×
15.05.2023
223.018.5891

Результат интеллектуальной деятельности: Способ модификации древесины

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению обработанной древесины для повышения ее водостойкости. Способ модификации древесины включает обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой. При этом в качестве пропиточного раствора используют 5% масс. раствор предварительно полученного сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в метилэтилкетоне, при мольном соотношении мономеров, равном 1:2, пропитку осуществляют в течение 2–24 ч, а термообработку – при 140°С в течение 2 ч. Упрощается процесс гидрофобизации древесины и повышается ее водостойкость. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способу получения обработанной древесины для повышения ее водостойкости и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяется древесина и изделия из нее.

Известен способ обработки древесины талловым маслом (патент RU 2375169, МПК В27К3/00, В27К3/50, В27К3/34, 10.12.2009). Пропиточную смесь приготавливают следующим образом: талловое масло предварительно нагревают до температуры 180-220°С, затем в него подают воздух в течение 90-150 минут, поддерживая указанную выше температуру, после этого вводят катализатор дегидратации в количестве 0,5-3% от массы таллового масла, затем выдерживают талловое масло при температуре 200-250°С в течение 2-5 часов, после чего осуществляют пропитку древесины при температуре 130-170°С в течение 10-60 минут и затем подвергают термообработке при температуре 155-185°С в течение 3-8 часов.

Недостатком данного способа является применение высокой температуры для подготовки и дальнейшей выдержки таллового масла, а также длительность проведения обработки.

Известен способ получения модифицированной древесины (патент RU 2712521, МПК В27К5/06, 07.02.2019), включающий пропитку древесины стабилизатором, сушку и прессование. Пропиточный раствор готовят путем добавления в карданол 2-3% ледяной 100%-ной уксусной кислоты с получением рН 6.3-6.5, полученным раствором пропитывают заготовки древесины автоклавным способом при давлении 10-15 атм в течение 10-15 мин до содержания карданола 6-12% по сухому остатку, после этого заготовки высушивают под механическим давлением 0.8 МПа и температуре 100-120°С до влажности 6-8%, а после прессования проводят термообработку при температуре 150-155°С в течение 8 ч.

Недостатком данного способа является технологическая сложность процесса. Кроме того, необходимо контролировать температуру обработки и наличие специального прессового оборудования для создания давления.

Известен способ модификации древесины (патент RU 2212335, МПК В27К3/44, 3/50, В05D7/06, 7/24, С09D5/14, 26.07.2002), композицией, содержащей синтетический олигопипериленовый каучук с молекулярной массой 15000-25000, растворенный в органическом растворителе - скипидаре, и битум нефтяной при следующем соотношении компонентов, масс.%: каучук синтетический олигопипериленовый - 8-40, битум нефтяной - 15-50, скипидар – остальное.

Недостатками способа являются применение дорогостоящего синтетического олигопропиленового каучука, использование скипидара, который обеспечивает интенсивное проникновение состава в древесину, но является горючим, взрывоопасным материалом, а также использование битума, который существенно изменяет цвет и фактуру материала, что портит внешний вид древесины.

Известен способ гидрофобизации с помощью состава (патент RU 2729741, МПК В27К3/34, 16.12.2019), включающего битум нефтяной (БНИ-4), отработанное моторное минеральное масло, полученное из базового дистиллятного масла, и технический парафин. Пропитка осуществляется в горячей ванне при влажности древесины не более 25% (ГОСТ 20022.6-93). В пропиточную жидкость, разогретую до температуры 115-125°С, помещались образцы древесины березы размером, требуемым для испытаний на водопоглощение, и выдерживались в течение 40 минут.

К недостаткам данного способа можно отнести высокую температуру пропиточной жидкости. Применение отработанного минерального моторного масла экологически не безопасно, так как оно является токсичным отходом.

