СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СМАЧИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МОДИФИЦИРОВАННОГО КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО ОЛИГОМЕРА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДРЕВЕСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЯМ И КОСТРЕ ЛЬНА
Кожевников А.С., Угрюмов С.А. (ГОУ ВПО КГТУ, г. Кострома, РФ)
Results of an estimation of moistening ability and work of adhesion of glutinous structures on a basis karbamido-formaldegyde glue, modified by spirits at a stage of mixing of components with reference to manufacture of plates on the basis of wood particles and fires of flax are presented.
Костра льна является эффективным наполнителем композиционных материалов. Однако, клееные материалы, изготовленные на ее основе по традиционной технологии, имеют недостаточные физико-механические характеристики. При осмолении костры синтетическим связующим сложно достичь равномерного его распределения по поверхности всех частиц.
Согласно основным положениям теории адгезии и смачивания [1,2] для достижения полного смачивания и высокой адгезии необходимо, чтобы поверхностное натяжение субстрата было больше поверхностного натяжения адгезива. Однако по экспериментальным данным поверхностное натяжение карбамидоформальдегидных смол превышает натяжение древесины и в большей степени костры льна. Так поверхностное натяжение олигомера КФН-66 составляет в зависимости от условий синтеза порядка 60 МДж/м2, березы – 49 МДж/м2, сосны – 47 МДж/м2, костры льна – 45 МДж/м2 .
Улучшение качественных показателей клееных материалов, произведенных с применением как древесных наполнителей, так и костры, невозможно без модифицирования или создания новых клеевых композиций, обеспечивающих полное и равномерное смачивание частиц наполнителя.
Анализ экспериментальных результатов показал, что при модификации карбамидоформальдегидного олигомера КФН-66 спиртами снижается их поверхностное натяжение (рис.1).
Рисунок 1 – Влияние вида и количества спиртов на поверхностное натяжение модифицированных клеевых составов
При введении в клеевой состав спиртов существенно уменьшается краевой угол смачивания как на древесных наполнителях так и на костре льна (рис. 2).
|
|
|
|
а) |
б) |
в)
Рисунок 2 – Влияние типа и количества модификаторов, добавляемых в клеевой состав, на краевой угол смачивания субстратов:
а – береза, б – сосна, в – костра льна
На рис. 3 представлена графическая интерпретация зависимости работы адгезии от поверхностного натяжения модифицированного клеевого состава.
|
|
|
|
а) |
б) |
в)
Рисунок 3 – Зависимость
работы адгезии от поверхностного натяжения клеевого состава, модифицированного
спиртами:
а – береза, б – сосна, в – костра льна
Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о повышении смачивающей способности и работы адгезии при использовании модифицированных клеевых составов.
Обоснованный подбор рационального вида и количества модификатора необходимо вести при наличии максимального значения работы адгезии (пика) в диапазоне до критической величины поверхностного натяжения адгезива, или близкого значения с большей стороны, т.е. применительно к березе – до 49 МДж/м2, сосне – до 47 МДж/м2, костре льна –до 45 МДж/м2. В диапазоне выше данных значений не будет происходить полного смачивания и поэтому учитывать и анализировать экстремальные значения работы адгезии не имеет смысла. С этой точки зрения наиболее эффективные показатели для всех исследуемых видов субстратов у карбамидоформальдегидного олигомера, модифицированного бутиловым и изопропиловым спиртами. Рациональное количество вводимых в клеевой состав данных спиртов для обеспечения полного смачивания и высокой работы адгезии – 1,5…2%.
Для костры льна модификация данными спиртами вызывает наиболее положительный по сравнению с берёзовыми и сосновыми субстратами эффект, т.к. обеспечивается качественное распределение модифицированного связующего между частицами костры, что не наблюдается при использовании традиционной смолы без модификатора. В случае осмоления древесных частиц возможно использование клеев с более высоким уровнем поверхностного натяжения, в. т.ч. и без модификатора, так как качественное распределение связующего возможно за счет достаточно равномерного переноса клея между частицами за счет их перетирания (поскольку древесные частицы в отличие от костры обладают достаточной жесткостью).
Литература
1. Берлин А.А. Основы адгезии полимеров / А.А. Берлин, В.Е. Басин. –М. : Химия, 1974. - 392 с.
2. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. –М. : Химия, 1974. - 416 с.