ПОВЫШЕНИЕ ВОДОСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРОПИТОЧНЫМ СОСТАВОМ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА С НАНОПОРОШКОМ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ

Е.В. Томина, А.И. Дмитренков, К.В. Жужукин, Н.А. Ходосова, Н.В. Мозговой

Скачать

№ 2 (46)

Деревопереработка. Химические технологии

Сведения об авторах

Томина Елена Викторовна – доктор химических наук, зав. кафедрой химии

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

e-mail: tomina-e-v@yandex.ru

Дмитренков Александр Иванович – кандидат технических наук, доцент кафедры химии

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

e-mail: dmitrenkov2109@mail.ru

Жужукин Константин Викторович – преподаватель кафедры химии, м.н.с. НИИ ИТЛК

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова, ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

e-mail: kinkon18@yandex.ru

Ходосова Наталья Анатольевна – кандидат химических наук, доцент кафедры химии

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087

e-mail: nhodosova@mail.ru

Мозговой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор кафедры техносферной и пожарной безопасности

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

e-mail: nv_moz@mail.ru

 

Аннотация: 

Целью работы явилась разработка и исследование новых составов для обработки природной древесины на основе отработанного растительного масла с добавками наноразмерного оксида кремния для получения древесного композита с улучшенными свойствами. В качестве объектов исследования были выбраны образцы древесины березы. Основу разрабатываемых пропиточных составов составляло отработанное фритюрное растительное масло. В состав композиций вводили добавки нанопорошков аморфного и кристаллического оксида кремния в дозировке от 0.01 до 0.5 %. Для модифицирования древесины готовили устойчивую суспензию синтезированных нанопорошков оксидов кремния в отработанном подсолнечном масле. Обработку образцов древесины осуществляли методом «горяче-холодной пропитки». Полученные древесные композиты с добавками наноразмерного оксида кремния имели улучшенные гидрофобные свойства древесины (увеличение краевого угла смачивания на 30 %), повышенную влаго- и водостойкость (в 11 и 14 раз, соответственно), а также уменьшенное разбухание в тангенциальном (в 4 раза) и радиальном (в 5 раз) направлениях в сравнении с натуральной древесиной после 1 суток испытаний. Выбрана оптимальная дозировка нанопорошков оксида кремния (0.01 %). Проведена сравнительная оценка использования аморфного и кристаллического оксидов кремния в пропиточных составах на основе отработанного растительного масла на примере древесины березы. Пропиточные составы на основе отработанного растительного масла обладают низкой токсичностью, и их использование позволяет утилизировать отходы производства.

 

Ключевые слова: 

наноразмерный оксид кремния, древесина березы, суспензия, краевой угол смачивания, водопоглощение, влагопоглощение, электронная микроскопия

 

Для цитирования: 

Повышение водостойкости древесины пропиточным составом на основе растительного масла с диоксидом кремния / Е. В. Томина, А. И. Дмитренков, К. В. Жужукин, Н. А. Ходосова, Н. В. Мозговой // Лесотехнический журнал. – 2022. – Т. 12. – № 2 (46). – С. 68–79. – Библиогр.: с. 76–78 (20 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.2/6

 

Литература: 

1. Пилюшина Г А, Пыриков П Г, Памфилов Е А, Данилюк А Я, Капустин В В 2020 Модифицирование древесины для создания подшипников скольжения лесопромышленных машин.  Изв. вузов. Лесн. журн. 5 155. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-155-165.

2. Шамаев В А 2020 Исследование модифицированной древесины методом электронной микроскопии. Изв. вузов. Лесн. журн. 1 190. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-190-199.

3. Shishlov O F, Baulina N S, Glukhikh V V, El’tsov O S, Shafran Yu M, Buryndin V G, Stoyanov O V 2021 Synthesis of cardanol-containing resols for producing phenolic films: protective coatings for wood composites. Polymer Science Series D 14, pp. 328–334.

4. Dmitrenkov A I, Nikulin S S, Nikulina N S, Borovskaya A M and Nedzelsky E A 2020 Study ofthe process of impregnating wood birches spent vegetable oil. Forest Journal 10(2) 161. doi: 10.34220 / issn .2222-7962/2020.2/16.

