Снижение токсичности карбамидоформальдегидных смол

УДК 678.074.615 Н.П. Плотников, А.А. Симикова

СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ

Исследованиями авторов статьи выявлены основные закономерности влияния нафтолов на токсичность модифицированной клеевой композиции. Установлена количественная взаимосвязь снижения токсичности смол от количества вводимого модификатора.

Ключевые слова: токсичность, карбамидоформальдегидная смола, нафтолы, соединения с конденсированными бензольными ядрами.

N.P. Plotnikov, A.A. Simikova CARBAMIDE-FORMALDEHYDE RESIN TOXICITY DECREASE

The basic laws of naphthol influence on the modified glue composition toxicity are revealed in the article by the author research. The quantitative interrelation between decrease in resin toxicity and the introduced modifier quantity is determined.

Key words: toxicity, carbamide-formaldehyde resin, naphthols, compounds with the condensed benzene cores.

В промышленности применяется огромный спектр синтетических клеев, различающихся по прочностным характеристикам, технологическим показателям, токсичности, стоимости. Многие из этих качеств определяются свойствами исходного полимера.

Одним из доминирующих типов клеев в деревообрабатывающей промышленности являются клеи на основе карбамидоформальдегидной смолы (КФС). Их отличает высокая скорость отверждения (в 2-2,5 раза выше, чем фенолоформальдегидных смол), адгезионная прочность, бесцветный клеевой шов, низкая стоимость. Кроме того, в стране имеются богатые источники сырья для их производства [2]. Но в настоящее время в мире наметилась тенденция на со-кращение использования связующих на основе КФС, так как они являются токсич-ными как в жидком, так и в отвержденном состоянии, что обусловлено эмиссией формальдегида С'Н О ^ в окружающую среду [1].

В жидком виде КФС (клеи) представляют собой смесь олигомера и низкомолекулярных продуктов конденсации - моно-, ди-, три-, тетраметилолмочевины. Общую формулу метилольных соединений КФС можно представить в виде К - ЫН - СН2ОН . Наличие этих продуктов и объясняет токсичность данного вида смол, из которых выделяется формальдегид в свободном виде:

И-ЫН-СН2ОНЯ -ЫН2 + сн2о Т 4А7// 7 + 6СН20 -> СН2 >4 + 4НС1 + 6Н20.

Уже были проведены исследования по снижению показателя токсичности, применению различных схем синтеза, введению модификаторов как во время синтеза смолы, так и в готовые продукты. Синтезированы малотоксичные смолы с содержанием свободного формальдегида 0,18%, но вопрос по снижению токсичности остается актульным.

Цель исследований - определение токсичности клеевых композиций на основе применения карба-мидоформальдегидных смол, модифицированных а - и р -нафтолами, обеспечивающих повышение качества фанеры.

Материалы и методы исследований. Исследования содержания свободного формальдегида в клеевых композициях проводились по стандартной методике, описанной в ГОСТ 14231-88. Исследовались клеевые композиции на основе КФС марки КФ-МТ-15 и 1-5-11 мас.ч. а-нафтола и 1-5-9 мас.ч. /? -нафтола. Результаты представлены в таблице и на рис. 1-2.

Массовая доля свободного формальдегида

Модификатор Количество модификатора на 100 мас.ч. КФС Массовая доля свободного формальдегида ,%

а-нафтол 1 0,155

3 0,065

5 0,055

6 0,050

7 0,025

9 0,025

11 0,027

р-нафтол 1 0,165

4 0,095

5 0,080

6 0,085

9 0,075

Исходная КФС 0,175

Рис. 1. Зависимость содержания свободного формальдегида клеевой композиции от количества вводимого модификатора

Результаты исследований и их обсуждение. Из полученных результатов экспериментальных исследований видно, что при добавлении до 4 мас.ч. а -нафтола наблюдается резкое снижение содержания свободного формальдегида в клеевой композиции до 0,06 %. При дальнейшем добавлении а -нафтола скорость снижения свободного формальдегида в композиции сокращается и его значение достигает минимума, равного 0,025-0,027 %. Это в 2-3 раза ниже по сравнению с исходной КФС (0,175%).

О4

Количество 2-нафтола, мас.ч.

