Delist.ru

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

Автор: Чистов Илья Николаевич

Для увеличения огнезащищенности, в лак ПУ был добавлен органобентонит. Как показывают спектры, взаимодействия органобентонита с лаком ПУ не происходит при обычной температуре, вне зависимости от степени размешанности органобентонита.

Проведенные исследования позволили создать защитную систему ФОС-ПУ. Полиуретановый лак был синтезирован по «двухкомпонентной» методике. Компонент «А» состоит из 1,4бутандиоладипината, катализатора-триэтилендиамина, смеси растворителей -толуола, ксилола, этилацетата и бутилацетата. Компонент «Б» представляет собой гексаметилендиизоцианат (ГМДИ). Компоненты «А» и «Б» смешивались в различных соотношениях, для создания прозрачной поверхности. В окончательном варианте оно составляет 100 частей полиэфира к 60 ГМДИ. Для уменьшения горючести полиуретановый лак модифицировали органобентонитом. Органобентонит представляет собой модифицированный диалкилдиметилхлоридом аммония бентонит. Для создания модифицированного лака предварительно компонент «А» перемешивали в течение часа турбинной мешалкой при 5000об/мин.

Рентгенодифракционный анализ полученной нанокомпозиции был осуществлен на дифрактометре марки Termo Scientific фирмы Termo Electron. По данным рентгенодифракционного анализа было рассчитано межслоевое расстояние для органобентонита, равное 3.5 нм. (кривая 1) В процессе получения нанокомпозита органобентонит расслаивается, образуя нанокомпозитный полиуретановый лак, о чем свидетельствует отсутствие пиков на кривой 2. (рис.3) Полученную композицию можно считать нанодисперсией, т.к. отдельные чешуйки органобентонита не превышают по толщине 1 нм.

Рис3 Рентгенодифракционный анализ: 1-органобентонит,2- органобентонит в полиэфире(10%)

Были проведены испытания по ГОСТ Р 532192-2009 для определения огнезащитных свойств образцов поверхностно модифицированной системой ФОС-ПУ древесины. Введение 5-10% органобентонита в лак уменьшает потерю массы при горении. Покрытие поверхности древесины полиуретановым лаком повышает процент потери массы при горении с 54.3% до 80%, в то время как введение 5% органобентонита снижает процент потери массы до 29.5%. Введение большего количества органобентонита (в частности 10%) неоправданно, т.к. не вызывает значительного изменения огнезащитных свойств древесины, и не способствует седиментационной стабильности.

С целью создания комплексных огне-, био-, влагозащитных свойств, мы проводили обработку древесины ДМФ, а затем нанодисперсией органобентонита в полиуретане. Результаты по ГОСТ Р532192 на огнестойкость композитных покрытий представлены в таблице 2. Чтобы оценить влияние размеров частиц на огнезащитные свойства, мы использовали органобентонит в 2 модификациях: размеры частиц около 1 нм. и микроразмерный органобентонит. Огнезащитные свойства древесины при поверхностном модифицировании системой ФОС-ПУ представлены в таблице 2.

Огнезащитные свойства образцов древесины по ГОСТ Р 532192 предварительно обработанных сначала ДМФ, затем нанодисперсией органобентонита в полиуретане. Таблица2.

№ Состав Масса образца древесины, г. Потеря массы,г.

Перед сжиганием После сжигания г %

1 Конц. ДМФ +лак ПУ с 5% сод. органобентонита.

р.ч.(1нм. 104.41 90.13 14.28 13.68

2 Конц. ДМФ +лак ПУ с 5% сод. органобентонита

р.ч.(1мкм. 100.6 88.51 12.09 12.22

3 ДМФ 40%+лак ПУ с 5% сод. органобентонита

р.ч.(1нм 133.37 111.89 21.48 16.11

4 ДМФ 40%+лак ПУ с 5% сод. органобентонита

р.ч.(1мкм 116.21 92.96 23.25 20.01

5 ДМФ 10%+лак ПУ с 5% сод. органобентонита

р.ч.(1нм 151.42 116.94 34.48 22.78

6 ДМФ 10%+лак ПУ с 5% сод. органобентонита

р.ч.(1мкм 116.90 90.02 26.87 22.99

7 ДМФ 100%+лак ПУ 111.13 84.43 26.7 27.17

Из представленных данных можно заключить следующее. ДМФ лучше использовать концентрированный. Размеры частиц органобентонита не оказывают существенного влияния на огнезащитные свойства, однако влияют на седиментационную устойчивость композиции. Устойчивы композиции только с наноразмерными частицами органобентонита.

Добавление органобентонита увеличивает прочностные показатели образующегося покрытия. В таблице 3 представлены средние значения по прочности на сжатие вдоль и поперек волокон для образцов современной древесины, обработанных лаком с 5% добавкой органобентонита, лаком ПУ без органобентонита, с одинаковым расходом в 100 г/м2, и необработанной древесиной. Прочностные характеристики измерены на приборе Оникс 2.4

Контроль Лак ПУ Лак ПУ с 5% добавкой бентонита

Вдоль волокон, МПА Поперек волокон, МПа Вдоль волокон МПА Поперек

МПа Вдоль волокон, МПА Поперек волокон,

8.32 2.2 10.01 2.37 10.89 2.90

Прочностные испытания на сжатие вдоль волокон.Таблица3.

Покрытие с добавлением органобентонита увеличивает прочность обрабатываемой древесины на 23.6%, по сравнению с исходной, вдоль волокон и на 24.14% поперек волокон. Этот эффект увеличивается на исторической древесине, в еще большей степени, за счет проницаемости во внутреннюю структуру древесины, что вызвано большей пористостью исторической древесины.

Водопоглощение образцов древесины, поверхностно модифицированной разработанной композицией не превышает 5% при испытаниях по ГОСТ 16483.20-72.

Чтобы определить биоцидные свойства полученной композиции, был проведен микологический анализ образцов. На всех образцах после проведенного испытания по стандартной методике плесневые грибы, бактерии, дрожжи не выявлены, кроме контрольного. Защитная композиция обладает высокой биостойкостью. (см. таблицу 4)

Результаты микологического анализа Таблица 4

№ Покрытие Микроорганизмы (МО), обнаруженные в пробе. Кол-во жизнеспособных спор на 1 см2

Сусло-агар Среда картофельный агар

1 Лак ПУ Роста грибов не выявлено Роста дрожжей, бактерий не выявлено.

2 Лак ПУ с 5% содержанием бентонита Роста грибов не выявлено Роста дрожжей, бактерий не выявлено. 0

3 ДМФ+лак ПУ с 5% содержанием бентонита Роста грибов не выявлено Роста дрожжей, бактерий и актиномицетов не выявлено. 0

4 Контрольный образец без покрытия Penicillium, Aspergillus,

Trichoderma Обрастание грибами, дрожжами на 80% поверхности. 188

загрузка...