5. Belchinskaya L I, Zhuzhukin K V, Dmitrenkov A I, Novikova L A and Khodosova N A 2019 Elaboration of a composition based on spent engine oil and wood flour for birch woodimpregnation and railway sleepers production. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 392 012075. doi: 10.1088/1755-1315/392/1/012075.

6. Shiro Kobayashi, Klaus Müllen 2015 Encyclopedia of Polymeric Nanomaterials Publisher Name Springer, Berlin, Heidelberg. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-29648-2.

7. Ali Shalbafan, Jan T Benthien, Johannes Welling, Marius C Barbu 2013Flat pressed wood plastic composites made of milled foam core particleboard residues. European Journal of Wood and Wood Products. 71 805.

8. Candelier Kévin, Atli Atilla, Alteyrac Jérôme2019Termite and decay resistance of bioplast-spruce green wood-plastic composites. European Journal of Wood and Wood Products 77 (1)157. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-018-1368-y.

9. Prosenjit Saha, Sukanya Chowdhury, Debasis Roy, Basudam Adhikari, Jin Kuk Kim, Sabu Thomas 2016A brief review on the chemical modifications of lignocellulosic fibers for durable engineering composites. Polymer Bulletin. 73 587.

10. Bledzki A K, Gassan J 1999 Composites Reinforced With Cellulose Based Fibres  J Prog Polym Sci 24 pp 221-274. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0079-6700(98)00018-5.

11. Huang Y, Li G& Chu F 2019 Modification of wood cell wall with water-soluble vinyl monomer to improve dimensional stability and its mechanism. Wood Sci Technol. 53 1051. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-019-01112-0.

12. Cappelletto E, Maggini S, Girardi F, Bochicchio G, Tessadri B and Di Maggio R2013 Wood surface protection with different alkoxysilanes: a hydrophobic barrier. Cellulose20(6) 3131. DOI: 10.1007/s10570-013-0038-9.

13. Nguyen T T, Xiao Z, Che W, Trinh H M and Xie Y2019 Effects of modification with a combination of styrene-acrylic copolymer dispersion and sodium silicate on the mechanical properties of wood  J. Wood Sci 651. DOI: 10.1186/s10086-019-1783-7.

14. Sulafa Holy, Temiz A et al 2020 Physical properties, thermal and fungal resistance of Scots pine wood treated with nano-clay and several metal-oxides nanoparticles.Wood Material Science and Engineering16(1) 1. DOI: 10.1080/17480272.2020.1836023.

15. Baar J, Brabec M, Slávik R et al. 2021 Effect of hemp oil impregnation and thermal modification on European beech wood properties.Eur. J. Wood Prod79 161. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-020-01615-9.

16. Holy S, Temiz A, KöseDemirel G, Aslan M, Mohamad Amini M H 2020 Physical properties, thermal and fungal resistance of Scots pine wood treated with nano-clay and several metal-oxides nanoparticles.Wood Material Science and Engineering 16 (1) 1. DOI: https: // doi.org/10.1080/17480272.2020.1836023.

17. Qiu Z, Xiao Z, Gao L, Li J, Wang H, Wang Y, Xie Y 2019 Transparent wood bearing a shielding effect to infrared heat and ultraviolet via incorporation of modified antimony-doped tin oxide nanoparticles. Composites Science and Technology172(1) 43. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.01.005.

18. Томина Е В, Павленко А А, Дмитренков А И, Неминущая С А, 2021 Синтез и свойства композита наноразмерный ZnO/древесина. Конденсированные среды и межфазные границы. 23(4) 578. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3677.

19.

Tana Y, Wangb K, Dongb Y, Zhanga W, Zhanga S and Li J 2020 Bulk superhydrophobility of wood via in-situ deposition of ZnO rods in wood structure. Surface and Coatings Technology 383 125240. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.125240.

20. Zhou H, Hao X, Wang H et al 2018 The reinforcement efficacy of nano- and microscale silica for extruded wood flour/HDPE composites: the effects of dispersion patterns and interfacial modification. J Mater Sci 53 1899. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-017-1650-0.