Деревообрабатывающая промышленность, в настоящее время, является одним из наиболее эффективных и рациональных направлением ресурсосбережения и комплексного использования древесного сырья.
Рациональное использование древесины невозможно представить без применения синтетических смол и клеев, на основе которых производятся все основные виды древесных композиционных материалов.
Одним из эффективных направлений получения клеев и связующих с заданными свойствами является модификация фенолформальдегидных смол.
Фенолформальдегидная смола обладает несколькими преимуществами: легкодоступные сырьевые материалы (например, фенол может быть получен из нефти), дешевизну, простой производственный процесс, отличные механические свойства, устойчивость к атмосферным воздействиям, огнестойкость.
Модифицирование фенолформальдегидных смол позволяет увеличить их пластичность, биостойкость, скорость и степень отверждения при условии образования прочного полимера пространственной структуры. Применение модифицированных клеев позволяет придать клееному материалу новый комплекс свойств.
Таким образом, разработка технологии получения модифицированных фенолформальдегидных смол является актуальным научным направлением.
Цель магистерской диссертации.
Цель работы - синтезировать фенолформальдегидную смолу, получить модифицированную фенолформальдегидную смолу и предложить технологическую схему её синтеза.
Задачи магистерской диссертации.
1. Провести литературный обзор по выбранной теме исследования.
2. Синтезировать фенолформальдегидную смолу.
3. Модифицировать фенолформальдегидную смолу различного рода модификаторами.
4. Исследовать характеристики полученных смол.
5. Рассчитать материальный баланс для базовой рецептуры фенолформальдегидных смол и рецептуры модифицированной патокой.
6. Разработать технологическую схему синтеза фенолформальдегидных смол.
Предмет исследования.
Предметом исследования в данной работе является способ синтеза фенолформальдегидной смолы и модифицированных
фенолформальдегидных смол.
Объект исследования.
Объектом исследования, в соответствии с целью магистерской диссертации, является фенолформальдегидная смолы резольного типа.
Научная новизна.
Впервые синтезирован ряд модифицированных фенолформальдегидных смол резольного типа данной рецептуры.
Практическая значимость.
Разработана промышленная методика синтеза фенолформальдегидной смолы резольного типа.
Разработана методика получения модифицированных резольных фенолформальдегидных смол. Определены оптимальные условия синтеза и характеристики полученных смол.
Основные положения работы, выносимые на защиту.
• условия получения резольной модифицированной
фенолформальдегидной смолы конкретной рецептуры;
• способ получения резольных модифицированных
фенолформальдегидных смол;
• характеристики полученных модифицированных смол
• технологическая схема синтеза фенолформальдегидных смол.
Апробация результатов диссертации:
Основные результаты магистерской диссертации представлялись на конкурсе «Молодой ученый Тольятти», г. Тольятти, 2018 год.
Опубликованность результатов.
По результатам работы магистерской диссертации опубликована 1 статья в сборнике статей международной исследовательской организации "Cognitio" по материалам ХХХХ1У международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы науки ХХ1 века».
Гнедков М.В., Глухов П.А. Разработка способ получения модифицированных фенолформальдегидных смол. - М.: Международная исследовательская организация "Cognitio", 2019. - 49-52с.
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. Определены условия и характеристики синтеза
фенолформальдегидной смолы резольного типа промышленной рецептуры в лабораторных условиях.
2. Разработаны методики синтеза модифицированных
фенолформальдегидных смол.
3. Произведен расчет материального баланса на 1 тонну готовой смолы и на стандартный реактор объемом 3 м3.
4. Предложена принципиальная технологическая схема получения резорцинформальдегидной смолы периодическим способом.
1. Huang Y. Effect of modification with phenol formaldehyde resin on the mechanical properties of wood from Chinese fir / F. Benhua, Y. Yan, Z. Rongjun // Modification phenol formaldehyde resin. - 2013. P. 272-282.
2. Fink Johannes Karl. Reactive polymers fundamentals and applications // А concise guide to industrial polymers. - 2005. Р. 241-275.
3. Liteplo R.G. Formaldehyde / R. Beauchamp, M.E. Meek, R. Chenier // Concise International Chemical Assessment Document. Geneva. 2002.
4. Wu G. Low-volatile and strongly basic tertiary amino alcohols as catalyst for the manufacture of improved phenolic resins // US Patent 5 623 032, assigned to Angus Chemical Company, Buffalo Grove, IL. 1997.
5. Takei H. Effects of electron beam irradiation on impact value of novolak- type phenol CFRTP / K. Iwata, M. Salvia, A. Vautrin, Y. Nishi // Materials transactions. - 2010. Р. 2259-2265.
6. Rediger R.A. Phenol-formaldehyde novolac resin having low concentration of free phenol / E. Lucas // US Patent 9 458 350, assigned to Georgia-Pacific Chemicals LLC, Atlanta, GA. 2016.
7. He G.B., Curing process of powdered phenol-formaldehyde resol resins and the role of water in the curing systems / B. Riedl, A. Ait-Kadi // J. Appl. Polym. Sci. - 2003. Р. 1371-1378.
8. Waitkus P.A., Polymer com- position for curing novolac resins / T.N. Morrison // US Patent 6 569 918, assigned to Plastics Engineering Company, Sheboygan, WI. 2003.
9. Radoslaw Mirski. Properties of Phenol-Formaldehyde Resin Modified with Organic Acid Esters / Dziurka Dorota, Eeccka Janina // Journal of Applied Polymer Science. - 2008. Р. 3358-3366.
10. Grenier-Loustalot M.F. Phenolic resins: Influence of catalyst type on reaction mechanisms and kinetics / S. Larroque, D. Grande, P. Grenier, D. Bedel // Polymer. -1996. Р. 1363-1369.
