Улучшение показателей водостойкости фенолоформальдегидной смолы с использованием биофенолов полученных из жидких продуктов пиролиза древесных отходов

23 Apr 2021, 12:15
15m
1221 (Lomonosov st. 9)

1221

Lomonosov st. 9

oral Clean Technologies Clean Technologies

Speaker

Mrs Aigul Valeeva (Kazan National Research Technological University)

Description

Резольные фенолоформальдегидные смолы (ФФС) представляют собой продукт поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной среде с избытком формальдегида. Наиболее часто они применяется при производстве фанеры и древесностружечных плит [1]. В виду увеличения спроса на синтетический фенол и потенциального истощения запасов ископаемых ресурсов замещение фенола возобновляемым сырьём становится актуальной задачей [2].
Так же острой проблемой при производстве древесной продукции является образование до 40% отходов. Одним из методов переработки данного вида отходов является быстрый абляционный пиролиз, при котором образуется до 70% жидких продуктов – пиролизная жидкость или бионефть. Быстрый пиролиз – это процесс термического разложения без доступа кислорода. Согласно проведённому анализу, пиролизная жидкость содержит кислоты, фенолы, спирты, гидроксилы, сложные эфиры, альдегиды и ненасыщенные углеводороды, при этом содержание фенолов может составлять 12% - 30%. Эти данные легли в основу идеи выделения фенолзамещающей фракции из пиролизной жидкости и использования ее в качестве сырья при синтезе фенолоформальдегидных смол. Данная технология может существенно снизить затраты на производство, однако присутствие нейтральных веществ и низкая функциональность пиролизной жидкости может приводить к ухудшению эксплуатационных свойств смолы. [3]. Так же исследование свойств уже готовой модифицированной ФФС показало наличие в ней нейтральных соединений, т.е. вещества, не принимающие участие в синтезе, и ухудшающие её водостойкость.
Оценка водостойкости осуществлялась по методике ASTM D5266-13 путём измерения прочности клеевого шва после замачивания и кипячения образцов фанеры, склеенных модифицированной фенолоформальдегидной смолой до и после экстракции нейтральных веществ различными растворителями. [4-5].
Пиролизная жидкость была получена из берёзовой щепы на установке FPP02 при температуре 500-550°С [2]. Выход продуктов пиролиза на установке FPP02: уголь-22%, жидкие продукты -56%,газ - 22%. Процесс выделения биофенолов из жидких продуктов пиролиза древесины состояла из двух стадий. Первая стадия удаление воды, летучих соединений и уксусной кислоты. На втором этапе отделялись нелетучие углеводные компоненты, соли, оксикислоты. Для синтеза использовался продукт данной обработки– фенол-замещающая (ФЗФ) или биофенол [6]. Далее синтезированная с использованием биофенолов смола подвергалась обработке двумя видами органических растворителей: бензол и н-гексан. В работе проводился анализ полученных экстрактов методами аналитической химии и было установлено, что бензол в качестве органического растворителя справляется эффективнее. Для испытания на прочность и водостойкость использовались четыре вида смолы: 1 -контрольная ФФС без биофенолов, 2- ФФС модифицированная; 3 - ФФС модифицированная и очищенная гексаном, 4 - ФФС модифицированная и очищенная бензолом. Значения коэффициентов водостойки после проведения испытаний соответственно: 1-1,07; 2-0,58; 3- 0,96; 4-1,04. По полученным данным был сделан вывод что удаление нейтральных соединение приводит к значительному улучшению показателей водостойкости у ФФС полученных с использованием биофенолов. В дальнейшем представляет интерес вопрос обработки фенолзамещающей фракции до использования его в синтезе, а не обработка готовой модифицированной смолы.
Список использованной литературы:
1.- Доронин Ю.Г., Свиткина М.М., Мирошниченко С.Н. Синтетические смолы в деревообработке: Справочник / Лесная промышленность, 1979. 208 с.
2. - Alexander Stücker, Fokko Schütt, Bodo Saake, Ralph Lehnen Lignins from enzymatic hydrolysis and alkaline extraction of steam refined poplar wood: Utilization in lignin-phenol-formaldehyde resins. Industrial Crops and Products 2016; 85: 300-308
3 - S. A. Zabelkin, A. N. Grachev, G. M. Bikbulatova, A. E. Yakovleva, A. A. Makarov & V. N. Bashkirov Resole-Type Phenol–Formaldehyde Resin with Neutralized Liquid Products of Fast Pyrolysis of Birch Wood. Polymer Science, Series D 2018; volume11, 131-134
4 - Zabelkin, S., Valeeva, A., Sabirzyanova, A. et al. Neutrals influence on the water resistance coefficient of phenol-formaldehyde resin modified by wood pyrolysis liquid products. Biomass Conv. Bioref. (2020).
5 - Feghali E. et al. Thermosetting Polymers from Lignin Model Compounds and Depolymerized Lignins. In: Serrano L., Luque R., Sels B. (eds) Lignin Chemistry. Topics in Current Chemistry Collections. Springer, Cham; 2020.
6 - А.Р. Валеева, А.Н. Грачев, С.А. Забелкин, В.Н. Башкиров, А.И. Сабирзянова. Определение влияния степени замещения фенола жидкими продуктами пиролиза древесины на прочность фенолоформальдегидной смолы // Деревообрабатывающая промышленность. 2020; №16 88-95

Affiliation of speaker Kazan National Research Technological University
Position of speaker PhD student
Publication Журнал «Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов»

Primary author

Mrs Aigul Valeeva (Kazan National Research Technological University)

Co-authors

Mrs Almira Sabirzyanova (Kazan National Research Technological University) Mr Sergey Zabelkin (Kazan National Research Technological University) Mr Andrey Grachev (Kazan National Research Technological University) Mrs Guzelia Bikbulatova (Kazan National Research Technological University)

Presentation Materials