Проблема улучшения пропиточные свойств карбдмидных модификаторов, раэр^отка технологии защитной обработки лиственной древесины такими полимерами и прим некие полученных тцелий в строительстве являются актуальной задачей. Предполагается, что свойства касбамидннх полимеров могут бить значительно улучшены при.добавлении в них структурирующей и пластифицирующей добавки из группы терпеновых соединений. На такой гипотезе построена диссертация, теia которой вошла в комплексную Минвузояску» научно-техническую про!ргмму "Сибирский лес" % в координационный план "Химия древесины и ее компонентов". Эксперименты выполнены под руководством tteoma H.A.

Дзль работы. Разработать методы улучшения сройств карбамидах полимеров с применением терпеяовьпг добавок и технологию модифицирования древесины для строительных изделий, работающих ь агрессивны:-. эксплуатационных средах.

Задачи., исследования: - определить закономерности влияния терленовой добавки на свойства карбамкдного модификатора древесины;

- оптимизировать содержание терпеновой добавки в карбаыиднои модификатора по критериям прочности и водостойкости;

- определить показателя деформативности и физико-механичес-вне характеристики"дрецесинь березы, модифицированной карбамид-кшуполишрои с .терпеновой добавкой;

- определить в лабораторных и производственных угповиях эксплуатационную стойкость нового материала применительно к различным агрессивным условиям (градирни, гидрометаллургия, склады химикатов и т.п.;, осуществить прогноз долговечности;

- разработать производственную технологию модифицирования древесины, определить технико-экономическую эффективность прк :е-нения древесинь. модифицированной карбамяднотерпеновым полимером.

Научная новизна:

- определены закономерности влияния терпеновой ,,обавки на свойства карбаыидного модификатора и полученных на его основе строительных изделий из древесины;

- установлены технологические параметры с-иртно* обработки лиственной древесины с грименениеч нового модификатора;

- определены деформаи iHue и механические характеристики древесины, модифицированной карбаындно-терпеновыы полимером, ее стойкость в различных эксплуатационные условиях.

Автор защищает;

- теоретические представления о влиянии терпеновой добавки на структуру и свойства карбамидных полимеров;

- новый состав для модифицирования древесинн на основе кар-бамидного полимера с терпеновой добавкой /А. с, Ii? 1507568/;

- деформационные и физико-механичеси: а характеристики древесины, модифицированной карбаыидно-терпеновым полимером;

- новые экспериментальные данные э водостойкости, химическом сопротивлении и горючее?" древесину, модифигчрованной карба-мидно-терпеновым полимером;

- результаты натурных испытаний древесины, модифицированной новыми карбамидаыми составами /А,с. № 1507566, i лте..т №2055355/ и прогнозной оценки долговечности;

- производственную технологию модифицирования древесины кар-бамвдно-терпеновым полимером л ее "ехнико-экономическую эффективность.

Практическое значение;

- разработали новые составы для пропитки древесины на основе карбамидных полимеров с терпеновой добавкой /A.c. S- Г507568/

и с добавкой латенсов /патент Р 2065п55/, обеспечивающие улучшенные дьформативные и прочностные характеристики, химическую с:ой-

¡ость и долговечность модифицированной древесины?

- разрг.ботана и принята для производственного внедрения гффективная технология модифициро! лия древесины лиственных по-гад для деталей градирен;

- получен экономический аффект от использования древесины» юдифицированной карбамидно-терпеновым поли»' рои, в деталях грА (Ирен.

