Направления модификации карбамидо- и фенолоформальдегидных смол и клеев

 

Под модификацией клеев понимается целенаправленное изменение их физико-химических, технологических и эксплуатационных свойств, а также придание им особых специфических свойств различными способами. Модификаторы и активные наполнители используют преимущественно для улучшения технологических и эксплуатационных свойств карбамидо- и фенолоформальдегидных смол и клеев.

Модификацию различают химическую и физическую. Химическая модификация основана на улучшении свойств клеев путем введения различных модифицирующих добавок, которые могут изменять адгезионные, когезионные, упругие и эластические свойства клеев. В ряде случаев модифицирующими добавками являются иные клеи, смолы, полимеры.

 Для улучшения совмещения клеев с другими полимерами и компонентами могут применяться специальные модифицирующие добавки (табл. 2.3). Физическая модификация основана на воздействии на клеи физических и физико-химических методов теплого воздействия, различных видов излучения, вибрации, в том числе ультразвука. 

По характеру взаимодействия со смолой наполнители делятся на два типа – активные и инертные. Активные – это, как правило, наполнители органического происхождения, способные набухать и вступать в химическое взаимодействие (например, пшеничная мука и др.). Инертные наполнители – это вещества минерального происхождения, нерастворимые и не взаимодействующие со смолой (например, каолин, мел и т. п.).

Кроме перечисленных используется множество других наполнителей и модификаторов, в той или иной степени изменяющих физико-химические и физико-механические свойства клеев и готовой продукции. Большая часть исследований по модификации и наполнению клеев направлена на снижение токсичности.

Важное практическое значение имеет создание высоконаполненных композиционных материалов, содержащих свыше 20 % наполнителя (по объёму), что связано с уменьшением расхода базового полимерного связующего и удешевлением материала. При выборе наполнителей для полимерных адгезивов предпочтение отдаётся органическим продуктам, которые являются активными по отношению к базовому полимеру, что способствует их совмещению, повышает их физико-механические характеристики.

Особое значение приобрела проблема утилизации отходов целлюлознобумажной промышленности. Использование лигниновых отходов в качестве фенольного сырья основано на сходстве их химических структур. Рост цен на сырьё повлечёт за собой существенное удорожание продукции на основе синтетических смол, т. к. доля связующего в себестоимости клеёной древесины достигает - 35 % [1].

Поэтому особенно актуальна замена дорогостоящего гидроксибензола в синтезе фенолформальдегидных смол на более дешёвое фенольное сырьё или замена части самих ФФС в производстве клеёв. С этой точки зрения значительный интерес представляет лигнин – природный сополимер фенилпропановой структуры, молекулы которого могут быть использованы в качестве заменителей фенола в структуре смолы.

При переработке древесины на целлюлозно-бумажных предприятиях к концу XX в. ежегодно в мире образовывалось 40-50 млн. т щелочного лигнина. При этом используется всего около 2 % технических лигнинов. В настоящее время промышленные лигнины применяются главным образом в производстве сорбентов, полимеров и в композиционных материалах. В основном же лигносодержащие отходы сжигаются с целью регенерации химикатов и получения тепловой энергии, либо сбрасываются в отвалы или водоёмы. По информации Иркутской области на территории России накоплено около 95 млн. тонн сернокислотного лигнина.

 

Модификаторы и наполнители для карбамидо- и фенолоформальдегидных клеев представлены в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3