Рис. 2. Зависимость содержания свободного формальдегида клеевой композиции от количества вводимого модификатора

Согласно полученным результатам экспериментальных исследований по определению токсичности клеевых композиций, введение до 1 мас.ч. р-нафтола не вызывает резкого сокращения содержания свободного формальдегида, а затем при введении до 4 мас.ч. р- нафтола происходит значительное снижение массовой доли свободного формальдегида с 0,095 до 0,075 и 0,027% при введении 9 мас.ч. р-нафтола. Это в 1,5-2 раза ниже по сравнению с исходной КФС (0,175%).

Из полученных экспериментальных данных видно, что при введении данных модификаторов токсичность клеевых композиций снижается в 2-5-2,5 раза.

Этот факт можно объяснить тем, что модификаторы а - и /? -нафтолы - соединения с конденсированными бензольными ядрами - обладают высокой химической активностью. Можно предположить, что взаимодействие модификаторов с низкомолекулярными соединениями смолы осуществляется по схеме:

ОН

+ НО-НС-ЫНР

- но

С-НС-ЫН-Р

низкомолекулярные метилольные

соединения

Так как нафтолы по строению и свойствам сходны с фенолами то возможна реакция их взаимодействия со свободным формальдегидом

ОН ОН ОН Н ОН

+ Н-С-Н

О

НС

НС

- Н2О

СН

СН СН

формальдегид

дигидроди б^-нафтолметилен

и дальнейшая конденсация дигидроди а -нафтолметилена с образованием смолообразных продуктов.

Таким образом, количество низкомолекулярных продуктов конденсации в смоле снижается, что и подтвердили проведенные исследования. Отвержденная модифицированная КФС, вероятно, содержит фраг-

157

+

менты сходные с феноло-формальдегидной смолой резольного типа, имеющие трехмерную структуру и характеризующиеся большим количеством связей между цепями молекул, что вытекает из строений нафтолов, по сравнению с чистыми мочевиноформальдегидными смолами ^ . Этим можно и объяснить повышенную водостойкость и механическую прочность клеевых соединений, получаемых на основе модифи цированной клеевой композиции.

Выводы

1. Установлена и подтверждена целесообразность использования а - и /? -нафтолов в качестве модификаторов карбамидоформальдегидных смол.

2. Применение карбамидных олигомеров, модифицированных а - и /? -нафто-лами, обеспечивает снижение токсичности клеевых композиций при сохра-нении физико-механических показателей готовой фанеры.

Литература

1. Азаров В.И., Цветков В.Е. Технология связующих и полимерных материалов. - М.: Лесн. пром-сть,

1985. - 216 с.

2. Темкина Р.З. Синтетические клеи в деревообработке. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 272 с

3. Рево А.Я. Практикум по органической химии. - М.: Высшая школа, 1982. - 208 с.

'-------♦-----------

УДК 631.362 В.А. Самойлов, В.Н. Невзоров, Т.В. Невзорова

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПИХТОВАРЕННОЙ УСТАНОВКИ

В статье рассмотрены вопросы совершенствования технологического оборудования для переработки пихтовой зелени с использованием аккумулятора тепловой энергии и перераспределением парового потока по объему перегоночной камеры установки с целью повышения выхода и улучшения качества пихтового эфирного масла.

Ключевые слова: пихтовая зелень, эфирное масло, технологическое оборудование, аккумулятор, тепловая энергия.

V.A. Samoylov, V.N. Nevzorov, T.V. Nevzorova FIR COOKING PLANT MODIFICATION

The issues of the technological equipment perfection for fir greens processing with use of the thermal energy accumulator and steam stream redistribution in the distilling chamber volume of the plant in order to increase an outflow and perfect fir essence quality are considered in the article.

Key words: fir greens, essence, technological equipment, accumulator, thermal energy.

При эксплуатации сибирских лесов коэффициент полезного использования древесины составляет всего около 30%. Практически утилизируются лишь стволы деревьев, остальное, оставаясь на лесосеке, представляет серьезную опасность для растительности. Вместе с тем лесосечные отходы, треть которых приходится на древесную зелень и вершинки, являются весьма ценным сырьем, поскольку в них содержится много биологически активных и энергетических веществ [1-2]. Экспериментально показано, что их переработка обеспечивает получение большей прибыли, чем стволовая древесина [3-4]. В частности, достаточно эффективно пихтоварение. Его масштабное внедрение в определенной мере сдерживается недостатками