Апробация ре..оты; Результата работы докладывались на науч-ю-техническ-х конференциях Новосибирской государственной Кадаши строительства в 15В6-19°7 гг., на Республиканской научно-:ехничеокой конференции "Новые эффективнее материалы в строительстве", Ашхабад, 1966 г., на научно-технической конференции 'Совершенствование огнезащиты древесных и целлюлозный ыатериа-юв", Киев, 1987 г., на конференции "Композиционные строительные ®териа"ы с использованием отходов промышленности", Пенза, 1990

на Республиканской научно-технической конференции "Сейсио-:тойкое строительстго и строительные материалы", Ашхабад, 1990 *., на научно-технкчаской конференции "Новые гатериалы дня ре-гснтао-восстановительных работ и реставрации памятников архитп-уры", Лжизан, 1991 г., на конференции "Изучение действительной >аботн конструкций в условиях эксплуатации", Пенза, 1992 г., на ■.аучно-технической конференции "вопросы современного материа."о-(едэния и строительства", Львов, 1997 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных ра->от и выполнено 2 изобретения. • ,

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введении, [яти глав, списка литературы из II?. наименований и 14 приложений, 'одержит 164 страницы машинописного текста, включая 16' таблиц и !9 рисунков.

СЮДЕЙКАНК ДИССЕРТАЦИИ

Во введении раскрыто техническое значение проблемы модифи-[ирования древесины и гамекы дефицитных хвойных пород на лист-1вннь'.э в строит льных деталях и конструкциях, обосновывается це-;рсообразностл применения карбащщшх олигомеров, улучшенных ерпоновыми добавками, для прописки лиственной древесины. Рао-рнвявтея научная новизна и практическое значение результатов «следования.

Первая глава содержит литературный обзор карбамидных полимеров, применивши: в деревообработке, способов улучшения их свойств, слита применения для модифицирования древесины. Значительная вклад в технологию модифицирования древесины, изучение проблем использования отходов промышленности для пропитки древесины, исследова! ¡'.з стойкости и долговечности модифицированных изделий внесли отечественное ученые: Азаров В.И., Анохин А.Е., Галаев Т. Т., Горбунов В.Н., Игнатович J1.3., Леонович A.A.; Твер-дохлебова В,Н., йук В.К., Хрулев З.М., Шаыаеь В.А., йутов Г.М., Ельберт А,А.

В соответствии с теоретическими взглядами, из/оженными в трудах Вихрова В.Е., оолднерса Ю.А., Карливана В.Г., аупчинова Б.И., ¡..ашкина H.A., Роценса К.А., £утова Г.М. и друг;*-.:, модифицированная древесина рассматривается как двухкомпонентная система, состоящая из природных полимеров и их надмолекулярных обра- -зований, соединенных физи. о-хишческики связями с полимерным wo-' дификатором. Описаны и систематизирован!! сведения о карбамидных олигомерах, обладающих пропиточными свойствами, рассмотрены различные добавки и спосойи, улучшающие реологические и прочностные характеристики карбамидных полимеров, а также свойства модифицированной ими древесины. Поклзаны особенности технологии модифицирования древесины карбаыаднши модификаторами.

В обзорной части диссертации подчеркивается недоота-г^кш прочность, водостойкость, пониженная дефорыативность и слабое химическое сопротивление существующих карбамидных полимеров,из-за чего древесина» модифицированная этими полимерами, ыоасет оказаться недостаточно стойкой з условиях ¡эксплуатации. Необходим добавки, улучшающие пропиточные и другие свойства карбамидных полимеров. В частности, для модифицирования древесины карбашдными полимерами могут быть полезны пластифицирующие добавка, содержащие карбоксильные и гидроксильные группы: првые ускоряют отверждение поль.лера, вторые создают более плотную /по связях/ структуру модифицированной древесшш. Перечисленными свойствами могут обладать дубовые остатки очистки природных :олимеров и смол, извлекаемое при химической переработке древе гчны. 'Известно, чтс у них проявляются поверхностно-активные свойства и они обла/"гют структурируще-пластифицирующим эффектом, благодаря функциональным группам. Такое сочетание свойств может доле -.ительйо влиять на качег-"во модифицированной дреЕесины и изделий из н з.

v \

В качестве добавил в карбашдкые полимеры выбраны терпено-выв соединении, првдставляпцие собой г. лимеризуемый остаток ректификации скипидара-сыриа - крутасгпннахннй от/.од лесохи «веткой промышленности. Они обладают поверхностно-активными свойствами зв. счет содержащихся в них терпеновых спиртов и ароматических углеводородов с незамещенными гидроксильнгми и водорода тчи группами, что способствует также формированию более прочной пространственной струтуры яарбамидного полимера в модифицированной древесине. Погожени»* о структурирующем и пластифицирующем влиянии терпеновой добавки на карбамиднгЧ модификатор приняты в качестве н; учной гипотезы.

