ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ, ГИДРОЛИЗОВАННОЙ В ПРИСУТСТВИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА

Скачать статью

Исследованы физико-механические характеристики плитных композиционных материалов, полученных из древесины березы после ее обработки методом взрывного автогидролиза в присутствии катализатора. В качестве катализатора гидролиза использована перекись водорода, взятая в количестве от 0,165 до 33% к массе исходной древесины. В водном растворе катализатора осуществлялось предварительное замачивание древесной щепы перед баротермической обработкой. Композиционные материалы изготавливались из гидролизованной древесной массы методом горячего прессования без добавления связующих веществ.

Получены зависимости плотности, прочности на изгиб, водопоглощения и разбухания образцов композиционных материалов от количества использованного катализатора. Обнаружено, что применение пероксида водорода на предварительной стадии гидролиза способствует значительным изменениям в структуре древесной массы и оказывает влияние на физико-механические свойства получаемых из нее композиционных материалов. Свойства материала зависят от количества катализатора и жесткости условий баротермической обработки. Увеличение содержания пероксида водорода в растворе для замачивания щепы первоначально сопровождается пропорциональным увеличением плотности и прочностных характеристик. Для большинства из выбранных режимов баротермической обработки характерно наличие предельного значения количества катализатора, при котором плотность получаемого композиционного материала достигает максимума (насыщения). Дальнейшее увеличение количества катализатора не приводит к увеличению степени дисперсности получаемой волокнистой массы и увеличению плотности получаемых из нее композиционных материалов. Увеличение плотности и прочности материала по сравнению с материалом, получаемым без применения катализатора, составляет до 80% в зависимости от условий баротермической обработки и количества катализатора. Гидрофобные характеристики улучшаются до 100%. Увеличение прочностных характеристик пропорционально увеличению содержания перекиси водорода лишь до определенной концентрации. Для композиционного материала, полученного в присутствии пероксида водорода, характерно наличие точек экстремума, в которых значения прочности при изгибе являются максимальными. Дальнейшее увеличение количества катализатора приводит к ухудшению прочностных характеристик, что является следствием доминирования деструктивных процессов над процессами межмолекулярной сшивки. Обнаруженные эффекты могут быть использованы в процессе оптимизации технологических режимов получения композиционных материалов на основе древесины березы, подвергнутой баротермической обработке методом взрывного автогидролиза.

Ключевые слова: композиционный материал, древесина, гидролиз, перекись водорода.

PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF COMPOSITE MATERIALS MADE OF BIRCH WOOD HYDROLYZED IN THE PRESENCE OF HYDROGEN PEROXIDE

Physical and mechanical characteristics of wood composite materials obtained from birch wood were investigated. Composite materials were obtained after wood processing by explosive autohydrolysis in the presence of a catalyst. Hydrogen peroxide was used as a hydrolysis catalyst. The amount of catalyst varied from 0.165 to 33% by weight of the original wood. In an aqueous solution of the catalyst was carried out soaking the wood chips before barotermicheskoi treatment. Composite materials were made from hydrolyzed wood pulp by hot pressing without adding binders.

The dependences of density, bending strength, water absorption and swelling of composite materials on the amount of catalyst are obtained. The use of hydrogen peroxide at the preliminary stage of hydrolysis contributes to changes in the structure of wood pulp, and affects the physical and mechanical properties of composite materials obtained from it. The properties of the material depend on the amount of catalyst and the hardness of the barothermal treatment conditions. An increase in the content of hydrogen peroxide in the solution for soaking chips is initially accompanied by a proportional increase in density and strength. For most of the selected modes of barothermal treatment, the presence of a limit value of the amount of catalyst at which the density of the composite material reaches a maximum is characteristic. Further increase in the amount of the catalyst does not lead to an increase in the degree of dispersion of the resulting fibrous mass and an increase in the density of composite materials. The increase in the density and strength of the material in comparison with the material obtained without the use of a catalyst is up to 80%, depending on the conditions of barothermal treatment and the amount of catalyst. Hydrophobic characteristics are improved up to 100%. The increase in strength characteristics is proportional to the increase in the content of hydrogen peroxide only to a certain concentration. For a composite material obtained in the presence of hydrogen peroxide, it is characterized by the presence of extremum points in which the bending strength values are maximum. Further increase in the amount of the catalyst leads to a deterioration of strength characteristics, which is a consequence of the dominance of destructive processes over the processes of intermolecular crosslinking. The detected effects can be used in the process of optimization of technological modes for obtaining composite materials based on birch wood subjected to barothermic treatment by explosive autohydrolysis.

Keywords: explosive autohydrolysis, birch wood, composite material, strength, density, hydrophobic characteristics, hydrogen peroxide.