Модификация целлюлозы и древесины функциональными боразотными соединениями

• Автор: Котлярова, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 .Анализ факторов долговечности деревянных конструкций
1.2.Средства химической защиты древесины
1.3.Защитные составы для древесины на основе соединений бора
2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 .Материалы исследования
3.2.Методы исследования
3.РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1.Исследование продуктов взаимодействия борной кислотой с моно- и диэтаноламинами
3.2.Изучение взаимодействия боразотных модификаторов с компонентами лигно-углеводного комплекса древесины
3.2.1.Природа модифицирования целлюлозы четырехкоординированными боразотными соединениями по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
3.2.2.Анализ модифицированных целлюлозы и древесины методом ИК-Фурье спектроскопии
3.2.3.Исследование структуры модифицированной целлюлозы методом рентгеноструктурного анализа
3.2.4.Сканирующая электронная микроскопия и элементный анализ
модифицированных целлюлозы и древесины
3.3.Повышение биостойкости и огнезащищености древесины путем поверхностного модифицирования четырехкоординированными боразотными соединениями
3.3.1.Биостойкость модифицированной древесины и долговечность защитного действия разработанных составов
3.3.2. Огнезащитная э ф ф ективность
3.4.Термодеструкция древесины в присутствии четырехкоординированных боразотных соединений
3.4.1 .Термодеструкция древесины в атмосфере воздуха
3.4.2.Термический анализ древесины в переменной атмосфере (азота до 750°С, далее - воздух)
3.5.Исследование эксплуатационных характеристик древесины, модифицированной составами па основе четырехкоординированных
боразотных соединений
3.5.1.Удельная поверхность
3.5.2 .Водопоглощение
3.5.3.Прочность
3.5.4.Увеличение адгезионной прочности лакокрасочных покрытий к поверхности модифицированной древесины
4.МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
5.ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
6.ВЫВОД Ы
7.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
8 .ПРИЛОЖЕНИЕ

Модификация древесины является основным способом, позволяющим целенаправленно изменять эксплуатационные характеристики древесных материалов, варьировать гидрофильные свойства поверхности, управлять адгезионной прочностью лакокрасочных покрытий на этапе их формирования, эффективно защищать конструкции из древесины от негативного воздействия биотических и абиотических факторов окружающей среды (избыточного увлажнения, биокоррозии, возгорания), сохраняя при этом все уникальные свойства древесины, как строительного материала: водо- и паропроницаемость, низкую тепло- и звукопроводность, достаточную упругость, высокий коэффициент конструктивного качества.
Среди модификаторов древесины особый интерес представляют четырехкоординированные боразотные соединения, которые, в отличие от соединений трехкоординированного атома бора (борной кислоты, буры), с компонентами лигно-углеводного комплекса древесины образуют гидролитически стабильные эфиры за счет образования донорно-акцепторной связи И—>В в молекулах амин-боратов. Являясь достаточно активными агентами в реакциях модифицирования, боразотные соединения химически взаимодействуют с реакционноспособными группами компонентов древесного композита в «мягких» условиях, обеспечивая комплексную защиту деревянным материалам на длительный срок. Вследствие проявления синергизма при комбинации атомов бора и азота, амин-бораты заметно превосходят по эффективности защитного действия борсодержащие препараты органической и неорганической природы.
Однако синтез четырехкоординированных боразотных соединений, как правило, сопряжен со сложностями в технологическом отношении, энергоёмок и предполагает использование малодоступного дорогостоящего сырья, что заметно сдерживает широкое применение амин-боратов в качестве модификаторов древесины и делает необходимым поиск новых, лишенных указанных недостатков, способов их получения.

Таблица
Данные количественного органического элементного анализа
элемент продукт взаимодействия борной кислоты с моноэтаноламином (после высушивания) продукты взаимодействия борной кислоты с диэтаноламином (после высушивания)
%, по массе
экспериментальное теоретическое экспериментальное теоретическое
значение значение значение значение
В 10,1 10,5 9,1 8,4
N 13,9 13,3 10,6 10,7
С 21,8 22,9 35,9 36,6
Н 8,1 7,6 7,2 7,6
О* 46,1 45,7 37,2 36,7
содержание кислорода определяли по разности
Наличие боразотной координации в продуктах взаимодействия борной кислоты с аминоспиртами также подтверждено методом ИК-Фурье спектроскопии. ИК-спектры исходных веществ и продуктов взаимодействия представлены на рис. 6-12.
Полоса деформационных колебаний ЫН-группы (1656см"1) в ИК-спектре диэтаноламина выражена слабо (рис.8). Смещение данной полосы в спектрах продуктов взаимодействия борной кислоты с диэтанол амином (рис. 11,12) в низкочастотную область, по сравнению с соответствующей полосой поглощения свободного диэтаноламина указывает на наличие групп 1ЫН2+ в составе продуктов реакций [140]. Учитывая, что смещение данной полосы поглощения наиболее выражено в спектре продуктов реакций, полученных в водных растворах, можно предположить, что образование групп МН2+ происходит за счет присоединения аминогруппами диэтиламинбората протона воды, выступающей в качестве кислоты Лыоиса:
(г^нЩН!
/ н— о—й ЫН +н2о
° ^сн2
► н—о-
^н2+ + ОН" %НГСН2