Вторая глава описывает методы исследования характеристик исходных материалов, обоснование режимов испытаний, размеры и способы изготовления образцов- физико-химический анализ струкзу-ры материалов. В опытах использовали древесину березы / -ля сравнения - сосны/. В качестве модификаторов прим ляли кгрбамидный олигомер КФ-90 /ТУ 05-1785-83/ и для сравнения - фенолоспирты марки В /ТУ 6-05-1164-81/.

В качестве модифицирующей добавки карСатднот еяигеиера выбран терпеновый стход производства ректификац' ч скипидара-сырца /ТУ 13-7308050-26/. Пропитку древесины модификаторами осуществляли по метолу "вакуум - ятмос.зрное давление" " учетом требований ГОСТ 24329-80 "Древесина' модифк.,ировашг>ч, Способы модифицирования", с подбором оптимально параметров пропитки методой математического планирования эксперимента, Уравнение регрессии оптимизации режима пропитии'' вакуум - атмосферное давление" имеет вид:

У = 34,12 - la^ÖXj - 1,25 х2 - 3,34 Хд - 4,96 XjX,,

где У - во. .опоглогение, Xj - к личество добавки, Xg -время вакуукирования, мин; Х3 - время выдержки при атмосферном давлении, час. Оптимальные параметры прот' ки: Xj = 10-15 Х?»

15-20 мин; Хд = 3 час.

Физико-механические садистиа -модифицированной' и нагураттсИ древесины /прочность при статическом изгибе, прочность при ударном изгибе/ определяли по методике ЦНЖСК иы. В-В. Кучеренко. Стр'ктурообразоваше полимерных кемпозчций и преобразования, возникающие в процесса старения модк"ицированноа древесины в агрессивно- влажностных условиях, устанавливали методом дериватографии и ПК-спектроскопии на приборе UR -20. Микроструктуру моди^ициро-

вашой древесины на разных стадиях поглощения агрессивных сред изучали при помощи сканирующего микроскопа 3SM -Т20 при 200... 1000-кратном увеличении.

Стойкость модифицированной древесины в исследуемых агресси-ьиих средах изучали длительными и ускоренными методами, При этак состав и концентрации агрессивных сред выбирали исходя из условий {эксплуатации' деревянних деталей и оборудования предприятий химической промышленности. Это.mal раствор серной кислота и ццкого кали. В качестве нейтральной среду принаняли дисчшшро-вшшув вс,^у. Устойчивость № 'ктурних связей "полимер - древесина" при старении в указанных условиях определяли методой набухания, а изменение проницаемости как признака накопления дэфектов структуры - методом поглощения с расчетом коэффициента диффузии, Прмлоз долговечности модифицированной древесная осуществляли окстрлпол тциоиньм методом по данным теплового старания в агрес-сишо-влашосгншс у слови®:.

Третья глава содержит результат исследовать дефорыатиг-них и прочностных свойств модифицированной древесин». При опти-ииэации состава карбамидного модификатора с терпеновой добавкой по методу "створа" про;,. Рибьева К.А. выявлено, что терпеновые отходы обладают пластифицирующим и структурируй)',им сффектом. Введем*-* терпеновой добавг.и снижает вязк-сть пропиточного соста- • ва почти в два ррча, а отъерждеклый полимер характеризуется увеличением прочности в 1,5 раза и снижением водопоглощенкя в 2,5 раза, что свидетельствует о положительно влиянии терпеновой добавь: на процесс- структурой;, оазования. Оптимальное содержание терпеновой добавки в карбамидном моду'икаторе составляет I0-I5&. Такой состав признан изобретением /а.с. ff I5C7568 "Состав пня ' пропитки древесинн", опубл. 15.09.09. Еюл. № 34/.

