СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ, ГИДРОЛИЗОВАННОЙ В ПРИСУТСТВИИ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

Изучено влияние пероксида водорода на кристаллическую и аморфную составляющую композиционного материала из гидролизованной древесины березы. Обработка древесины выполнена методом взрывного автогидролиза в присутствии разных количеств пероксида водорода. Композиционный материал получен без добавления связующих компонентов. Показано, что в материале, полученном с использованием пероксида водорода, сохраняется кристаллическая фаза и тип кристаллической решетки. Степень кристалличности и эффективные размеры кристаллитов зависят от количества используемого гидролизующего вещества. При малых количествах пероксида водорода деструктивные изменения в аморфных областях древесного комплекса являются доминирующими. Использование больших количеств сопровождается интенсификацией деструктивных процессов в кристаллических областях.

Применение пероксида водорода в качестве гидролизующего вещества приводит к уменьшению температуры стеклования комплекса аморфных компонентов гидролизованной древесины. Наблюдается линейная зависимость температуры стеклования от количества используемого при гидролизе пероксида водорода. С увеличением количества гидролизующего вещества уменьшается интенсивность процесса расстекловывания. Обнаружено, что зависимости величины динамического модуля сдвига композиционного материала при комнатной температуре и его прочности при статическом изгибе от количества пероксида водорода, имеют экстремальный характер. Высказаны предположения о причинах происходящих изменений и их связи с особенностями молекулярного строения компонентов композиционного материала.

На основе полученных данных сделан вывод, что в заданных технологических условиях, композиционный материал с оптимальными прочностными характеристиками может быть получен при использовании от 6,0 до 8,5 массовых частей пероксида водорода на 100 массовых частей древесины.

Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации технологических режимов получения композиционных материалов на основе гидролизованной древесины, а также при изучении особенностей процессов, происходящих в древесине при баротермической обработке и горячем прессовании композиционных материалов.

Ключевые слова: взрывной автогидролиз, древесина березы, композиционный материал, степень кристалличности, размеры кристаллитов, прочность при изгибе, динамический модуль сдвига, температура стеклования.

STRUCTURAL FEATURES OF COMPOSITE MATERIALS FROM BIRCH WOOD HYDROLYZED IN THE PRESENCE OF HYDROGEN PEROXIDE

The effect of hydrogen peroxide on the crystalline and amorphous components of a composite material from hydrolyzed birch wood has been studied. The wood was processed by explosive autohydrolysis in the presence of different amounts of hydrogen peroxide. The composite material was obtained without the addition of binders. It is shown that the material obtained using hydrogen peroxide retains the crystalline phase and the type of the crystal lattice. The degree of crystallinity and the effective size of the crystallites depend on the amount of the hydrolyzing agent used. At small amounts of hydrogen peroxide, destructive changes in the amorphous areas of the woody complex are dominant. The use of large amounts is accompanied by the intensification of destructive processes in the crystalline regions.

The use of hydrogen peroxide as a hydrolyzing substance leads to a decrease in the glass transition temperature of the complex of amorphous components of hydrolyzed wood. A linear dependence of the glass transition temperature on the amount of hydrogen peroxide used in the hydrolysis is observed. With an increase in the amount of hydrolyzing substance, the intensity of the devitrification process decreases. It was found that the dependences of the dynamic shear modulus of a composite material at room temperature and its strength in static bending on the amount of hydrogen peroxide are extreme. Assumptions are made about the reasons for the changes and their relationship with the molecular structure of the components of the composite material.

Based on the data obtained, it was concluded that, under the given technological conditions, a composite material with optimal strength characteristics can be obtained using from 6.0 to 8.5 mass parts of hydrogen peroxide per 100 mass parts of wood.

The results of the study can be used to optimize the technological modes of obtaining composite materials based on hydrolyzed wood, as well as to study the features of the processes occurring in wood during barothermal treatment and hot pressing of composite materials.

Keywords: explosive autohydrolysis, birch wood, composite material, degree of crystallinity, crystallite size, bending strength, dynamic shear modulus, glass transition temperature.