Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Системы Методы Технологии . Ю . И . Цой и др . Изучение энергетических … 2017 № 3 (35) с . 113-119 113 УДК 674.815 DOI: 10.18324/2077-5415-2017-3-113-119 Изучение энергетических характеристик модифицированной древесины Ю . И . Цой a , В . А . Соколова b , В . В . Орлов c Санкт - Петербургский государственный лесотехнический университет им . С . М . Кирова , пер . Институтский 5, Санкт - Петербург , Россия a tsoi-yuriy@yandex.ru , b sokolova_vika@inbox.ru , c artictvetal1987@gmail.com Статья поступила 14.06.2017, принята 9.0.07.2017 Анализ энергетических характеристик , таких как свободная поверхностная энергия и смачивающая способность феноло - формальдегидных и карбамидоформальдегидных клеев , показал , что спирторастворимые фенолоформальдегидные клеи обла - дают меньшей поверхностной энергией и лучшей смачивающей способностью в отношении поверхности модифицированной древесины , чем водорастворимые карбамидоформальдегидные клеи . Исследование энергетических характеристик различных марок клеев в зависимости от времени выдержки с момента введения отвердителя , проведенное по методу П . А . Ребиндера , показало , что наибольшей величиной поверхностного натяжения (69–71 мДж / м 2 ) обладает карбамидоформальдегидный клей КФ - Ж . Величина свободной поверхностной энергии фенолоформальдегидного клея на основе смолы СФЖ -3016 равна 40–50 мДж / м 2 . Изменение поверхностного натяжения клеев в зависимости от времени выдержки в случае карбамидоформальде - гидного клея выражено менее ярко , чем у фенолоформальдегидных . Изменение вязкости клеев от времени выдержки с момен - та введения отвердителя отражает аналогичную картину . В случае фенолоформальдегидных клеев процесс нарастания вяз - кости во времени протекает более интенсивно в связи с более высокой скоростью процессов структурирования , протекаю - щих в клее , испарения органического легколетучего растворителя и т . д ., в отличие от водорастворимых карбамидоформаль - дегидных . Все это приводит к увеличению значения поверхностного натяжения и ухудшению смачивающей способности клея . Исследованы прочностные характеристики склеенной древесины , позволившие установить определенную корреляцию между качеством склеивания и вышеуказанными характеристиками и подтвердившие предположения об особенностях склеивания модифицированной древесины на основе термодинамических концепций адгезии . В ходе исследований установлено , что наи - большую прочность клеевого соединения на отрыв при склеивании модифицированного материала обеспечивает спиртовой фенолоформальдегидный клей СФЖ -3016. Прочность клеевого соединения на отрыв в этом случае составила 0,5–0,7 МПа , а при склеивании карбамидоформальдегидным клеем КФ - Ж — 0,3–0,4 МПа . Изучение физико - химических явлений , имеющих ме - сто в системе « адгезив – субстрат » при нагревании , методом термогравиметрии показало существование эндо - и экзоэф - фектов при склеивании как натуральной древесины , так и модифицированной . Эти эффекты обусловлены испарением рас - творителя , конденсацией смолы на первой стадии пьезотермообработки и реакциями структурирования и образования адге - зионных связей в системе « адгезив – субстрат » на второй стадии процесса склеивания . Ключевые слова : модифицированная древесина ; акриловый латекс ; фенолоформальдегидный и карбамидоформальдегид - ный клей ; адгезия ; силы межмолекулярного взаимодействия ; смачивание ; критическое поверхностное натяжение ; реакция структурирования ; химические связи ; эндо - и экзоэффекты . The study of energy characteristics of modified wood Yu.I. Tsoi a , V.A. Sokolova b , V.V. Orlov c St. Petersburg State Forest Technical University under name of S.M. Kirov; 5, Institutsky Per., St. Petersburg, Russia a tsoi-yuriy@yandex.ru , b sokolova_vika@inbox.ru , c artictvetal1987@gmail.com Received 14.06.2017, accepted 9.07.2017 Analysis of the energy characteristics, such as the free surface energy and the wetting properties of phenol-formaldehyde and urea- formaldehyde glues, showed that alcohol-soluble phenol-formaldehyde adhesives have lower surface energy and better wetting ability of the surface of the modified wood than water-soluble urea-formaldehyde adhesives. Investigation of the energy characteristics of differ- ent brands of adhesives, depending on the time of exposure from the moment of hardener introduction, carried out by the method of P.A. Rebinder, showed that the greatest surface tension (69-71) MJ/m 2 is possessed by urea-formaldehyde glue KF-G. The free surface ener- gy of the phenol-formaldehyde glue based on SFG-3016 resin is 40-50 MJ/m 2 . The change in the surface tension of adhesives, depend- ing on the exposure time in the case of urea-formaldehyde glue, is less pronounced than in phenol-formaldehyde glues. The change in the viscosity of the adhesives from the holding time since the introduction of hardener reflects a similar pattern. In the case of phenol- formaldehyde adhesives, the process of viscosity increase with time proceeds more intensively due to the higher speed of the structuring processes taking place in the glue, the evaporation of an organic, volatile solvent, etc., in contrast to water-soluble urea-formaldehyde ones. All this leads to an increase in the value of the surface tension and the deterioration of the wetting properties of the adhesive. The strength characteristics of the glued wood were investigated, which allowed establishing a certain correlation between the bonding quality and the above characteristics and confirmed the assumptions about the peculiarities of the bonding of modified wood on the ba- sis of the thermodynamic concepts of adhesion. It is found that the greatest strength of the adhesive bond on the peel during gluing of