Введение терпеновой добавка в карбащцшй моди|'Икаг. :>р приводит к увеличению прочности.модифицированной древесина при статическом изгибе на 20-^5 i jh ударном изгибе,на 12-15 % /упс,1/.

Введение терпеновой добавки оказывает -аметное влияние и на деформационные показатели модифицированной древ синм. £сли . у древесшш, модифицированной карбашщныи полимером без добавки, предельная деформация при статическом изгибе составляла 3 ш, то при ваедеш!.. терпеновой добавки «тот показатель увеличивается в 2 раза, приближаясь по величине к■натуральной древесине. Это юд-тверкцает нгет предположит о ее пластифицируем влиянии на . карбамццний кодификатор. ;',ля исключения масштабного фактора по-

добнао испытания были повторены на специальных микрообразцах /,по методика Русова Б.П./, которые также подтвердили пластифицирующий оффелт введения терюновой добанки.

С.ойержиние. дтьки, мае*

Рис. I. Влияние терпеновой добавки в карбамидном модификаторе на прочность модифицированной древесина березы:

I - прочность при ста.ическом изгибе; 2 - ударная вязкость

Торцевые деформации модифицированной древесины при циклическом нагружении оказались в 2-2,5 раза меньше, чему натуральной. При зтом установлено, что процесс деформирования образ-.цов происходит с некоторш- е-"медленна!?, что объясняется релаксационными свойствами толученноги материала. с~о весьма важно для сейсмостойких стеркневых конструкций, в которых статическая схема „элжна, по возможности, сохраняться во время землетрясений.

Прочностные показатели древесин, модифицированной кярб,.-мидным полимером с терпенорой добавкой, вше, чем у древесины, пропитанной карбамидннм модификатором без добавок. Например, прочность при сжатии с введением добавки повышается с 22,7 до 25,0 МПа, прочность при статическом изгибе - со 120,9 до 129,1 МПа, торцевая твердость - оо 114 129 МПа. Это может быть связано со структурирующие влиянием терпеновой добавка на древесно-поли1„рш',' композит и с более глубоким проникновением модификатора в структуру древесины.

Длительными и ускоренными испытаниями в агрэссивннх средах • /вода, щелочь, кислота/ было установлено, что полученннй >омпо-

аиционный материал менее подвержен набуханию, в отличие от натуральной и традиционной модифицированной древесины /"-чнгенциаль-ное разбухание снижается более, чем в 2 раза/. Это можно объяснить повышенной сопротивляемостью к пронинноьагрессивных растворов в материал.

Изменения в структуре, вызванные набуханием материала и его взаимодействием с агрессивной средой, ¡..огут бы^ь оценены коэффициентом диффузии. Введение терпеновой добавки в карбамидный модификатор позволяет снизить коэффициенты диффузии модифицированной древесины для воды в 1,2-1,5 раза, длг сер: ой кислоты в 1,3 раза, для едкого кали в 1,2 раза.

Определение характеристик давления набухания модифицированной древесины также подтвердило влияние терпеновой добавки на усг эйчивость связей карбамидного модификатора с древесным веществом при агрессивно-влажностных воздействиях.

Бйостойкость модифицированной древесины -преде;..1ли по методике М.Ю. Иванова. При этом обра.ды выдерживали на культуре де-реворазрушаюцего гриба /Со/1ссрАси- еегеб-е£Сл/ в течение 2-х месяцев. Потеря массы натуральной древесины составила 56,9«, у модифицированной карбамидным полимером /без добав'и/ - 1.35 а с терпеновой добавкой - 0,9 %. Это дает основание оценить такую древесину как биостойкий материал.

