 Для производства водостойкой фанеры применяются фенолоформальдегидные смолы. Однако эти смолы токсичны и их производство является экологически опасным. При их производстве также складывается трудная ситуация и с токсичными газовыми выбросами. Суммарное количество токсичных газовых выбросов из хранилищ сырья, емкостей аппаратов, мерников и другого технологического оборудования составляет 700-1000 м3/час. Содержание вредных выбросов в газовых выбросах, в частности по фенолу, во много раз превышает нормы ПДК. Поэтому производство фенольных смол является экологически опасным, что привело уже к прекращению их выпуска на ряде деревообрабатывающих предприятий.
Кроме того, фанера, выделяющая свободный фенол, который является высокотоксичным и канцерогенным веществом согласно регламенту REACH подлежит авторизации, так включает вещества, признанные как вызывающие особое беспокойство. Поэтому с целью повышения качества, снижения токсичности фанеры и обеспечения ее конкурентоспособности на мировом рынке на второй московской международной конференции «Меламин 2007» нами был представлен доклад об исследовании технологии производства фанеры с использованием клеев на основе меламиновых смол. Однако все возрастающая стоимость меламина и отсутствие отечественного производства его не позволили осуществить широкое внедрение меламиновых смол в производство водостойкой фанеры и влагостойких древесностружечных плит. Целью данного сообщения является продолжение исследований в данном направлении и разработка технологии синтеза специальной карбамидомеламиноформальдегидной смолы и опытно-промышленные испытания ее на фанерных заводах. Реакция формальдегида с меламином известна давно и при этом установлено, что метилольные производные образуются из меламина и формальдегида после дегидратации метиленгликоля и образуют метиленовые и метиленэфирные мостики, по соответствующим реакциям, подчиняющимся закономерности кислотно-основного катализа. При синтезе меламиновых смол водное число WT является важнейшей характеристикой, связанной со степенью конденсации, которая зависит от условий синтеза: мольного соотношения F/M, величины pH, температуры реакции, сухого остатка. Нами изучалась зависимость водного числа как функции сухого остатка для смол с различным мольным соотношением F/M. Увеличение сухого остатка увеличивает время достижения смолой WT ниже 2. Полученные зависимости позволили уточнить мольное соотношение и разработать необходимый рецепт смолы. При этом установлено, что изменения в величине pH являются основным определяющим фактором процесса поликонденсации и, следовательно, количества образующихся метиленовых и метиленэфирных связей (мостиков) с целью получения карбамидоформальдегидных смол длительной жизнеспособности важно было изучить явление нестабильности растворов при хранении, и взаимосвязь с условиями синтеза смол и их строением. Явление нестабильности растворов меламиновых смол исследовано в работах специалистов фирмы“ DSM Melamine” (Jahromys и др.), а также в работах Романова Н.М. и др. Ha основании проведенных «исследований следует, что механизм стабильности при хранении растворов МЛФС является комплексным и включает различные процессы, которые, возможно, происходят одновременно в растворе смолы с определенной степенью конденсации. На рис. J эти процессы представлены обобщенной зависимостью стабильности при хранении от времени поликонденсации. В первой области нестабильность обусловлена выпадением метилолмеламинов. По мере углубления конденсации растворимость метилолмеламинов увеличивается, а их концентрация уменьшается. Как результат, стабильность воз¬растает. Растворимые метилолмеламины и олигомеры способны к вторичным кооперативным взаимодействиям в воде как растворителе. Учитывая молекулярную структуру МЛФС, можно предположить, что такие взаимодействия в основном заключаются в образовании водородных связей. Агрегаты, образовавшиеся на начальной кривой стабильности, являются плотными и почти кристаллическими по природе. За счет разницы в плотности, эти агрегаты будут седиментироваться под действием сил тяготения, образуя двухфазную структуру в области 1 (Рис I). По мере прохождения реакции, т.е. с увеличением степени конденсации, молекулярный порядок внутри этих агрегатов снижается, т.е. они становятся менее плотными, и вязкость системы увеличивается, соответственно, движущие силы, направленные на седиментацию под действием гравитации, уменьшаются. Агрегаты МЛФС непрерывно движутся под влиянием Броуновского движения, возможно, остаются под воздействием столкновений и, как результат, коллоидных сил взаимодействия, т.е. водородных связей. Этот процесс будет приводить, в конце концов, к образованию стабильного геля в области 2. Как показали реологические исследования, эти гели являются очень слабыми и будут разрушаться под действием больших деформаций. Процесс гелирования происходит значительно быстрее, чем рост молекулярной массы, т.е. реакционного процесса. Конкретный максимум на кривой стабильность-конверсия складывается из двух этих процессов: высаждение низкомолекулярных метилолмеламинов и физического гелирования. Степень конденсации должна быть достаточна высокой, чтобы растворить мономерные частицы, и относительно низкой для того, чтобы задержать процесс гелирования, насколько это возможно. При очень высокой степени конденсации классический процесс фазового разделения жидкость - жидкость становится преобладающим, область 4. |
