Технология термического модифицирования древесного наполнителя в производстве композиционных материалов

• Автор: Салимгараева, Регина Викторовна
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
1.1. Влияние специфических свойств древесного наполнителя на качество композиционного материала
1.2. Анализ математических методов описания процессов, протекающих при термической и тепловой обработке древесины
1.2.1. Анализ методов математического описания процесса термической обработки древесины
1.2.2. Анализ математических моделей процессов тепломассопереноса в барабанных аппаратах
Выводы
Постановка задачи исследования
Глава II. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ В СРЕДЕ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ
2.1. Физическая картина процесса
2.2. Формализация процесса
2.3. Математическое описание процесса термомодифицирования древесного наполнителя в барабанном аппарате
2.4. Алгоритм расчета процесса термомодифицирования древесного наполнителя в барабанных аппаратах Выводы
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

3.1. Экспериментальная установка для исследования процессов термомодифицирования измельченной древесины
3.2. Экспериментальная установка для охлаждения
термомодифицированной измельченной древесины
3.3. Древесное сырье, применяемое при проведении экспериментальных исследований
3.4. Исследование физических параметров измельченной древесины
3.5. Моделирование процессов термомодифицирования
измельченной древесины
Выводы
Глава IV. АПРОБАЦИЯ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ В ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОМ КОМПОЗИТЕ
4.1. Полимерные материалы, используемые в производстве ДПК
4.2. Экспериментальные исследования образцов ДПК на основе термомодифицированного древесного наполнителя
4.2.1. Исследование механических свойств образцов ДПК
4.2.2. Исследование образцов ДПК на водопоглощение и
морозостойкость
4.3. Усовершенствованная технология производства
древесно-полимерных композитов
4.4. Пилотные испытания технологического процесса производства древесно-полимерных композитов на основе термомодифицированного наполнителя
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Производство композиционных материалов на основе древесины является динамично развивающейся отраслью глубокой переработки древесины. Возникла эта отрасль в связи с необходимостью расширения сфер использования возобновляемых ресурсов - древесины, а также стремлением максимально использовать отходы деревообработки. При этом сравнительно новым направлением развития рынка древесно-наполненных композиционных материалов является производство древесно-полимерных композитов (ДПК).
Актуальность исследования. Сегодня ДПК широко распространены в США, Канаде, Сингапуре, Китае и активно завоевывают популярность в Европе. Спектр их применения самый разнообразный. Начиная с отделки загородной недвижимости: внутреннего оформления домов; при
строительстве террас, балконов, беседок, парковых лавочек и заканчивая отделкой полов и стен офисных зданий и торговых помещений.
В настоящий момент разработкой композиционных материалов в основном занимаются специалисты-химики, которые улучшают свойства ДПК с позиции изменения характеристик полимера и его адгезии с древесиной, где были достигнуты серьезные результаты. Однако учитывая, что древесина занимает не менее 30% от общей массы композиционного материала, пренебрегать ее свойствами нельзя. Недостатками древесины, используемой в производстве композиционных материалов, является то, что со временем она синеет, плесневеет, при попадании влаги разбухает, что приводит к снижению механических свойств материала. К тому же, при перемешивании древесного наполнителя со связующим их нагревают до 160-180 °С, что приводит к выделению газов из древесины, в результате чего в материале образуются микропоры, которые также снижают механические свойства ДПК. Поэтому была поставлена задача улучшения свойств
углерода возрастает, и древесина все больше превращается в древесный уголь. Тем не менее, физическая интерпретация этой модели довольно трудна. В частности, прямые и независимые преобразования древесины в летучие вещества и промежуточные продукты трудно оправдать. Например, гидролиз О-ацетильных групп ксилапа (основной гемицеллюлозы лиственных пород) производит уксусную кислоту и остальные полимерные цепи. Эти два продукта не образуются самостоятельно.
Таблица 1.
Кинетические параметры модели Ди Блази-Ланзетта
Параметр Ель Бук
к01 (з") 2.478*104 2.48*
Ем (кДж*моль ) 76.0 76.
к(т (я 4) 1.95*10' 3.94*10'
Еду1 (кДж*моль-') 11.4 11.
к02 (в'1) 1.10*10'° 1.10*10'°
Едг (кДж*моль'‘) 151.7 151.
коУ2 (я ‘) 4.10*10° 4.12*
ЕаУ2 (кДж*моль') 11.4 П.
В-28й-
О КЗ 100 1В0 2С
Тггй (т1п}
Рис. 1.7. Изменение массы древесины, летучих веществ, промежуточных соединений и древесного угля в соответствии с моделью Ди-Блази Ланзетта.
Третья модель была разработана Руссетом и соавт. после обширного обзора литературы [185]. Она предполагает, что термическое разложение древесины представляет собой суперпозицию термического разложения ее основных компонентов (лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза) в пропорции к их содержанию в древесине. Лигнин распадается на древесный уголь и