Испытание огнестойкости модифицированной древесины проводили по методу "керамической чрубы" /ГОСТ 16368-76/. Полученные данные показали повышень/ю огнестойкость образцов, модифицированных карбамидным полимером с терпеново.; добавкой. Потеря массы образцов нового материала составила».3»7 %, пропитанных карбамидным полимером - 5,3 %,

Четвертая глава посвя^на исследованию, ст :йкости модифицированной древесины в воде и при перемени ,х температурно-влаячост-ных воздействиях, йздеряшвание образцов во влажной среде /над насыщенным раствором соды/ показало, что использование в пчестве модификатора карбамидного полимера с терпеновой добавкой позволяет добиться значительного снижения влагопоглоц ;ния по сравнению. с традиционной модифицированной дре^асицой. Так, в течение 30 суток пропитанная разрабо.лшшм составом древесина бе{ :?ц поглощает влаги 12,3 %, в то'время как натуральная 30,1 После 60 суток выдерживания в воде древесина, пропитанная полимером КФ-Л, имеет показатель водопоглог'-шя 172 й, модифицированная карбамид-но-тешеновым полимером - £2 54, нат_ ральнвч - 203 %. Потаенные

показатели вла^о- и водопоглоцения нового материала можно объяснить более плотным заполн- чием капилляров древесины полимером.

Модифицированная древесина - композиционный материал с улучшенными физико-механическими показателями, обладающий повышенной эксплуатационной стойкостью во влажных и агрессивных средах. Однако результаты испытаний такого материала при нормальных температурах не дают полного представления о стабильности его структуры и недостаточны для прогноза долговечности в. реальных условиях эксплуатации. Для ускорения процессов старения полимерных материалов используется метод испытаний при повышенных температурах, которне вызывают более быструю потерю прочности образцов.

После 30 сугк выдерживания образцов в воде с температурой 40, 60, £") °С наблюдается падение прочности у натуральной древесины при статическом,изгибе на 51, 69, 62 %, соответств.нно, а у модифицированной на 15, 30, 42 %. По окончании срока испытаний остаточная прочность образцов, протканных разработанным составом, была на 5,9 % выше прочности древесины, модифицированной фенолоспиртами, и на 12 % и 30 соответственно, вше, чем у древесины, пропитанной карбамиднда полимером, и у натуральной.

Наряду с испытаниями в вод проводились исследования стойкости образцов в растворах агрессивных сред, по составу и концентрации приближенных к условиям эксплуатации в градирнях и гидрометаллургическом производстве. В наших испытаниях это были растворы 5%-ной. концентрации серной кислоты и едкого -;али. После 30 суток выдерживания образцов в агрессивных средах остаточная прочность при статическом изгые натуральной древесины составила при 40 °С 29 'и £0 %, соответственно, в щелочи и нислгте и при 80°С -12 % и 0 %. Для древесины, модифицированной карбаыидным полимером и карбамидно-терпеновым составом, остаточная прочность достигла при 40 °С 60 и 70 % и при 80 °С - 25 и 40 % от исходной.

Как установлено ранее Хрулевым В.М., Машинным Н.А.., Шутовым Г.М., наиболее опасными дль модифицированной древесины являются циклические воздействия, вызывающие ускоренное ослабление и разрыв физико-химических связей полимерного модификатора с древесиной за счет перенапряжения структурных связей в композите. Введение терпеновой добавки в жесткий карбамидный полимер способствует улучшению деформатишых свойств карбамидного модификатора. В рззультаге улучшаются и релаксационные характеристики модифицированной древесины в условиях переменных тешературно-влажносяшх деформаций, возрастает устой л-ос-п внутренних адгезионных связей

модификатора и древесины к таким воздействиям.

Оценку стабильности структуры образцов при действии агрес-сивно-влажностных факторов проводили, используя режим циклического вымачивания, замораживания, оттаивания и высушивания. За 10 циклов испытаний прочность ооразцов натурально? древеситт сосны снизилась в водной среде на ЬО $ в то же время у образцов с КФ-90 на 22 с карбамидно-терпоновым модификатором лишь На Э %. Установлено, что щелочная среда оказывает более сильное действие, чем кислотная. Образцы с КФ-90 теряли прочность -\о 40 с раэрабстайным составом и фенолоспиртами, соответственно, до 20 и 37 В то же время в кислотной среде эти показатели составили для КФ-90 - 30 для нового состава и фенол^спиртов -лить 8 и 20 соответственно. Древесина с разработанным модификатором по всех рассматриваем™ средах оказалась более устойчивой. Линейное набухание древесины с карбами-чо-терпеновым составом после циклических испьсаний характеризуется величиной в 3,2 раза меньшей, чем для '-ятуральной береги.

