Бромсодержащий продукт, синтезированный из 4-винилциклогексена, содержащегося в побочных продуктах нефтехимии, и применение его для модификации древесины

УДК 678.762.2

БРОМСОДЕРЖАЩИЙ ПРОДУКТ, СИНТЕЗИРОВАННЫЙ ИЗ 4-ВИНИЛЦИКЛОГЕКСЕНА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТАХ НЕФТЕХИМИИ, И ПРИМЕНЕНИЕ ЕГО ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ

ДРЕВЕСИНЫ

Н.С. НИКУЛИНА, канд. техн. наук, преподаватель ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России

(Россия, 394052, РФ, г. Воронеж, ул. Краснознаменная, 231) С.С. НИКУЛИН, д-р техн. наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

E-mail:

Бромированием 4-винилциклогексена в хлороформе получен продукт, содержащий бром в количестве 62-64%. Показана перспективность его применения для модификации древесины. Образцы древесины, покрытые бромированным 4-винилциклогексеном, обладают повышенной водо- и влагостойкостью. Установлено, что древесина, обработанная бромированным составом, который получен на основе 4-винил-циклогексена, относится к первой группе огнезащитной эффективности.

Ключевые слова: 4-винилциклогексен, бромирование, модификация древесины, природный полимер.

Древесина, как универсальный природный полимер, находит широкое применение в производстве мебели, промышленном, гражданском строительстве, и др. [1]. Одним из существенных недостатков древесных материалов являются снижение ряда показателей изделий на основе древесины при воздействии таких неблагоприятных факторов, как вода и водные растворы солей, кислот, оснований, а также малая стойкость к поражению грибками, действию высоких температур и огнестойкость. Для снижения вышеперечисленных недостатков древесные материалы подвергаются обработке модифицирующими составами, в качестве которых используют фенолоальдегидные, aминоальдегидные, фу-рановые, полиэфирные и другие полимерные и оли-гомерные материалы [2-4]. Однако предлагаемые для модификации органические продукты в ряде случаев являются дефицитными и дорогостоящими, что сдерживает их широкое применение в реальных промышленных масштабах. Кроме того, они не защищали древесину от воздействия огня. Поэтому и до настоящего времени проводятся активные поисковые исследования по расширению сырьевой базы веществ, используемых для защиты и модификации древесных материалов.

Внедрение в промышленных масштабах технологий, предусматривающих переработку и использование некоторых отходов нефтехимических производств, позволило получить на их основе олиго-меры, обладающие относительно невысокой стоимостью, которые с успехом могут быть использованы для защитной обработки древесины и древесно-по-лимерных композитов [5,6].

4-Винилциклогексен в качестве побочного продукта образуется в ряде нефтехимических синтезов с участием бутадиена [7]. Использование данного продукта имеет важное практическое значение.

Цель данного исследования — получение на основе 4-винилциклогексена продукта, содержащего

бром, и изучение возможности применения его для зашиты натуральной древесины.

Процесс получения пропитывающего состава осуществляли следующим образом. В реактор, снабжённый мешалкой, холодильником, капельной воронкой помещали 4-винилциклогексен, растворитель — хлороформ и вводили расчётное количество брома в хлороформе. Температура реакционной массы не поднималась выше 30°С. После введения расчётного количества брома перемешивание продолжали в течение 1 ч для завершения реакции и повышения выхода бромированного 4-винилцикло-гексена. После отгонки хлороформа, непрореагиро-вавших брома и 4-винилциклогексена полученный продукт использовали для модификации древесины. Целевой продукт, представляющий собой мac-лоoбpaзнyю массу тёмного цвета с содержанием брома 62-64%, получали с выходом 85-88.

Для испытания использовали образцы древесины сосны. Состав на поверхность образцов наносили кистью или окунанием при температуре 21 ±2°С. Глубина пропитки составила 2 мм. Расход полученного состава составил от 104 до 110 г/м2. Полученные образцы древесины по декоративным свойствам (текстура и цвет) были похожи на такие ценные породы древесины как дуб и каштан. Испытания образцов древесины проводили после выдерживания при комнатной температуре в течение 3 сут. За этот промежуток времени с поверхности образцов древесины испарялись остаточные низкомолекулярные продукты и устранялась их липкость.

Установлено, что древесина, обработанная броми-рованным составом, полученным на основе 4-винил-циклогексена, относится к первой группе огнезащитной эффективности (потеря до 9,0% мас.). Таким образом, полученный положительный результат свидетельствует о возможности использования данного продукта для получения антипирирующих составов, а также о целесообразности проведения

о 5 10 15 20 25 30 CJTKH 0 5 10 15 20 25 30 сутки

Результаты испытаний на водостойкость древесины сосны, обработанной антипирирующим составом

более детальных исследований, включающих определение водо- и влагостойкости образцов.

