Способ металлизации древесины

Соиэз СоветсникСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 854713(5)М. Кл, В 27 К 3/22 с присоединением заявки РЙ -(72) Авторы изобретения Б; И, Купчинов и Ю. Д. Баранов Институт механики металлополнмерны систем АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ Изобретение относится к химической моди.фикацпи древесины и может быть использованов производстве новых материалов на основедревесины, преимущественно для узлов тре.Известен способ модификации древесиньт путем предварительной пропитки ее ра. створами солей металлов, а затем осаждения необходимого металла в древесине с использованием электрохимического метода 11 Известен также способ металлизацни древесины, включающий ее пропнтку ра. створом термо разлагающейся соли меди в аммиаке с последующей термообработ. кой до разложения соли в капиллярнопористой системе древесины 21. 20Недостатками данных способов являются низкие физико-механические характеристики и сложность технологического процесса. Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытийЦель изобретения - повышение физикоо.механических свойств древесины (предел прочности при сжатии, содержание металла, коэффициент теплопроводности) и упрощение технологического процесПоставленная, цель достигается тем, что дре. весину предварительно пропитывают в течение 4 - 20 ч. двуокисью азота, а в качестве раство. ра терморазлагающейся соли меди в аммиаке используют 10 - 30% ный раствор муравьинокнслой меди, причем термообработку осуществляют при 180 - 200 С в течение 10 - 25 мин. Обработка древесины двуокисью азота пе. ред пропиткой раствором муравьинокислой меди производится для повышения реакционной способности ее компонентов, Так, например, приобретение реакционной способности компонента древесины - целлюлозы - под воздей. ствием двуокиси азота протекают по следую щей схеме:Древесину после наполнения раствором муравьи. нокпслой меди продолжают выдерживать в10 пропиточном растворе в течение 1,5 - 3,5 ч для ззверпеения протекания монообменной реакции, Реакционносееособееые (окисленньее) компоненты древесиене (полисахариды и целлеолоза, коепгчество которых в древесине достигает 50%15 и более) содержат макромолекулы с карбоксильными группами. Такие соединенеи (при нриобретешги реакционной способности) являвэтся более сильными кислотами, чем муравьи. ееаее, н поэтому могут втетеснять металл из20 соли зтойе кислоты 0у lОН 30 При вьщеркке такой реакционноспособной древесины в растворах солей, чаете катионов меди из раствора прпсоедешяется к яктивиро. ваееееомъ компоееснту дрсвесеени (целлеолозе) еео месту кзрооксильных водо 1 эодов по прин. цииу ионообменной реакции карбоксилов цел- люлозье с катионами меди. Другая часть катионов меди связывается с активными карбок. сильными группами дигнина и высокомолеку 40 лярных полисзхаридов за счет ионообменз водорода карбоксилов и гидроксильных групп на металл, Катионы меди соедепгяются с компонентами реакционпослособной древесины нрочнымп связями за счет образования комплек 45 Время выдержкиобразцов в растворе, ч 2,0 2,5 3,0 35 Содержание медив древесине, % 21,2 23,9 25,3 25,8 25,9 5ме древесины от концентрации лролиточного раствора муравьипокислой меди в25%-ном рзстворе аммиака показана ниже. оБН 0 Н Н С .+Югсе 1" -"о 1 н,он еели- Сц - - ъЯ - у +Яьгде- рацпкал муравьиной кислоты Таким образом, оптимальное время выдержки реакционнослособных образцов древесиныв растворе 2,5 - 30 ч, Зависимость содержания меди в объе. сов при взаимодействии катионов одновременнос карбоксилами и гидроксилами.После пропитки и вьедержки образцов врастворе их высушивают, а затем подвергаюттермообработке при 180 - 200 С в течении 10 -25 мин, В результате такой обработки происходит разложение в объеме древесины частично находяшихся комплексных соединениймеди Сн(чН)4 + до чистой меди. Приэтом выделяющийся аммиак способствуе вос.