Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Системы Методы Технологии. Д.В. Иванов и др. Дициандиамид и его производные … 2018 № 4 (40) с. 111-117 113 мм. Температуру и удельное время прессования варьи- ровали в широких пределах в зависимости от целей эксперимента. Массовая доля смолы в композиции со- ставила 13 % от общей массы плиты. Связующее готовили из КФС марки КФ-МТ-15; смолу разбавляли водой до концентрации 55 %, как принято при производстве древесных плит. В качестве отвердителя использовали сульфат аммония (1 % от массы абс. сух. смолы). Определение физико-механических свойств плит проводили согласно методикам, ссылки на которые да- ны в стандарте [3]. Расчет полного факторного экспе- римента с использованием униформ-ротатабельного плана 3-го порядка проводили по [15]. Результаты исследования. Исследования термо- превращений ДЦДА при температурах горячего прес- сования древесных плит позволили установить, что в ходе термообработки ДЦДА при 220 °С наблюдается уменьшение содержания азота на 8…10 %, что косвен- но свидетельствует об образовании аммиака (табл. 1). Расчет по формуле (1) показал, что из 1 г ДЦДА обра- зуется 0,1 и 0,14 г аммиака при выдержке в течение 15 и 30 мин соответственно. Таблица 1 Влияние термообработки на содержание азота в дициандиамиде Время, мин Температура обработки, °С Исходный ДЦДА 130 220 Массовая доля, % 15 63,4 58,4 66,4 30 62,0 56,0 Количество на 1 г препарата, моль 15 0,045 0,042 0,047 30 0,045 0,040 Также небольшое количество аммиака образуется при выдержке ДЦДА при 130 °С (0,04 г на 1 г препара- та при выдержке в течение 15 и 30 мин). Присутствие в порошке влаги (влажность ДЦДА приблизительно 0,77 %) может вызывать частичную деструкцию препа- рата с образованием гуанилмочевины и гуанидина. Из- вестно [2], что в присутствии насыщенного водяного пара процесс термопревращения ДЦДА ускоряется, по- этому в условиях горячего прессования, когда влаж- ность осмоленного волокна 7…10 %, можно ожидать больший выход аммиака, чем минимально установлен- ный в модельном эксперименте. При переходе от моделей к реальным плитам нами были рассмотрены MDF толщиной 4 мм, изготовлен- ные при температуре прессования 130 и 220 °С [6]. Анализ спектров твердотельного ЯМР 13 С подтвердил, что при температуре наружных слоев преобладает пре- вращение ДЦДА в аммелид с образованием аммиака. При температуре внутреннего слоя возможно превра- щение ДЦДА в гуанилмочевину, при этом преобладает прямая реакция ДЦДА и продуктов его превращения с формальдегидом с образованием метилольных произ- водных. В нашей работе [5] содержатся первоначальные ре- зультаты исследований влияния ДЦДА на физико- механические свойства MDF. Для эффективного сни- жения токсичности (более чем на 30 %) следует вво- дить ДЦДА отдельно от связующего, однако при слу- чайных параметрах изготовления плит прочность зна- чительно ухудшается. Требовалось оптимизировать технологические параметры: расход акцептора и режим прессования. Исследовали зависимость содержания формальде- гида в MDF ( E ф , мг/100 г плиты ) и прочности при из- гибе ( σ изг , МПа ) от температуры греющих плит пресса ( t , °С ), удельного времени прессования ( τ , мин/мм ) и массовой доли дициандиамида в композиции ( q , % от массы абс. сух. смолы). Для этого проводили полный факторный эксперимент с использованием униформ- ротатабельного плана 3-го порядка (табл. 2). ДЦДА на- носили на волокно отдельно от связующего, поскольку при таком способе нанесения была достигнута наи- меньшая токсичность MDF. Полученные математические модели описываются уравнениями регрессии: ф = −96,1 + 1,0518 − 31,27 + 0,115 − −0,00254 − 9,55 + 0,0011 + +0,09 − 0,0018 + 0,443 (2) изг = −296 + 2,583 + 224,4 − 1,65 − −0,00505 + 17 + 0,0017 − 1,136 + +0,0038 + 1,381 . (3) Визуализация влияния факторов представлена на рис. 1. Для этого один из факторов фиксировали на центральном уровне. Таблица 2 Значение уровней факторов с интервалами варьирования при испытаниях ДЦДА Фактор Уровни фактора Интервал Наименование Обозначение нижний верхний центральный Температура, °С t 220 240 230 20 Время, мин/мм τ 0,3 0,5 0,4 0,2 Масс. доля ДЦДА, % q 5 15 10 10