Известен способ изготовления модифицированной древесины (SU 1306714, МПК В27К3/15, 5/06, 10.12.1985), где в качестве гидрофобизирующей добавки к стиролу используют полиэтилгидросилоксановую жидкость в количестве 2-8 мас. ч. на 100 мас. ч. стирола. Образцы древесины вакуумируют при остаточном давлении 2-5 кПа в течение 20-30 мин, затем выдерживают в пропиточном составе 30-45 мин. Полимеризацию проводят при температуре 60±2°С в течение 6-8 ч, а термическую обработку - при 95-100°С в течение 2-3 ч. После полимеризации проводят физико-механические испытания модифицированной древесины.

Недостатком данного метода является длительность технологического процесса (в среднем 12 часов).

Наиболее близким техническим решением является способ получения модифицированной древесины с помощью продукта эмульсионной сополимеризации этилакрилата со стиролом Эмукрил С или продукта сополимеризации акриловых мономеров Эмукрил М (патент RU 2381895, МПК В27К3/00, В27К3/04, 20.02.2010). Пропитку осуществляют при температуре при температуре 18-22°С в течение 3 сут., а термообработку при температуре 80°С в течение 10 ч. Водопоглощение (в масс. %) для Эмукрила М за 2 ч составляет – 8, за 24 ч – 22, за 30 сут – 81. Для Эмукрила С представлены данные о водопоглощении за 2 ч – 14 масс. %.

Недостатком данного способа является длительность процессов пропитки и термообработки, суммарно составляющие 82 ч.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективного способа получения модифицированной древесины, обладающей повышенной водостойкостью.

Техническим результатом является упрощение способа гидрофобизации древесины и повышение ее водостойкости.

Технический результат достигается в способе модификации древесины, включающем обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой, при этом в качестве пропиточного раствора используют 5% масс. раствор предварительно полученного сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в метилэтилкетоне, при мольном соотношении мономеров равном 1:2, пропитку осуществляют в течение 2–24 ч, а термообработку – при 140°С в течение 2 ч.

Сущностью способа является модификация древесины, придающая ей гидрофобные свойства. Модификация осуществляется пропиткой раствором сополимера, в качестве которого используется 5% масс. раствор сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в метилэтилкетоне при мольном соотношении мономерных звеньев глицидилметакрилата: 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата равном 1:2.

Пропитку древесины проводят погружным методом в течение 2–24 часов, а дальнейшую термическую обработку осуществляют при 140°С в течение 2 ч.

Для проведения модификации предварительно высушенный образец древесины сосны помещали в емкость. Во избежание всплытия образец сверху накрывали сеткой, поверх которой был установлен груз. В емкость наливали 5% масс. раствор сополимера в метилэтилкетоне так, чтобы образец был полностью погружен и над образцом древесины оставался слой раствора не менее 5 мм. По окончании пропитки образец древесины извлекали из раствора модификатора, подвергали термической обработке при 140°С в течение 2 ч. Далее высушенный образец извлекали из сушильного шкафа и оставляли на воздухе (при нормальных условиях) в течение 10 минут для охлаждения, а затем взвешивали.

Основным преимуществом данного способа пропитки по сравнению с другими является то, что предварительно синтезированные полимеры могут быть охарактеризованы традиционными химическими и физическими методами. Также данный метод пропитки является менее сложным с химической точки зрения и представляется более технологичным.

В процессе пропитки (от 2 до 24 часов) происходит хемосорбирование сополимеров в поверхностный слой и дальнейшая термообработка позволяет получать ковалентно закрепленные полимерные покрытия. Результаты исследования среднего изменения массы при разном времени пропитки представлены в таблице 1. Пропитка древесины раствором сополимера в метилэтилкетоне не изменяет внешний вид образцов, они остаются светлыми.

Таблица 1

Глубину проникновения модификатора исследовали методом энергодисперсионного микрорентгено-спектрального анализа. Изучали поверхность слома образцов, модифицированных сополимером глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата.

Результаты химического анализа поверхности слома модифицированных образцов приведены в таблице 2.

