Снижение эмиссии формальдегида из карбамидоформальдегидных клеев при введении глинистого алюмосиликатного наполнителя

В.А. Вариводин, М.В. Анисимов
Государственная лесотехническая академия,
г. Воронеж

Для изготовления ДСтП, фанеры и других клееных изделий используют карбамидоформальдегидные (КФ) клеи, токсичность которых определяется наличием свободного формальдегида.

Объекты данного исследования – клей KRONORES марки CB 1100 [1] с классом эмиссии по формальдегиду Е1 и глинистый алюмосиликат – монтмориллонит.

Цель данного исследования заключается в снижении эмиссии свободного формальдегида из клеевых композиций путем введения алюмосиликатного наполнителя монтмориллонита.

В качестве наполнителя клеевой композиции использовался алюмосиликатный минерал монтмориллонит, состоящий из сеток кремнекислородных тетраэдеров, сочлененных сетками Al-Fe-Mg октаэдеров, образующих пакеты. В межпакетные пространства внедряются молекулы адсорбата. Монтмориллонит относится к микропористым сорбентам, имеющим первичные поры размером 0,10-0,12 нм, которые могут расширяться в процессе адсорбции, а также вторичные переходные поры с радиусом 5-10 нм. Поверхность и объем вторичных пор значительно ниже первичных. В межпакетном пространстве находятся так же адсорбционно-активные центры в виде катионообменных ионов, расположенные в межпакетном пространстве. [2]

В работе определен рентгеноструктурный состав минерала на дифрактометре ДРОН – 2: содержание монтмориллонита в образце – 95 %, гидрослюды – 5 %. Элементный состав сорбентов получен на энергодисперсионной установке INKA Energy 250. Известно, что термомодификация улучшает адсорбционные свойства природных и искусственных сорбентов за счет десорбции физически связанной воды как с поверхности кристалла, так и из цеолитных каналов. Термообработку образцов проводили в диапазоне температур 293-473 К. Модификация улучшает адсорбционные свойства природных минералов за счет десорбции физически связанной воды. Обработку проводили в сушильном шкафу в течение одного часа. Время адсорбции 24 часа.[3]

Термообработанный алюмосиликат вводили в объем клея в соотношении 100 частей клея к 3 частям минерала. Затем на специальной установке для определения концентрации выделяющегося из отвержденной клеевой композиции формальдегида [4] устанавливали эффективность введением исследуемого наполнителя, обработанного при различных температурах.

Исследовали кинетику адсорбции паров формальдегида на природном и предварительно обработанных минералах при температурах 293, 373, 413, 453, 473 К. На основании установленной кинетики адсорбции паров формальдегида определено время насыщения образцов в зависимости от температуры обработки (20-22 часа). Адсорбция из двухфазной системы(пары формальдегида и воды) повышается в 4 раза при возрастании температуры предварительной обработки от 293 до 473 К в связи с более высоким давлением насыщенных паров воды (17,5 мм.рт.ст.) в сравнении с давлением насыщенных паров формальдегида (2,1 мм.рт.ст.). При увеличении температуры от 298 до 473 К адсорбционная емкость сорбента на парах воды повышается в большей степени (от 2 до 59,5мг/г), чем емкость сорбента по формальдегиду (от 20, 9 до 26, 5мг/г), т.е. происходит селективная сорбция паров воды. Адсорбция паров воды и формальдегида термообработанным сорбентом (Т=373К) составляет равные доли (~ по 25 мг/г воды и формальдегида). Возрастание температуры предварительной обработки монтмориллонита практически не отражается на величинах адсорбционной емкости по формальдегиду, а адсорбционная емкость по воде повышается.

При введение исследуемого наполнителя в клей формальдегид выделяется из отвержденной смолы в атмосферный воздух, который пропускали из герметичной системы в дистиллированную воду и количественно определяли ацетилацетатовым методом. Эмиссия формальдегида из чистой смолы составляет 55,8 мг/л. Введение монтмориллонитового наполнителя в клеевую композицию позволяет выделить следующие варианты возможных взаимодействий: наполнителя со свободным формальдегидом, наполнителя со смолой и наполнителя с отвердителем (NH₄Cl). В результате эмиссия свободного формальдегида из карбамидоформальдегидной композиции, включающей карбамидоформальдегидную смолу, монтмориллонитовый наполнитель и отвердитель составила 40 мг/л формальдегида.

Таким образом установлена возможность снижения эмиссии формальдегида на 28, 3 % при введении в карбамидоформальдегидную клеевую композицию предварительно термообработанного монтмориллонитового наполнителя.

Список литературы

1. http://diakol.sk

2. Тарасевич Ю.И. Адсорбция на глинистых минералах/ Ю.И. Тарасевич, Ф.Д. Овчаренко.- Киев.: Наукова думка, 1975.-352с.

3. Бельчинская, Л.И. Природозащитная технология обезвреживания и утилизации отходов мебельных производств [Текст] / Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2002. – 210 с.

4. Liptáková Eva, Milan Sedliacik Chemia a aplikaciapomocnych latok v drevarskom priemysle. Bratislava:1989. – 520c.

Назад к списку