Быстрый поиск

Дипломная работа: Модифицирующее вещество для пропитки древесины, придающее огнестойкость композиции

Исследование сорбции замедлителя горения ПХДС древесиной. В работе изучалась кинетика сорбции пасты ПХДС древесиной и оценивалось влияние размеров образца древесины на ее способность к сорбции. Отмечено, что сорбция ПХДС при температуре 20±5°С особенно интенсивно протекает в течение первых 10-20 мин. С уменьшением толщины образца с 16 до 8 мм количество сорбированного ЗГ увеличивается. Термообработанные образцы сорбируют ПХДС в большем количестве, чем нетермообработанные.

Анализ данных термогравиметрического анализа модифицированных образцов показал, табл.2., что их разложение проходит в 2 стадии.

Таблица 2. Влияние термообработки на показатели пиролиза древесины

состав	Основные стадии деструкции		Потерн массы,%, при температурах, °С
состав	Тн-Тк Тмах,°С	Мн-Мк Ммах,%	100	200	300	400	500	600
Древесина	30-210 125 210-430 350	0-8,5 4,5 8,5-73,5 42,5	1,5	8	15	70	81,5	91,5
Др. (термообр) +60 ПХДС	30-140 108 190-209 250	1-6 4,5 8-39 33	2,5	9	45,5	61,5	75	87,5
Др- (нетермообр) +60ПХДС	30-210 125 210-430 350	0-55 3 8-42 29,5	3	8	47	60	74	87

Первая стадия, вероятно всего, связана с выделением сорбированной воды, хотя нельзя исключить разложение пасты ПХДС в этом температурном интервале. Вторая стадия соответствует деструкции древесины. Отмечено инициирующее влияние ПХДС на разложение древесины, так как начальная температура разложения снижается на 20-30°С, по сравнению с немодифицированной древесиной и существенно сужается температурный интервал деструкции, несколько возрастает выход карбонизованного остатка. Кокс имеет более равномерную структуру с видимыми включениями замедлителя горения.

Кислородный индекс увеличивается с 18% об. для исходной древесины до 37% об. для древесины пропитанной 25% -ным раствором ПХДС и до 42% об. древесины пропитанной 50%-ным раствором ПХДС, при этом потери массы, определённые методом "огневой трубы", составляют 8,8% и 6,7%, соответственно.

Изучение возможности применения для огнезащиты метилакрилатных соединений. При обработке дистиллированной водой модифицированной древесины (в течении 14 дней) отмечено удаление ПХДС, и потери массы составляют 31%. В связи с этим подбирались составы, способствующие сохранению огнезащитного эффекта после мокрых обработок. Для этого использовались: порофор, ФОМ, ЛИМ, пропитка с фотоинициатором, а также пропитка древесины непосредственно концентрированной пастой ПХДС. Состав и характеристики образцов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Состав и характеристики образцов, содержащих метилакрилатные соединения

Параметры пропитки		Время пропитки, мин.		Привес, %, после пропитки	Время поджигания	Время самостоя- тельного горения., с	Потери массы % на огневой трубе
(ПХДС+Др.) + ФОМ		60		25	Не загорается	0	4,9
(ФОМ+Др.) + пхдс		60		24,3	Не загорается	0	8,24
(ПХДС+ порофор+Др.)		20		16,1	Загорелся через 75с.	45	7,78
(Др. +ФОМ+ фотоинициатор)		60		21, 19	Не загорается	0	6,6
(ПХДС+Др.) + (ФОМ+фотоиници атор) + 1 час УФ		140		16,5	Загорелся через 15с.	3	9,92
(ФОМ+Др. +фотои нициатор) +1час УФ		180		32,18	2 мин не горит, при повторном Поджигании загорелся через 100с	10	8,08
ФОМ+ДР. +порофор+ ПХДС (конц) Тпропитки=80-850С	120		21,8		Загорелся через 45 с.	60	11,68
ПХДС (конц) +Др. Тпропигос= 80-85 С + (ФОМ)	120		21,8		Загорелся через 45с.	120	8,38
ПХДС+Др. +20%ЛИМ +2%Н3Ю4	60		37,4				8

Из таблицы 3 видно, что наибольшие потери массы образцов при испытаниях на огневую трубу, имеет состав (ФОМ + ДР.) +ПХДС. Все композиции, содержащие в своём составе ФОМ не поддерживают самостоятельного горения и имеют низкие потери массы, придавая тем самым огнезащитный эффект древесине, табл. 3. Однако при введении ФОМа на образцах древесины после пропитки образуется жёлто-коричневая маслянистая жидкость, что безусловно ограничивает области применения таких огнезащищённых составов.

Исследование возможности получения древесно-стружечных плит пониженной горючести. В работе исследовалась возможность получения ДСП пониженной горючести. Для этого использовались отходы древесной промышленности - древесная стружка, опилки при введении в них модификатора и связующего с последующим прессованием в изделия. Прессование осуществлялось при температурах 150-160°С и давлении 10-20 МПа при различном соотношении пропитанного ПХДС наполнителя и связующего.

