Delist.ru

 Защита древесины композицией на основе фосфорорганических соединений и полиуретанов (21.12.2010)

Автор: Чистов Илья Николаевич

(поперек) воло

МПА Время эксплу

1 Успенский Собор СТСЛ, верх сваи.

XVI век. Шурф 5. 60.11 29.49 10.40 - 26.5 470

2 Успенский Собор СТСЛ, средняя часть.

XVI век. Шурф 5 51.0 31.7 17.3 - 23.0 470

12 Западная стена СТСЛ, верх сваи,

XVII век шурф 9

41.01 48.23 10.76 71.77 55.2 350

13 Западная стена СТСЛ, средняя часть сваи,

XVI век шурф 9. 39.32 27.33 33.35 102.33 17.2 450

14 Западная стена СТСЛ, низ сваи,

XVI век шурф 9 48.15 33.51 18.34 30 20 450

16 Южная стена СТСЛ, шурф 6, верх. 42.64 24.37 32.99 0 0 350

17 Южная стена СТСЛ, шурф 7, верх 49.47 21.98 28.55 0 0 350

18 Южная стена СТСЛ ,

XVII век. 51.63 17.87 30.5 41.42 32.4 370

19 Южная стена, свая из-под пилона Луковой башни, XVI век. 42.71 19.88 37.41 67.81 19.2 470

20 Ростовский Кремль,

Конюшенный двор,

XIX в. 48.58 34.57 16.85 16.25 18.8 150

46 Образец современного дуба чересчатого. 27.8 47.3 24.9 62 57.5 1

47 Образец современной сосны. 27.5 43.3 28.3 28.5 48.5 1

Как видно из табл.1, в древесине происходит постепенное увеличение содержания лигнина и постепенное уменьшение содержания целлюлозы.

Исследование древесины свай в основаниях фундаментов исторических сооружений проводилось с помощью ИК-Фурье спектроскопии на инфракрасном фурье-спектрометре Magna 750 фирмы Nicolet (США) в области от 4000 до 400 см-1. Снимались спектры древесины свай, а также, выделенных из этой древесины, лигнина и целлюлозы.

пиранозного цикла.

Рис1 Увеличение пиков в ИК-спектрах древесины свай (1) в сравнении с ИК-спектром контрольных

образцов современной древесины(2).

В образцах древесины свай крепостных стен СТСЛ методом рентгено-флуоресцентного анализа было определено процентное содержание по массе кальция, железа, кремния и алюминия(рис.2) Параллельно с рентгено-флуоресцентным анализом образцов древесины, проводился аналогичный анализ целлюлозы и лигнина, выделенных по вышеописанным методикам, из исследуемых образцов. Количественное определение металлов в компонентах лигноуглеводного комплекса изученных образцов древесины свай показало, что процентное содержание по массе кальция в 5-10 раз выше для целлюлозы , чем для лигнина .

Рис.2 Содержание микроэлементов в образцах целлюлозы и лигнина археологической древесинывозрастом до 500 лет

Обобщая полученные данные можно представить схему кальцинирования целлюлозы древесины свай в следующем виде:

Микологический анализ образцов древесины свай (совместно с институтом им.А.Н. Северцова РАН) позволил выявить зависимость прочности на сжатие древесины вдоль волокон от количества жизнеспособных спор на 1см2 поверхности. С увеличением количества спор, прочность уменьшается линейно. То есть важным фактором разрушения древесины является биокоррозия.

Имея представление о механизме разрушения древесины свай, мы провели исследования, касающиеся вопроса поверхностного адсорбционно-химического модифицирования современной древесины фосфорсодержащими органическими соединениями (ФОС) совместно с полиуретанами (ПУ). ФОС создают биостойкость обрабатываемой древесины, а полиуретаны придают поверхностную твердость обрабатываемой древесине. Совместное использование системы ФОС-ПУ на древесине не было исследовано.

Изучение химического взаимодействия целлюлозы и древесины с указанными компонентами проводилось методом ИК-Фурье спектроскопии и элементного анализа. Как показали данные ИК- спектров, взаимодействие древесины с полиуретанами происходит по следующей схеме:

Целл-ОН+ NCO-R1-NHC=O ?

O-R-O-C-NH- R1-NCO

Целл-О-C-NH- R1-NHC=O ?

O-R-O-C-NH- R1-NCO

Взаимодействие древесины с ФОС (в работе использовался диметилфосфит -ДМФ) было исследовано ранее в работах Покровской Е.Н. Взаимодействие ДМФ с древесиной протекает по гидроксильным группам по принципу реакции переэтерификации. Химическое взаимодействие между ФОС и лаком ПУ, как показывают данные ИК-спектров отвержденных образцов композиции ПУ и ДМФ, не происходит.

Таким образом, компоненты защитной композиции на основе фосфорорганических соединений и полиуретанов реагируют с поверхностью древесины отдельно: т.к. первоначально древесина обрабатывается ДМФ, который вступает в реакцию переэтерификации по гидроксильным группам. По оставшимся свободными гидроксильным группам в поверхностном слое древесины происходит взаимодействие с полиуретанами. Можно заключить, что при поверхностном модифицировании происходит образование ковалентных связей как с ПУ, так и с ДМФ по принципу неравномерной «зебры» на поверхности.

загрузка...