11. Kaledkowski B. Synthesis of phenol-formaldehyde resole resins in the presence of tetraalkylammonium hydroxides as catalysts / J. Hetper // Polymer. - 2000. Р. 1679-1684.
12. Hse C. Melamine-modified urea formaldehyde resin for bonding particleboards / F. Feng, P. Hui // Forest Products Journal. - 2008. P. 56-61.
13. Young No B. Evaluation of Melamine-Modified Urea-Formaldehyde Resins as Particleboard Binders / G. Moon Kim // Journal of Applied Polymer Science. - 2007. P. 4148-4156.
14. Moon Kim G. Curing of Low Level Melamine-Modified Urea-Formaldehyde Particleboard Binder Resins Studied with Dynamic Mechanical Analysis (DMA) / B. Young No // Wiley Inter Science. □ 2004. P. 377-389.
15. Nabih H.I. Visbreaking of a heavy gas oil fraction promoted by phenol formaldehyde sulphonate polymer / A.M.A. Omar and R.M. Habib // Afinidad- Barcelona. - 2003. Р. 289-294.
16. Duval A. A review on lignin-based polymeric, micro-and nano- structured materials / M. Lawoko // React. Funct. Polym. - 2014. Р. 78-96.
17. Yang S. Preparation of lignin-phenol- formaldehyde resin adhesive based on active sites of technical lignin / J.Q. Wu, Y. Zhang, T.Q. Yuan, R.C. Sun // Journal of Biobased Materials and Bioenergy. - 2015. Р. 266-272.
18. Yang S. Lignin-phenol-formaldehyde resin adhesives prepared with biorefinery technical lignins / Y. Zhang, T.Q. Yuan, R.C. Sun // Journal of Applied Polymer Science. - 2015. Р. 400.
19. El Mansouri N.E. Structural characterization of technical lignins for the production of adhesives: application to lignosulfonate, Kraft, soda anthraquinone, organosolv and ethanol process lignins / J. Salvado // Industrial Crops and Products. - 2006. Р. 8-16.
20. Wang G. 2014. Carbohydrate elimination of alkaline-extracted lignin liquor by steam explosion and its methylolation for substitution of phenolic adhesive / H. Chen // Ind. Crop. Prod. - 2014. Р. 93-101.
21. Li M.F. Formic acid based organosolv pulping of bamboo (phyllostachys acuta): Comparative characterization of the dissolved lignins with milled wood lignin / S.N. Sun, F. Xu, R.C. Sun // Chemical Engineering Journal. - 2012. Р. 80¬89.
22. Constant S. New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterisation study / H.L. Wienk, A.E. Frissen, P. de Peinder, R. Boelens, D.S. van Es, R.J.H. Grisel, B.M. Weckhuysen, W.J.J. Huijgen, R.J.A. Gosselink, P.C. Bruijnincx // Green Chemistry. - 2016. Р. 2651¬2665.
23. Bo Panga. Structure-property relationships for technical lignins for the production of lignin-phenol-formaldehyde resins / Yanga Sheng, Fang Wei, Yuan Tong-Qi, S Dimitris. Argyropoulosb, Sun Run-Cang // Industrial Crops & Products. - 2017. Р. 316-326.
24. Stucker A. Lignins from enzymatic hydrolysis and alkaline extraction of utilization in lignin-phenol-formaldehyde resins / F. Schutt, B. Saake, R. Lehnen // Industrial Crops and Products. - 2016. Р. 24.
25. Saari N. Preparation and characterization of lignin from Malaysian coconut coir husk (CCH) as a potential precursor in phenol-formaldehyde (phenolic) resins for the plastics industry / N. Fatin, D. Samsudin, N.M. Abdul Wahab, N.A. Majid, R. Daik, M. Ishak, M. Azlan // Advanced Materials Research. - 2016. Р. 583- 587.
26. Stuecker A. Organosolv lignin in phenol- formaldehyde resins-effect of molecular weight and lignin methylolation / J. Podschun, M. Heitmann, R. Lehnen // Towards Forest Products and Processes with Lower Environmental Impact: 5th International Conference on Environmentally Compatible Forest Products. - 2014. Р. 251-261.
27. Valkonen S. Use of low molecular weight lignin together with lignin for the production of a phenol-formaldehyde binder composition / S. Pietarinen, O. Ringena, K. Es-kelinen // US Patent 9 469 795, assigned to UPM-Kymmene Corporation, Helsinki. 2016.
28. Gao J. Structure and properties of boroncontaining bisphenola formaldehyde resin / Y. Liu, F. Wang // Eur. Polym. J. -2001. P. 207- 210.
29. Gao J. Structure of a boroncontaining bisphenol-f formaldehyde resin and kinetics of its thermal degradation / L. Xia, Y. Liu // Polym. De- grad. Stab. - 2004. P. 71-77.
30. Liu Y.F. Curing kinetics of boroncontaining phenolformaldehyde resin formed from paraformaldehyde / J.G. Gao // Int. J. Chem. Kinet. - 2002. P. 638¬644.
31. Liu Y., Thermal properties and stability of boron-containing phenolformaldehyde resin formed from paraformaldehyde / J. Gao, R. Zhang // Polym. Degrad. Stab. - 2002. P. 495-501.
32. Pugazhenthi N. Preparation and properties of phenol-formaldehyde resin reinforced with recycled cellulose fiber(RCF) / J. Thamilarasan, A. Kumar // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). - 2017. P. 59-64.
33. Цветкова И.В. Выполнение и защита магистерской диссертации: электрон. учеб. пособие / А.А. Голованов. - М. : Химическая технология. - 2018. 48 с.