Наши предположения о структурирующем и плас»ифицирумцем влиянии терпеновоЯ добавки на карбаш.дный модификатор древесины, ранее подтвержденные данными физико-механических испытаний, согласовываются с результатами физико-химических исследований /Ш,-спектроскопия, ^ериватографип, микроскопия/. В частности, ИК-спентрк поглощения образцов показызают:

1 применение терпе~овой добавки приводит к не ;более заметши изменениям спектра в узкой области 0-1700 см"-1', интерпретируемым как образование дополнительных связей полимера с древесиной, в частности, с участием метилог.ъных групп;

2 после циклических испытаний з..ачителыш° изменения у образцов, модифицированных карбамидным полимером /без добавки/, наблюдаются в области водородных связей 3300-3700 см"1 , отсутствующие у древесины, пропитанной полимером < терп«новой добавкой.

В целом древесина, модифицированная разработанным составом, имеет высокую эксплуатационную стойкость. Абсолютная величина ее прочности при самых жестких режимах испытаний остаетсг вше, чем у натуральной и модифицированной тр. диционными полимерами древесины!

Пятая глава содержит результаты промышленного внедрения разработанной технологии модифицирования древесины карбамидным полмиром с терпэновой добавкой и натурных наблюдений за пр-читанными изделиями.

Промышленное внедрение было осуществлено в производственном объединении "Азот" г. Ферганы прк монтаже оросителя вентиляторной градирни. Прыг/тку чздели'; осуществляли методой 'горя-че-холодкых ванн" по режиму, оптимизированному с примавшшац планирования эксперимента.

Из модифицированной древесины изготовленп капельно-пллюч-нив блоки оросителя, пленочные щиты, водо„-ловительные решетки, водорйспределител!чые лотки, закрывные шиты, общим объемом около 5С0 м3.

Натурные испытания модифицированных разработшшым составом изделий проводили в среде градирен и при экспонировании под открытым небом в гг. Новосибирске и Сергане. После 2-х лет испытаний в градирне прочность натуральной древесины снизилась на 42 54, модифицированной к'арбашднкм полимером • на 36 полимерен с терпеновой добавкой - на 16 'А.

Помимо разработанного ранее пропиточного состаьа при внедрении был использован еще один аффективный состав для модифицирования деталей градирен, включающий: карбаыид^й полимер - 55-Ъо %, лих'еке - 5-15 % я фенодоспирты Ю-ЬО %. Па данный оостаг получен патент Р£ !.'- 2065ЬйЬ, опубл. 20.0d.96, Г'Л К® 23 /рис. 2/.

lip^wWirj'e.iMioeTb экспонирования, u'.j.

*ис. 2. Изменений прогости образцов при длительно1. аыдержнвании их в „градирне

I - натуральная древесина сосны; - древес!ша березы, модифицированная смолой i - то же, с терпеновой

доьавкои; - то же, К1-"0 + фенолоспирты + латекс

Хля прогнозирования долге вечности но-ого материала были но-юсьзайшш результате ускоренных тепло-влажностш/х испытаний мо~

дифицированной древесины с учетом длительных натурных наблюдений. Ожидаемы* срок службы элементов градирни, пропитанных, разработанным составом - 17-20 лет, по сравнению с 5-6 годами у натуральной и 10-12 годами у модифицированной карбамвдным полимером без добавок.

Фактический"экономический эффект от использования нового-материала в градирне составил более 550 млн. руб. т одну градирню, и достигается за счет улучшения эксплуатационные свойств, а ть.де применения вместо высококачественной сосны низкосортного лиственного сырья и значительного повышения долговечг ности чзделий.

Полученный новый эффективный материал рекомендуется использовать в конструкциях градирен, в химических и гидрометаллургических производствах, складах минеральных удобрений, сельскохозяйственных сооружениях.