Химический анализ поверхности слома проводили по высоте от 180 до 1050 мкм по областям площадью 0,03 мм2. В состав исходной древесины входит только углерод (60,6 ат. %) и кислород (39,4 ат. %), что согласуется с литературными данными. Полученные данные (табл. 2) свидетельствуют о проникновении полимера на глубину более одного миллиметра – при возрастании глубины концентрация индикаторного элемента фтора убывает, а концентрации углерода и кислорода, входящих в состав субстрата, увеличивается. Концентрация фтора на поверхности образцов в зависимости от времени выдержки и кратности нанесения закономерно увеличивается от 4,4 до 8,8 ат. %. Однако на глубину проникновения сополимера больший вклад вносит время выдержки в растворе. Так, для 5 часовых образцов на глубине 1050 мкм концентрация фтора составляет 1 ат. %, а для 2 часовых покрытий составляет 0,6 ат. %. Глубина проникновения полимерного модификатора будет оказывать определяющее влияние на устойчивость водоотталкивающих свойств.

Таблица 2

Начальные углы смачивания на поверхности исходной высушенной древесины сосны поперек волокон составляют 120±3°. Измерения угла смачивания проведены в момент времени сразу после постановки капли. Следует отметить, что на этой поверхности наблюдается полное впитывание капли воды менее чем за минуту, что говорит о неустойчивом начальном гидрофобном состоянии, которое обусловлено наличием доступных кислородсодержащих полярных групп соединений, входящих в состав древесины. Гидрофобные свойства модифицированной древесины оценивали по краевому углу смачивания. Результаты исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3

Из таблицы 3 видно, что в результате модификации образцов древесины сосны происходит изменение режима смачивания, поверхность приобретает супергидрофобные свойства с углами смачивания до 166°. Наблюдается существенное отличие контактных углов на поверхностях с различной ориентацией волокон, что связано с шероховатостью. Так на поверхности вдоль волокон значения контактных углов ниже (до 151°). Увеличение времени выдержки образцов сопровождается увеличением сорбции полимерного модификатора (табл. 1), что обеспечивает рост угла смачивания и уменьшение разброса значений, что должно положительно сказываться на устойчивости супергидрофобного состояния.

Исследование водопоглощения осуществлялось для древесины, модифицированной сополимером глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата, в результате пропитки в течение 2-24 ч при комнатной температуре и дальнейшей термообработке при температуре 140°С в течение 2 ч. Полученные результаты представлены на фигуре.

На чертеже показаны графики изменения водопоглощения древесины, в сравнении с немодифицированной древесиной – 1, в зависимости от времени выдержки в 5% масс. пропиточном растворе сополимера глицидилметакрилата и стеарилметакрилата с мольным соотношением мономерных звеньев 1:2: 2 часа – 2, 5 часов – 3, 24 часа –4.

Изучение водопоглощения модифицированной древесины показывает, что время выдержки в пропиточном растворе от 2 до 24 полимерного модификатора значительно влияют на свойства. Для всех модифицированных образцов характерно значительное снижение водопоглощения по сравнению с исходной древесиной. Так за 1-е сутки исходная древесина набрала 107 масс. %, а образцы, пропитанные сополимером глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в течение 2-24 часа, в среднем, набрали 28 масс. %. По результатам испытаний на 60-е сутки исходная древесина набрала 185 масс. %, а образец, модифицированный раствором сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в течение 2 часов, 69 масс. %. Увеличение времени пропитки от 2 до 24 часов позволяет уменьшить водопоглощение через 60 суток до 61 масс. %. При этом все образцы, модифицированные сополимерами глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата, не тонут в воде и остаются светлыми.

Синтез сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата проводили в метилэтилкетоне при 70°С в течение 24 часов. В качестве инициатора использовали азобисизобутиронитрил. Полимер высаживали в ледяной гексан, отфильтровывали на колбе Бунзена и сушили при пониженном давлении 24 ч. Для пропитки древесины готовили 5% масс. растворы полученных сополимеров в метилэтилкетоне.