Таблица 4. Составы композиций

Состав	Содержание модифицированных опилок в композиции, %
ПЭ (гр),%	30	50	60
ПС (гр),%	30	50	60
ПП (гр),%	30	50	60
ЭД-20,%	50

При использовании в качестве связующего гранулированных ПС, ПЭ, ПП, а в качестве наполнителя - древесных опилок, не достигнуто их равномерного распределения в композиции. В связи с этим в дальнейших исследованиях пропитку осуществляли с применением в качестве наполнителя - древесной муки, а в качестве связующего - ПВХ. Изучались составы с процентным содержанием связующего (70, 50, 40). Пропитка древесной муки осуществлялась 50% водным раствором пасты ПХДС, после сушки и добавления ПВХ осуществлялось прямое прессование композиции. Оптимальное содержание древесной муки и ПВХ 50% / 50%, а параметры прессования: Т=160-170°С; Р=25МПа

Для увеличения эластичности в ДСП вводились дибутилфталат (ДБФ) и ПЭС в количестве 5% масс. ч. от массы композиции. По внешнему виду образцов можно сделать вывод, что лучшим пластификатором для данного состава является ДБФ.

Испытания образцов на физико-механические свойства и на огневую трубу приведены в табл.5.

Таблица 5. Влияние ЗГ и ДБФ на свойства образцов

Состав Прессование: Р=25МПа Т=160°С	Потери массы %, На огневой трубе	Время самостоятельного горения, с	sр, Мпа	e,%	Рр, Н
50%Др. оп. (немод) +50% ПВХ	78	110	41,6	5	104
50% Др. оп. (мод) + 50%ПВХ	7,6	0	41	6	123
50% Др. оп. (мод) + 50%ПВХ + 5% ДБФ	11	0	39,7	7	138

Отмечено, что введение ПХДС в древесные опилки, используемые при производстве древесно-стружечных материалов, незначительно уменьшает физико-механические свойства (табл.4), однако, увеличивает стойкость горению. Образцы не поддерживают самостоятельного горения, а потери массы образцов незначительны, что относит разработанный материал к трудногорючим.

Вывод: В результате проведённой работы разработана технология получения модифицированной древесины пониженной горючести с применением в качестве замедлителя горения пасты ПХДС. Разработаны параметры модификации, обеспечивающие получение древесных материалов с пониженной горючестью. Изучена возможность применения для огнезащиты метилакрилатных соединений, а также исследована возможность получения древесно-стружечных плит пониженной горючести.

1.7 Технологическая часть

1.7.1 Характеристика сырья, материалов

1. Целлюлоза

[-С6Н10О5-] n

Состав древесины хвойной, %

Целлюлоза 50-58

Пентозаны 11

Пектиновые в-ва 1

Белковые в-ва 0,5-0,8

Жиры и воска 1-2

Лигнин 26-28

Зольность 0,25-0,5

2. АСС-КПХДС-Т] - продукт химической переработки совтола-10 и представляет собой триэтаноламиновую соль сульфированного совтола-10 (ТУ - 2382-111-00210045-98).

Продукт коричневого цвета с различными оттенками, 4 класс опасности поГОСТ-12.1 007-76.

Плотность, г/см3 1,477

Динамическая вязкость при 60°С, МПа* с 799600

Трудно горючая жидкость:

Температура вспышки, °С>205

Температура воспламенения, °С>205

Температура самовоспламенения, °С>675

Температура плавления, °С45-50

рН водного р-ра (1%) 7-8

Содержание совтола, % 2,5

1.4.2 Описание технологического процесса

Из хранилищ 1 и 2, в которых хранятся вода и паста ПХДС соответственно, насосами 3 закачиваются в дозирующие мкости 4,5. В дозирующих ёмкостях происходит накапливание веществ. С помощью вентелей 6 паста ПХДС и вода поступают в реактор 7, в котором происходит смешивание до однородной массы. После перемешивания, открывается кран 8 и жидкость попадает в пропиточную ванну 9 в которой происходит процесс пропитки древесины. Древесина поступает в пропиточную ванну из термопечи 11, где она проходит термообработку для выделения остаточной влаги. После термообработки с помощью ленточного конвейера 10, на котором крепится используемая древесина, она подаётся в пропиточную ванну. По истечении 30-40 минут образцы подаются либо на стеллажи для сушки при комнатной температуре, либо в термопечь 12 для сушки при {=90°С. После этого модифицированная древесина на транспортных средствах отправляется на склад.

1.7.3 Основные параметры технологического процесса

1. Время термообработки исходной древесины. 1 ч.

2. Время смешения компонентов в смесителе. 30 мин.

3. Время пропитки. 20мин.

4. Состав ванны. 25 % м. ч. ПХДС, модуль ванны 4.

б. Температура пропитки. 20+5 °С б. Температура термообработки исходной древесины. 90°С Т. Температура смешения 20+5°С З. Температура сушки:

на стеллажах 20+5 °С

в термопечи 90°С

1.7.4 Материальный расчет

На одну тонну модифицированного продукта с учётом 50%раств< ПХДС необходимо:

Таблица 1

Материал	Количество, кг
Древесина	500
Вода	250
ПХДС	250

Потери раствора пасты ПХДС при модифицировании 1%.

500кг... ... ... ... ... ... ... .100%

250кг... ... ... ... ... ... ... ... .1%

Отсюда потеря равна 5 килограмм

Таблица 2

Приход	кг	Расход	кг
Древесина	500	Модифицированная древесина	1000
ПХДС	250	Потери раствора ПХДС	5
Вода	250	Потери раствора ПХДС	5
	1000		1005