OCHOBffiiE ШВОдЫ

1. Существующий опыт модифицирования лиственной древесины кар-бамйдными полимерами показал, что подобные полимеры-модифи-катспы имеют существенные недостатки: низкую водостойкость и повышенную г-упкость, которые можно улучшить с помо'-ъю специальных добазок. Такие добавки „теоретически, должны содержать функциональные группы и реа..ционноспособнце атомы в^орода..

2. Установлено, что б наилучшей степе щ этим услоь;:ям удовлетворяет терпеновая добавка ~ подимеризуеше остатки от рек. тификации скипидара-сырца, содержащие терпены и продукты иг

начальной полимеризации*

3. Разработан состав кодификатора для древесины березы на основе карбамццного олигомера с т'ерпеновой добавкой 10-15 % , значительно улучшающей показатели водостойкости и ударной, вязкости карбамлдного полимера-модификатора, признанней изобретением /а.с Р 1507558/. Введение терпеновой добавки снижает вязносуь пропиточного состава, а отвержденный карбамид. ний поли..,ер характеризуется увеличением ударной вязкости в -

2 раза и снижением водопоглощеняя в '¿,5 раза.

4. Методом планирования эксперимента оптимизированы параметры пропитки древесини берози разработанным составом по производственным режимам: "прогрев - холодная ваша" и 'вакуум -

атмосферное давление". Температура горячей ваяны дойна составлять 613-70°, время прогрева - 1,5-2 ч., -пропитка в холодг ной ванне - 3 ч., вакуумироваше - 15-20 мши, атмосферная пропитка - 3 ч.

5. При введении герпенгвой добавки в карба"идный модификатор прочность модифицированной дрезесины при радиальном сжатии повышается с 22,7 до 25,8 Ша, при статическом К-гиб? - со 120,9 до 129,1 Mía, торцевая твордость - со 114 до .129 Ша.

При испытании на биостойкость потеря массы модифицированной древесины за 2 месяца составила 0,9 у натуральной -56,9

6. Введение терпеновой добавки в. карбамидный модификатор спосоо-ствует повышению деформативности жесткой модифицированной древесины при изгибе, приближая ее ¡. показателям натуральной древесины. Торцевые деформации модифицированной древесины оказались в 2-2,5 раза меньше, чем у натуральной, что делает перспективным применение такой древесины в конструкциях для сейсмостойкого строительства.

7. Применение терпеновой добавки способствует также повышению химической стойкоси. древесины, модифицированной карбаыидным полимером. После 30 сут. выдер-ивания образцов в агрессивных средах остаточная прочность модифицированной древесины составила при 40° -'60 при 80° - 40 % от исходной прочности, у натуральной, соответственно, - 28 и 20 Коеффициен^ диффузии модифицированной древесины при использовании терпеновой добавки снижается в 1,2-1,5 раза.

!. Структурирующее и пластифицирующее влияние терпгчовой добавки на карбамидный модификатор, выявленное при физико-механических испытаниях, подтверждают и результаты физико-химических исследований. Изменение ИК спектров в области I400-I7C0 и 3300-3700 см~^ можно объяснить образованием дополнительных структурных связей карбамидно-терпенового полимера с древесиной, причем эти связи сохраляютс." после циклических испытаний мидифгчировашой древесины.

Прогнозируемая долговечность модифицированной /левесины . березы в агрессивных средах, подтвержденная данными натурь.л испытаний в ус^виях градирен, в 2-3 раза выше, "t-м у i.¿тура. ЛГОЙ СОСНЫ.

16 ?

9, Технология модифицирования древесины березы карбаыедным мо'' дификатором с терпеновой добавкой /а.с. № 1507568/ и с дрбавг кой латекса /патент РФ Р 2065355/ внедрена при ремонте градирен ПО "Азот" /г. Фергана/. Разработаны рекомендации по применению такой древесины в цехах гидрометаллургии, конструкциях окладов химинатов и сейсмостойком строительстве. Экономический аффект от замены хвойной древесиш на модифицированную лиственную в оросителе градирни составил 550 млн. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих v.

