ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫХ ЛИГНИНОВ В СИНТЕЗЕ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ

УДК 678.652’41’21:665.947.4

  • Кожемяко Александр Александрович – соискатель, заместитель генерального директора по производству. ОАО «Витебскдрев» (210008, г. Витебск, пер. Стахановский, 7, Республика Беларусь). E-mail: kozhemyako.a@wood.by

  • Куземкин Дмитрий Владимирович – кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазопереработки и нефтехимии. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: kuziomkin@mail.ru

  • Гончар Александр Николаевич – заместитель директора по научной работе. СООО «СинерджиКом» (247484, д. Пригородная, Речицкий район, Гомельская область, ул. Урожайная, 5, Республика Беларусь). E-mail: agonchar@synergyhorizon.com

  • Дубоделова Екатерина Владимировна – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии деревообрабатывающих производств. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: katedubodelova@tut.by

  • Шпак Сергей Иванович – кандидат технических наук, доцент кафедры химической переработки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: spak_s@belstu.by

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-12

Ключевые слова: поликарбоксилатный лигнин, карбамидоформальдегидная смола, синтез, древесностружечные плиты, содержание свободного формальдегида, предел прочности.

Для цитирования: Кожемяко А. А., Куземкин Д. В., Гончар А. Н., Дубоделова Е. В., Шпак С. И. Применение поликарбоксилатных лигнинов в синтезе карбамидоформальдегидных смол // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2023. № 1 (265). С. 104–111. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-12.

Аннотация

Разработаны модифицированные поликарбоксилатным лигнином композиции карбамидоформальдегидной смолы (КФС) для древесностружечных плит. При модифицировании использованы продукты валоризации гидролизного лигнина кислого и щелочного характера линейки S-Drill™ BND (СООО «СинерджиКом») в целях создания условий по образованию повышенного количества метилольных групп и разветвленной структуры образуемых олигомеров. Установлено, что массовая доля свободного формальдегида в модифицированной смоле после синтеза за период 24 ч снижается с меньшей интенсивностью по сравнению с контрольным образцом КФС на 70,0 и 57,6% соответственно. При этом время желатинизации при 100°С увеличивается на 31,4% для контрольного образца КФС, а для экспериментального ‒ на 2,6%. Образцы древесностружечных плит, полученные с использованием модифицированной поликарбоксилатным лигнином карбамидоформальдегидной смолы, соответствовали требованиям ГОСТ 10632‒2014 для марки Р1. Для образцов плит на экспериментальных смолах наблюдалось возрастание предела прочности при растяжении перпендикулярно к пласти в среднем на 43%. Результаты исследований прошли комплексную полупромышленную апробацию на ОАО «Речицадрев».

Скачать

Список литературы

  1. Paananen H., Pakkanen T. T. Kraft Lignin Reaction with Paraformaldehyde // Holzforschung. 2020. Vol. 74. Р. 663‒672. DOI: 10.1515/hf-2019-0147.
  2. Synthesis of Lignin-Based Polyacid Catalyst and Its Utilization to Improve Water Resistance of Ureaformaldehyde Resins / S. Gao [et al.] // Polymers. 2020. Vol. 12. Аrticle 175. DOI: 10.3390/polym12010175.
  3. Снижение токсичности древесных клееных материалов на основе модифицированных лигносульфонатами карбамидоформальдегидных смол / Г. С. Варанкина [и др.] // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 3 (31). С. 154–160. DOI: 10.18324/2077-5415-2016-3-154-160.
  4. Younesi-Kordkheili H., Pizzi A. A Comparison between Lignin Modified by Ionic Liquids and Glyoxalated Lignin as Modifiers of Urea-Formaldehyde Resin // The Journal of Adhesion. 2017. Vol. 93. Р. 1120‒1130. DOI: 10.1080/00218464.2016.1209741.
  5. Катионные крахмалы ‒ перспективные модификаторы аминоальдегидных олигомеров / С. М. Тарасов [и др.] // Лесной вестник. 2010. № 5. С. 152‒156.
  6. From Wood to Resin ‒ Identifying Sustainability Levers through Hotspotting Lignin Valorisation Pathways / М. Lettner [et al.] // Sustainability. 2018. Vol. 10. Аrticle 2745. DOI: 10.3390/su10082745.
  7. Использование модифицированного лигнина для снижения токсичности древесных плит / И. В. Тимофеев [и др.] // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 22. С. 240‒253. DOI: 10.21266/2079-4304.2018.222.240-253.
  8. Chakar F. S., Ragauskas A. J. Review of current and future softwood kraft lignin process chemistry // Industrial Crops and Products. 2004. Vol. 20. Р. 131‒141. DOI: 10.1016/j.indcrop.2004.04.016.
  9. Paving the Way for Lignin Valorisation: Recent Advances in Bioengineering, Biorefining and Catalysis / R. Rinaldi [et al.] // Angew. Chem. Int. Ed. 2016. Issue 55. Р. 8164‒8215. DOI: 10.1002/anie.201510351.
  10. De Wild P. J., Huijgen W. J. J., Gosselink R. J. A. Lignin pyrolysis for profitable lignocellulosic biorefineries // Biofuels Bioprod. Bioref. 2014. Vol. 8. Р. 645‒657. DOI: 10.1002/bbb.1474.
  11. Дейнеко И. П. Утилизация лигнинов: достижения, проблемы и перспективы // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 5‒20.
  12. Comparison on structural modification of industrial lignin by wet ball milling and ionic liquid pretreatment / Y. Qu [et al.] // Biotechnology Reports. 2015. Vol. 6. Р. 1‒7. DOI: 10.1016/j.btre.2014.12.011.
  13. Recent Advances in the Application of Functionalized Lignin in Value-Added Polymeric Materials / Y.-Y. Wang [et al.] // Polymers. 2020. Vol. 12. Аrticle 2277. DOI: 10.3390/polym12102277.
  14. A concise review of current lignin production, applications, products and their environmental impact / D. S. Bajwa [et al.] // Industrial Crops and Products. 2019. Vol. 139. Аrticle 111526. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.111526.
  15. Towards lignin-based functional materials in a sustainable world / D. Kai [et al.] // Green Chemistry. 2016. Vol. 18. P. 1175‒1200. DOI: 10.1039/C5GC02616D.
  16. Lignin-based adhesive crosslinked by furfuryl alcohol-glyoxal and epoxy resins / J. Zhang [et al.] // Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2019. Vol. 34, issue 2. P. 228‒238. DOI: 10.1515/npprj-2018-0042.
  17. Evstigneyev E. I., Shevchenko S. M. Lignin valorization and cleavage of arylether bonds in chemical processing of wood: a mini-review // Wood Scienсе and Technology. 2020. Vol. 54. Р. 787‒820. DOI: 10.1007/s00226-020-01183-4.
  18. Ligneous resole adhesives for exterior-grade plywood / М. Ghorbani [et al.] // Eur. J. Wood Prod. 2018. Vol. 76. Р. 251‒258. DOI: 10.1007/s00107-017-1249-9.
  19. Повышение эффективности производства древесноволокнистых плит средней плотности / А. А. Кожемяко [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 2 (259). С. 32–40. DOI: 10.52065/2520-2669-2022-259-2-32-40.
Поступила 18.11.2022