Создание клеевых композиций с улучшенными экологическими характеристиками

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОЗДАНИЕ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Бельчинская Л.И.,

Ходосова Н.А.,

Стрельникова О.Ю.

Карбамидоформальдегидные смолы (КФС) являются основой для получения клеевых композиций (КК), широко используемых для нужд мебельной и строительной промышленности России и других европейских стран. Недостатком данных КК является наличие свободного формальдегида, содержание которого повышается в результате термической и гидролитической неустойчивости смолы. Формальдегид - высокотоксичное вещество, оказывающее раздражающее воздействие на слизистые оболочки глаз, носа и верхних дыхательных путей, нервную систему [1, 2]. Согласно медицинской статистике, содержание большого количества вредных веществ в воздухе вызывает рост заболеваемости населения, снижение иммунитета, мутагенное и эмбриотоксическое действие. Формальдегид способен выделяться из различных изделий на основе карбамидоформальдегидных или фенолоформальдегидных смол (пластиков, плит, панелей, ковровых покрытий и др). Это способствует накоплению значительного количества формальдегида в жилых помещениях, что еще в большей степени усиливает его негативное влияние на организм человека. Одним из перспективных и экономичных способов снижения выделения формальдегида из карбамидоформальдегидных смол и материалов, полученных с их использованием, является экологизация клеев за счет введения активированных природных минералов.

Активирование минералов проводилось термически и в импульсном магнитном поле (ИМП). В литературных источниках не обнаружены данные по воздействию ИМП на сорбционную способность минералов. В данной работе рассматривается влияние импульсного магнитного поля и последующей термической обработки на природные минералы - монтмориллонит и клиноптилолит с целью дальнейшего их использования в качестве наполнителей карбамидоформальдегидных смол.

В качестве объектов исследования рассматриваются природные алюмосиликаты: цеолит (клиноптилолит), с жесткой каркасной структурой, и слоистый силикат с расширяющейся структурной ячейкой - монтмориллонит. Для исследуемых сорбентов определены адсорбционные параметры, представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Сорбционные характеристики минералов

Исследуемые сорбенты имеют близкие величины суммарного адсорбционного объема. Монтмориллонитовый образец обладает большей площадью поверхности по воде, а клиноптилолит - наибольшей пористостью.

Подготовка сорбентов заключалась в облучении их импульсным магнитным полем и последующей тепловой обработке. Ранее определены наиболее эффективная продолжительность обработки (30 с), амплитуда импульсного магнитного поля (0, 011 Тл), температура последующей обработки (453 К) [3]. Концентрацию формальдегида, выделяемого из клеевой композиции, определяли ацетилацетоновым методом [4].

Исследовали влияние количества вводимого в клей минерала на концентрацию выделяемого формальдегида из клеевой композиции. Содержание минерала в рецептуре клея варьировали в пределах 1 - 3 % от массы клея. Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние количества вводимого сорбента на выделение формальдегида, мг/м³

Судя по данным табл. 2, оптимальное количество вводимого сорбента составляет 2 % от массы клеевой композиции. В работе исследовано выделение формальдегида из сухой клеевой композиции и клееных древесных изделий на основе карбамидоформальдегидной смолы при введении природных и предварительно обработанных сорбентов (табл. 3).

Таблица 3 - Выделение формальдегида из клеевой композиции в зависимости от кристаллохимического строения минералов и вида предварительной обработки

Наиболее интенсивно снижается концентрация формальдегида выделяемого из отвержденной клеевой композиции, в которую входит карбамидоформальдегидная смола (КФС) (содержание свободного формальдегида 0, 9 %) и 2 % (от массы смолы) минерального наполнителя, обработанного термически и в импульсном магнитном поле. В большей степени на сорбционную способность клиноптилолита влияет термообработка, а на монтмориллонит - импульсное магнитное поле. Выделение формальдегида снижается в 1, 7 раза. Проведение комплексной обработки приводит к снижению эмиссии в 2 раза. Определена эмиссия формальдегида из фанеры, полученной с использованием клеевой композиции на основе КФС, содержащей сорбенты, предварительно обработанные термически, в импульсном магнитном поле и комплексно (табл. 4).

Таблица 4 - Выделение формальдегида из фанеры в зависимости от кристаллохимического строения минералов и вида предварительной обработки

Отмечается, что при добавлении в клееные материалы на основе карбамидоформальдегидных смол сорбентов, предварительно обработанных в импульсном магнитном поле и термически, происходит снижение эмиссии в 1, 7 - 2, 2 раза в зависимости от природы основного структурного компонента минерала. Это положительно сказывается на гигиенических показателях атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны и жилых помещений.

В работе установлено, что проведение предварительной комплексной обработки сорбентов в импульсном магнитном поле и термически позволяет значительно снизить выделение формальдегида из клеевых композиций и фанеры, полученной на их основе. Усиление адсорбционных свойств глинистых минералов под действием температурной обработки происходит за счет дегидратации поверхности, изменения соотношения активных центров на поверхности сорбентов и селективности адсорбции молекул формальдегида в конкурирующей сорбции молекул формальдегида и воды. При воздействии ИМП на молекулярные системы, в соответствии с подходом Бучаченко, Бинге, Салихова, происходит активация на уровне спиновой подсистемы [5, 6]. Наиболее вероятно спиновое разупорядочивание в группах AlOH, FeOH, MgOH, гидроксилированных катионах и др., и, как следствие, образование радикальных пар, являющихся активными центрами, в большей степени на гидроксилированной поверхности монтмориллонита сравнительно с клиноптилолитом. Индуцируемое переменным импульсным магнитным полем вихревое электрическое поле, вероятно, способствует поляризации диполей активных сорбционных центров и благоприятно отражается на их ориентации. При проведении двух совместных видов предварительной обработки (тепловой и ИМП при В = 0, 011 Тл), по-видимому, наблюдается более выраженный синергетический эффект самоорганизации сложной системы минералов.

цеолит термический импульсный магнитный

Список литературы

[1] Уокер, Дж.Ф. Формальдегид / Дж. Ф. Уокер - М.: Гос. научно-техн. изд. химической литературы. 1957. - 608 с.

[2] Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека. ГН 1.1.029-98.- М.: Госкомсанэпидназор России, 1995. - 17 с.

[3]Бельчинская, Л. И. Адсорбция формальдегида на минеральных нанопористых сорбентах, обработанных импульсным магнитным полем / Бельчинская Л. И., Ходосова Н.А., Битюцкая Л.А. // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2009. - Т.45. №2. - С.218-221.

[4] Комарова, Е.Е. Определение выделяемого из древесностружечных плит формальдегида фотоколориметрическим методам с использованием ацетилацетона: экспресс-информ. / Е.Е. Комарова Б. В. Ромашков, В.В. Васильев. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987. - С. 16-19. - (Плиты и фанера; Вып. 12).

[5] Бучаченко, А.Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях / А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеев, К.М. Салихов - Новосибирск: Наука, 1978.

[6] Бинги, В.Н. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы / В.Н. Бинги, А.В. Савин. / Успехи физических наук. - 2003. - Т.173.- №3. - С.265-300.

Размещено на Allbest.ru