работах:

1. Хрулев Ь.М., Кулдашова М.А. Пояснение модифицированной древе» сини для сейсмостойкого строительства //"Новые эффективные строи ельные материалы и конструкции в строительстве. Тез. , докл. научн,-техн. конф. Ашхабад: I98P.- С. 28-30.

2. Хрулев В.Ы., Журавлев И.Г., Кулдалова М.А. Пов. ление эффективности использования древесины в строительных конструкциях.-1987,- Ташкент,- 46 с. /Обэор УзНИМГГИ/.

3. Дулдашова М.А. Составы на основе карбамидных смол для модификации древесины //"Совершенствование материалов, конструкций и технологии строительства". Тез. дохл, научн.-техн. конф. Новосибирск: 1987.- С. 30-3Í-.

4. Хрулев В.М., Кулдашова М.А. Снижение горючести древесины, мо«-дифицированн й карбамидннми и карбам дно-фурановыми полимера-ыи // Тез* докл. научн,-?ехн. конф. Киев.- 1987.- С. 13-15.

б. Хрулев В.М., Маньшин A.D., Куадаагва М.А., Све:лолобов E.H. Новый защитный состав для пропитки древесины.- Новосибирск.4 1989,- /Информ. листок ЦНТИ, № 168-89/.- 3 с.

6. Хрулев В.М., Рузиев К.К., Хамидова М.А. Конструктивов элементы из модифицированной древесины // Тез. докл. научн.- " техн. конф.- Ашхабад.- K'XJ.- С. 27-28.

7. Хамидова М.А.» Маньшин А.Г., Роззоков С.Ж. Исследование тор-;' цевых деформаций натуральной и модифицированной дрвьесини при повторно-переменных нагрузках // &в. вузов. Стр-во и архитектура, Новосибирск: 1991, N' 6.- С. 67-70.

8. Хамидова М.А. Повышение огне- и биостойкости древесинк при пропитке карбамидными полимерами // Новые материалы для рэ-ыонтно-восстановительных работ и реставрации памятников архитектуры. Тез. докл. научн.-техн. конф.- Дясизак.- сент., 1991.- С. II—12.

9, Хрулев В.М., Хамидова М.А., Токтогояаев М.А., Гафуров Я.К. Повышение срока службы деревянных деталей градирен // Водоснабжение и санитарная техника, 1991.- №'12,- С. 19-20,

'ДО, Хрулев В.М., Хашиыов А.Ю.,'Хамидова М.А. Улучшение свойсть древесины лиственных пород путем ыодифицихованк . серой и карбашдныы полимером // Вопросы современного материаловедения и строительства. Сб. научн. статей. Львов: Изд. "Декан", Ш7.- С. 151-152.

11. Хамидова М.А, Карбамиднотерпеновый сослав для модифицирования древесины лиственных пород // Технология строительства сельскохозяйственных зданий и сооружений из местных матери« апов. Международный сборн. научн, трудов. Новосибирск,НГАУ, - 1957 - С, 27-30.

12. Хамидова М.А. Модифицирование древесины карбамидной молая с терпеновой добавкой //"Ресурсо- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов", Тез. докл. Международной научн.-техн. конф. Новосибирск: НГАОУ.- 1997,-С.' 72-73.

13. А.с. № 1507568, МКИ В 27 К 3/34, 3/50. Состав для пропитки древесины / В.М. Хрулев, М.А. Кулдашова и А.Г. Маньшин, СССР, Опубл. I5.09.B9.-БГ Р 34.

14. Патент России К? 2065355, ШИ В 27'К 3/34, 3/50. Состав для модифицирования древесины / В.Ы. Хрулев, М.А. Токтогояаев, Н.А. Машкин, .С.А. Аблесов, М.А. Хамидова. Спубя. 20.08.96.-> БИ к? 23.

Отзывы на авторе(ферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу:

630008, Новосибирск, ул. Ленинградская, ИЗ, НГАСУ, ' Диссертационный совет К 064.04.01.

Соискатель

НГАС.ТЛОО экэ, 3.» 228,1997