Группа исследователей из Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, Воронежского государственного университета и ПАО «Уралхимпласт» представила революционный метод модификации древесины, который значительно повышает ее устойчивость к влаге и механическую прочность, полностью исключая использование токсичных веществ.
Проблема токсичности традиционных методов
Древесина широко используется в строительстве, мебельной промышленности и других областях, но ее главный недостаток — подверженность воздействию влаги — ограничивает применение. Для повышения стабильности материала традиционно применяются фенолформальдегидные смолы, такие как КФК-10. Однако эти вещества выделяют формальдегид, который загрязняет окружающую среду и представляет угрозу для здоровья. Например, при производстве 100 000 изделий в атмосферу может попадать до 8000 м³ формальдегида.
Натуральное решение: карданол из скорлупы орехов кешью
Ученые предложили заменить синтетические смолы на экологически безопасный аналог — карданол, получаемый из жидкости скорлупы орехов кешью (ЖСОК). Этот природный компонент обладает уникальными свойствами: высокой водостойкостью, устойчивостью к кислотам, щелочам и износу, а также безопасен для окружающей среды.
Ключевые этапы исследования
Полимеризация карданола. Эксперименты показали, что оптимальная температура для полимеризации карданола составляет 150 °C. Процесс катализируется уксусной кислотой, что подтверждено методами дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC).
Пропитка древесины. Для испытаний использовали древесину ольхи, которую пропитывали растворами карданола различной концентрации. Наилучшие результаты достигнуты при содержании карданола в древесине 9%. Двукратная пропитка под давлением 1.0 МПа позволила увеличить количество модификатора в материале.
Термообработка и прессование. После пропитки образцы подвергали сушке и прессованию, что привело к уменьшению толщины древесины на 50%. Далее материал проходил термообработку при 160 °C для достижения влажности 2%.
Результаты: превосходство над традиционными методами
Устойчивость к влаге. Объемное разбухание древесины, обработанной карданолом, снизилось на 40–70% по сравнению с аналогами, модифицированными КФК-10. Влагопоглощение уменьшилось на 21.4–50%.
Механическая прочность. Прочность при сжатии увеличилась на 21.7–37.2% по сравнению с образцами, обработанными фенолформальдегидными смолами.
Экологичность. Использование карданола полностью исключает выделение токсичных веществ, что делает производство безопасным для окружающей среды.
Практическое применение и перспективы.
Новая технология открывает широкие возможности для применения в строительстве, производстве мебели и других отраслях, где требуется стабильная и прочная древесина. Особенно актуально это решение для регионов с высокой влажностью, где традиционные материалы быстро теряют свои свойства.
Это решение сочетает в себе высокую эффективность, экологичность и экономическую целесообразность, прокладывая путь к greener future в деревообрабатывающей промышленности.
Исследование опубликовано в журнале «Химия растительного сырья»
Фото: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
