Способ получения модифицированной древесины

(72) Авторы изобретения Институт механики металлополимерных систем АН Б ру и Институт общей неорганической химии АН Белорусской 71) Заявител 51) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕС 1 1Изобретение относится к областидеревообработки и касается способовполучения модифицированной древесины,Известен способ модифицирования древесины, согласно которому древесинупомещают в 21-253 водный раствор ам"миака, имеющий температуру 15-200 С ивыдерживают в нем до 12 сут, а затемизвлекают из раствора и механическиуплотняют при обычной температуре иконечном удельном давлении в среднем 1 Ооколо 80 кг/см 1 ,Недостатками этого способа является низкая формоустойчивость уплотненной древесины в водной среде, высокоеводопоглощение, низкая торцовая твердость и большая длительность процессаее получения,Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиаком и смесью кислоты с мочевиной ипоследующую термообработку 2 1.Известный способ не позволяет получать модифицированную древесину свысокой стабильностью размеров в водной среде, низким водопоглощением ивысокой торцовой твердостью,Целью изобретения является снижениенабухания древесины в водной среде,водопоглощения и повышение торцовойтвердости модифицированной древесины.Поставленная цель достигается тем,что в качестве кислоты используют фосфорную кислоту, которую растворяютв воде совместно с мочевиной в количестве 1,5-2,5 моль,л кислоты и 57 моль/л мочевины,. причем после обработки древесину сушат до 5-153 влажности, термообрабатывают при температуре 140-190 оС с уплотнением на 5-ч 0ее исходного объема.При контакте с водой древесинаблагодаря наличию большого количества гидрофильных ОН-групп поглощает971653 весине при одновременном образованииМимических связей между макромолекулами ее компонентов " "сшивок. Крометого, образование сшивок увеличивает 5 жесткость макромолекул компонентовдревесины, что обуславливает повышение ее торцовой твердости. При термообработке древесины, про питанной раствором фосфорной кислотыи мочевины, происходит реакция взаимодействия фосфорной кислоты с макро- молекулами полисахаридов (целлюлоза пентозаны, гексазаны и др.) древеси ны по схеме:ОН ОНгК-ОН Ф Р - ьОН гОНЙ-ОНй-он+рФ ОНО Й-ОНОНгО- Ю-О-Р, -н-о- РОНОНОО где Р - радикал полисахаридов.В результате такой реакции образуются одно- двух- и трехзамещенныеэфиры полисахаридов и фосфорной кислоты. При образовании двух- и трехзамещенных эфиров одна молекула фосфорной кислоты связывает сшивает ) две30и три макромолекулы полисахаридов соответственно, Предварительная передпропиткой раствором фосфорной кислотыи мочевины обработка древесины раствором аммиака вызывает ее набухание,благодаря чему увеличивается доступность макромолекул полисахаридов древесины для молекул фосфорной кислотыи соответственно возрастает количест"во эпирных связей,Реакция образования эФиров нолисахаридов и фосфорной кислоты идет свыделением воды, которую необходимоотводить из зоны реакции. Поэтомудревесину после пропитки раствором ф 5фосфорной кислоты и мочевины необходимо сушить ниже передела ее гигроскопичности.П р и м е р, Заготовки древесиныберезы размером 40 х 40 х 40 мм помещали в 20"301 водный раствор аммиакана 0,5-2 сут, затем высушивали и обраводу. Молекулы воды взаимодействуютс. компонентами древесины, содержащимиОН-группы, посредством образованияводородных связей и размещаются междуих макромолекулами, раздвигая их,и тем самым вызывают набухание древесины. Повышение гидрофобности древесины и снижения ее разбухания можнодостичь путем уменьшения содержанияОН-групп в компонентах древесины,что и реализуется в известном способе изготовления модифицированной древесины, Более эфективным срецствомдостижения поставленной цели являетсяуменьшение содержания ОН-групп в дребатывали водным раствором, содержащим в 1 л 1-3 моля йосфорной кислоты, 4-8 молей мочевины, После сушки обработанной раствором древесины до влажности 0-203 ее уплотняли при температуре 120-210 ОС в течение 0,1-8 ч на 0-50: исходного объема заготовок. Иэ полученных заготовок модифицированной древесины вырезали образцы для исследования набухания ГОСТ 21313-75 ), водопоглощения ЦОСТ 16483-20-72 ) и торцовой твердости (ГОСТ 13338-67).Конкретные варианты реализации способа приведены в табл. 1 ( для 254 раствора аммиака и выдержке заготовок в нем в течение 1 сут). Результаты испытаний приведены в табл. 2,Иэ представленных в табл, 2 данных видно, что модифицированная древесина, изготовленная по предлагаемому способу, заметно превосходит по своим свойствам, модифицированную древесину, изготовленную по способу-прототипу. Так, например, набухание снижается в 1,3-2 раза, водопоглощение в 1,7-25 раза, а торцовая твердость возрастает в 1,3-2 раза.Таблица 1 Значения технологических параметров по вариантам Технологические параметры 2 3 Концентрация фосфорнойкислоты, моль/л 1)5 2,5 3 Концентрация мочевины,моль/л 7 8 Влажность древесины передтермообработкой, 3 15 20 1 О Температура термообработки, 120 140 170 190 2105 8 0,1 0,50 5 Время термообработки, ч Степень уплотнения,40 50 20 Таблица 2Свойства модифицированной древесины Ше ШВарианты предлагаемого способа 1 3 Показ ат ели Прототип Набухание за30 сут, 3 50+ 6 Водопоглощениеза 30 сут,87+13 Торцовая твердость, ИПа 163+28 170+19 23021 243+20 227+22 167 23 Н р и м е ч а н и е: Способ-прототип исследовался при следующих оптимальных режимах: расплав борной кислоты содержал на 1 вес.ч.2 вес.ч. мочевины; температура пропитки расплавом 140 С; температура термообработки 1 ЧООС. формула изобретения Способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиаком и смесью кислоты с мочевиной и последующую термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что, с целью снижения набухания, водопогло" 46+ 5 35+ 4 301 3 32+ 3 58+ б 7 Ы 11 41+ 3 40+2 3913 67+10 щения и повышения торцовой твердостидревесины, в качестве кислоты используют Фосфорную кислоту, которую растворяют в воде вместе с мочевиной вколичестве 1,5-2,5 моль/л кислотыи 5-7 моль/л мочевины, причем послеобработки древесину сушат до 5-154влажности, термообрабатывают при тем7 971653йературе 1 ЬО С с уплотнением на5-103 ее исходного объема, УИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе У 1. Авторское 10560, кл, В 2, Авторское 812579, кл. В 8свидетельство СССР27 К 3/02, 1961.свидетельство СССР27 К 3/02, 1979Составитель А, ТелесницкийРедактор Н. коляда Техреду Л Пекарь Корректор А.ФеренцЗаказ 627/27 Тираж 515 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийФилиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул, Проектная, 4