Пример 1. Синтез сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата с мольным соотношением 1:2 проводили в метилэтилкетоне при 70°С в течение 24 часов. В 4,6 мл метилэтилкетона растворяли инициатор азобисизобутиронитрил (0,0031 г; 0,0186 ммоль), затем продували аргоном в течение 20 минут и при перемешивании добавляли глицидилметакрилат (0,254 мл, 1,8 ммоль) и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилат (0,744 мл, 3,7 ммоль). Полученную реакционную смесь выдерживали при 70°С в течение 24 часов. Полимер высаживали в ледяной гексан, отфильтровывали на колбе Бунзена и сушили при пониженном давлении 24 ч.

Для проведения модификации предварительно высушенный образец древесины сосны помещали в емкость. Во избежание всплытия образец сверху накрывали сеткой, поверх которой был установлен груз. В емкость наливали 5% масс. раствор сополимера в метилэтилкетоне так, чтобы образец был полностью погружен и над образцом древесины оставался слой раствора не менее 5 мм. Пропитку проводили в течение 2 ч. По окончании пропитки образец древесины извлекали из раствора модификатора, подвергали термической обработке при 140°С в течение 2 ч. Далее высушенный образец извлекали из сушильного шкафа и оставляли на воздухе (при нормальных условиях) в течение 10 минут для охлаждения, а затем взвешивали.

Пример 2. Способ осуществлялся аналогично примера 1, за исключением времени пропитки, которое составило 5 часов.

Пример 3. Способ осуществлялся аналогично примера 1, за исключением времени пропитки, которое составило 24 часа.

Таким образом, упрощенный способ модификации древесины, включающий обработку древесины погружным методом в течение 2-24 ч при нормальных условиях в 5% масс. пропиточном растворе сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилат, в метилэтилкетоне при мольном соотношении мономерных звеньев глицидилметакрилата: фторалкилметакрилата равном 1:2, последующую термообработку при 140°С в течение 2 часов, обеспечивает гидрофобизацию древесины и повышение ее водостойкости.

Способ модификации древесины, включающий обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора используют 5% масс. раствор предварительно полученного сополимера глицидилметакрилата и 2,2,3,3,4,4,4-гептафторбутилметакрилата в метилэтилкетоне, при мольном соотношении мономеров равном 1:2, пропитку осуществляют в течение 2–24 ч, а термообработку – при 140°С в течение 2 ч.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 362 items.
19.01.2019
№219.016.b19e

Устройство для контроля состояния воздушных линий электропередачи

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля состояния воздушных линий электропередачи (ВЛЭП), а именно измерения гололедно-ветровых нагрузок и мониторинга температурного режима эксплуатации. Заявленное устройство для контроля состояния воздушных линий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677498
Дата охранного документа: 17.01.2019
25.01.2019
№219.016.b425

Способ возведения дорожной одежды

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к способу возведения дорожной одежды, и может использоваться на дорогах сельскохозяйственного назначения с малой интенсивностью движения в засушливых регионах России. Способ возведения дорожной одежды заключается в том, что вначале...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678173
Дата охранного документа: 23.01.2019
08.02.2019
№219.016.b80f

Фторсодержащая полиамидная композиция с пониженной горючестью

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полимерную основу и наполнитель - антипирен, и может быть использовано для производства формованных изделий - нити, пленки и листы, монолитные литьевые образцы. Описана фторсодержащая полиамидная композиция с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679237
Дата охранного документа: 06.02.2019
15.02.2019
№219.016.ba87

Способ получения износостойких покрытий на поверхностях пластин из меди и магниевого сплава

Изобретение может быть использовано при изготовлении, в частности, пар трения, тормозных устройств с использованием технологии получения износостойких покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ). Составляют двухслойный пакет, в котором плакирующая пластина выполнена из меди,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679814
Дата охранного документа: 13.02.2019
17.02.2019
№219.016.bbca

Способ определения истинного сопротивления разрыву

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения истинного сопротивления разрыву. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством индентора диаметром D нагрузкой Р, находящейся в диапазоне, соответствующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680111
Дата охранного документа: 15.02.2019
23.03.2019
№219.016.ec7b