В результате проведенных испытаний на водостойкость получено, что образцы древесины сосны, покрытые антипирирующим составом на основе бро-мированного 4-винилциклогексена, обладают более высокой стойкостью к действию воды и влаги (рисунок).

Как видно из графиков, обработка древесных образцов составом на основе бромированного 4-винил-циклогексена позволяет снизить водопоглощение и разбухание древесины в два раза, и, следовательно, повысить формостабильность древесных композиций.

Выводы

1. При использовании в качестве антипирирую-щего состава бромированного 4-винилциклогексена позволяет получить образы древесины первой группы огнезащитной эффективности.

2. Образцы древесины, пропитанные полученным составом, имеют водопоглощение и разбухание

в два раза ниже по сравнению с образцами из натуральной древесины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Никулина Н.С., Шамаев ВА, Медведев И.Н. Модифицирование древесины. — М.: Наука, 2013. — 448 с.

2. Шамаев ВА. Модификация древесины. — М.: Экология, 1991. — 128 с.

3. Хрулев В.М. Полимер-древесные композиты в строительстве. — Уфа: Тау, 2002. — 74 с.

4. Белый ВА, Врублевская В.И., Купчинов Б.И. Дре-веснополимерные конструкционные материалы и изделия. — М.: Наука и техника, 1980. — 278 с.

5. Никулина Н.С., Никулин С.С., Филимонова О.Н., Болдырев B.C. Применение низкомолекулярных сополимеров на основе побочных продуктов производства полибутадиена с низким содержанием стирола как модификаторов древесноволокнистых плит // Химическая промышленность сегодня. — 2005. — № 2. — С. 22-26.

6. Никулина Н.С., Никулин С.С., Седых ВА. Пластификация полибутадиена олигомером, полученным на основе побочных продуктов производства растворного каучука // Химическая технология. — 2012. — № 4. — С. 210-215.

7. Фельлблюм В.Ш. Димеризация и диспропорционирова-ние олефинов. — М.: Химия, 1978. — 208 с.

BROMINE-CONTAINING PRODUCTS SYNTHESIZED FROM 4-VINYLCYCLOHEXENE CONTAINED IN ADVERSE PETROCHEMICAL PRODUCTS, AND DEMONSTRATE HOW IT FOR MODIFICATION OF WOOD

Nikulina N.S., Cand. Sci.

Nikulin S.S., Dr.Sci.

ABSTRACT

Bromination of a 4-vinylcyclohexene in chloroform received the product containing bromine in number of 62-64%. Prospects of its application for wood modification are shown. The wood samples covered possess bromination of a 4-vinylcyclohexene raised water and moisture resistance. It is established that the wood processed by the brominated structure which is received on the basis of a 4-vinylcyclohexene belongs to the first group of fireproof efficiency.

Keywords: bromination, 4-vinylcyclohexene, wood modification, natural polymer.

REFERENCES

1. Nikulina N.S., Shamayev V.A., Medvedev I.N., Modifitsirovaniye drevesiny [Modification of wood]. Moscow, Nauka Publ., 2013, 448 p.

2. Shamayev V.A. Modifikatsiya drevesiny [Modification timber]. Moscow, Ekologiya Publ., 1991, 128 p.

3. Khrulev V.M. Polimer-drevesnyye kompozity v stroitel'stve [Polymer-wood composites in construction.]. Ufa: Tau Publ., 2002, 74 p.

4. Belyy V.A., Vrublevskaya V.I., Kupchinov B.I. Drevesnopolimernyye konstruktsionnyye materialy i izdeliya [Wood wool construction materials and products]. Moscow, Nauka i tekhnika Publ., 1980, 278 p.

5. Nikulina N.S., Nikulin S.S., Filimonova O.N., Boldyrev B.C. Primeneniye nizkomolekulyarnykh sopolimerov na osnovepobochnykh produktov proizvodstva polibutadiyena s nizkim soderzhaniyem stirola kak modifikatorov drevesnovloknistykh plit [The use of low molecular weight copolymers based on polybutadiene byproducts low as modifiers of styrene drevesnovloknistyh plates] Khimicheskaya promyshlennost' segodnya. 2005, no. 2, pp. 22-26.

6. Nikulina N.S., Nikulin S.S., Sedykh V.A. Plastifikatsiya polibutadiyena oligomerom, poluchennym na ocnove pobochnykh produktov proizvodstva rastvornogo kauchuka [Gray Plasticization polybutadiene oligomer obtained in ocnove byproducts mortar rubber]. Khimicheskaya tekhnologiya. 2012, no. 4, pp. 210-215.

7. Fel'lblyum V.Sh. Dimerizatsiya i disproportsionirovaniye olefinov [Dimerization and disproportionation of olefins]. M.: Khimiya Publ., 1978, 208 p.