становлению меди из ее окисных форм,Способ прост в аппаратном оформлении,не требует дорогостоящих реагентов (двуокисьазота, применяемая в предлагаемом способе,часто является побочным продуктом многиххимических процессов, имеет низкую стоимость) .П р и м е р. Заготовки березы размерами 40 х 40 х 40 мм, влажностью б - 8%, помещаютв взкуумный шкаф, где их вакуумируют доР = 0,1 атм, а затем подают двуокись азота.По истечении времени активирования древесины (4 - 20 ч) избыток двуокиси азота, невступившей в реакцию, откачивают, а заготовки погружают я"10 - 30 о.ный раствор муравьинокислой меди в 25% аммиака и вакуумируютв растворе до достижения 95 - 100% наполнениязаготовок раствором. После наполнения заго.товок раствором их выдерживают в растворедля завершения протекания ионообменнойреакции между реакционно-способными компонентами древесины и катионами меди, находящимися в растворе.Зависимость содержания меди в объемедревесины ог времени выдержки образцов в20%-ном растворе муравьинокислой меди, растворенной в 25%-ном растворе аммиака, приведена ниже,854713ф Концентрация растворамуравьинокислой медив 25% аммиаке, % 10 20 30 22,4 25,8 26,0 Таблица 1 азатели редел прочностири сжатии, кгс/см 5 Содер метал 23,6 1,6 ла,Коэффициент тпроводности,Вт/м град до чистокаммиак споиэ ее окнслен. талла в древеевесины темпе ния др 0 С, время окисленияьщержки окисленной створе муравьинокис.ена ниже. Время термообработки, мин. ание медиесине, % дре 16 ч, концентрация нитки 20%, время ре 2,5 - 3,0 ч, время 200 о С аствораыдержки термооб раствотки приСодержание медив древесине (время выдержки в растворе 2,5 ч),% В табл. 1 представлены физико-механические показатели модифицированной древесины, которые в большей степени зависят от време. По мере увеличения времени окисления повышается содержание связанного металла в объеме древесины, однако прочностные свойства получаемого материала при этом уменьшаются, Это обуславливается тем, что при длительном окислении древесины (свыше 16 ч происходит интенсивное разложение лигнина.После просушивания образцы подвергаются термообработке при 180 - 200 С в течение 10 - 25 мин, что способствует разложению находящейся в объеме древесины комплексных соеВ табл, 2 представлены сравнительные данные физико-механических свойств древесины ло известному и предлагаемому способам (время окисления 12 -ни окисления древесьпы двуокисью азота(время выдержки в растворе 2,5 ч, концентрация прониточного раствора 20%),динений меди СО (ЙЧДмеди, Выделяющийся при этособствует восстановлению медииых форм.. Зависимость содержаниясине от времени окислература термофиксацни 2древесины 16 ч, времядревесины в 20,-ном рлой меди 2,5 ч), привед854713 Таблица 2 Способ Показатели известный Прелел прочности,при сжатии, кгс/см 620-680 520-540 Солержание металла, % 25,3-25,8 10-15 Козффиппен дтеплппроволностиВт/м град 1,7-2,1 0,9 Спосоо металлизации древесины, вклточаю. щий ее пропитку раствором терморазлагающей. ся соли мели и аммиаке с последующей термообрэботкой цо разложения соли в капиллярно пористой системе древесины, о т л ич а в щ и й с я тем, что, с целью повышения физико-механических свойств древесины и упрощения сехнологического процесса, древесину предварительно пропитывают в течение Составитель А. ТелесницкийТехред Ж, Кастелевич Корректор Н ШвьщкаЯ Редактор Ю. Петругпко Подписное Тираж 528ВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Заказ 6583/22 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения 4 - 20 ч двуокисью азота, а в качестве раствора терморазлагающейся соли меди в аммиакеиспользуют 10 - 3 ный раствор муравьинокис.лой меди, причем термообработку осуществля.ют при 180-200 С в течении 10-15 мин.25 Источники информации,принятые во внимание при зкспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 501875,кл. В 27 К 3/32, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 37 б 227,кл, В 27 К 3/32, 1972.