Способ получения композиционного материала из меди, титана и стали

Изобретение может быть использовано при получении износостойких материалов с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ), в частности, при изготовлении пар трения в виде тормозных устройств, предназначенных для эксплуатации в условиях неагрессивных сред. Получают пятислойные заготовки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682742
Дата охранного документа: 21.03.2019
30.03.2019
№219.016.f992

Водонабухающая эластомерная композиция

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования. Техническим результатом является увеличение степени набухания эластомерного материала в 22% водном растворе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683462
Дата охранного документа: 28.03.2019
20.04.2019
№219.017.3529

Способ получения слоистого металлополимерного нанокомпозиционного материала путем взрывного прессования

Изобретение относится к получению слоистого металлополимерного материала в виде пластины с основным слоем из политетрафторэтилена (ПТФЭ) и никеля и слоем из ПТФЭ и меди путем взрывного прессования и может быть использовано в промышленности при изготовлении пар трения. В цилиндрической ампуле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685311
Дата охранного документа: 17.04.2019
20.04.2019
№219.017.3533

Способ получения полимерного покрытия на поверхности алюминия

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла, например алюминия, полимерных покрытий, обладающих гидрофобными свойствами, которые могут быть использованы как антиобледенительные покрытия, защитные покрытия для электроники, самоочищающиеся поверхности, а также как покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685354
Дата охранного документа: 17.04.2019
20.04.2019
№219.017.353d

Способ получения полимерного покрытия на поверхности алюминия

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла, например, алюминия, полимерных покрытий, обладающих гидрофобными свойствами, которые могут быть использованы как антиобледенительные покрытия, защитные покрытия для электроники, самоочищающиеся поверхности, а также как покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685309
Дата охранного документа: 17.04.2019
Showing 61-68 of 68 items.
24.04.2023
№223.018.523c

Водонефтенабухающая эластомерная композиция

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли. Водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002744341
Дата охранного документа: 05.03.2021
24.04.2023
№223.018.5242

Водонабухающая эластомерная композиция

Изобретение относится к водонабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли. Водонабухающая эластомерная композиция на основе карбоксилатного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002744282
Дата охранного документа: 04.03.2021
24.04.2023
№223.018.5243

Водонабухающая эластомерная композиция

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования для высокотемпературных скважин. Водонабухающая эластомерная композиция, включает этилен-пропиленовый каучук,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002744283
Дата охранного документа: 04.03.2021
15.05.2023
№223.018.5862

Способ модификации древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению обработанной древесины для повышения ее водостойкости. Способ модификации древесины включает обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002764921
Дата охранного документа: 24.01.2022
15.05.2023
№223.018.5887

Способ модификации древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению обработанной древесины для повышения ее водостойкости. Выполняют обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой. При этом в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002764926
Дата охранного документа: 24.01.2022
15.05.2023
№223.018.58bf

Способ модификации древесины

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению обработанной древесины для повышения ее водостойкости. Способ модификации древесины включает обработку древесины погружным методом в пропиточном растворе при нормальных условиях с последующей термообработкой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002764924
Дата охранного документа: 24.01.2022
17.05.2023
№223.018.649a

Использование анилов d-камфоры в качестве уф-абсорберов фотополимеризующихся композиций для 3d-печати

Настоящее изобретение относится к использованию анилов D-камфоры в качестве УФ-абсорберов фотополимеризующихся композиций (ФПК) для 3D-печати. Технический результат - расширение ассортимента УФ-абсорберов, используемых при 3D-печати из фотополимеризующихся композиций, высокая детализация...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794337
Дата охранного документа: 17.04.2023
20.05.2023
№223.018.6518

Способ получения изотиобарбамина

Изобретение относится к способу получения изотиобарбамина из 5-изопропил-2-тиобарбитуровой кислоты и гидрохлорида N,N-диэтил-2-хлорэтан-1-амина, путем нагревания реакционной массы в среде растворителя, при этом используют предварительно приготовленный раствор N,N-диэтил-2-хлорэтан-1-амина, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002744470
Дата охранного документа: 09.03.2021
+ добавить свой РИД