Химическое взаимодействие древесной муки с алкидными смолами —
В процессе глубокого механический деструкции органических растительных материлалов цепи крупных молекул высокомолекулярных соединений разрываются с образованием реакционноспособных осколков молекул и свободных радикалов. Реакционная способность осколков (целлюлозы, пентозанов, лигнина и др.) повышается в результате уменьшения стерических затруднений и обнажения реакционноспособных групп.
Такие осколки и свободные радикалы при пластикации с синтетическими смолами в смесительных агрегатах участвуют в реакциях рекомбинации, дополнительной поликонденсации и других механо-химическнх процессах с образованием привитых и блоксополимеров, что приводит к модификации синтетических смол и получению химических связен между ними и растительными наполнителями в композициях пластмасс. Растительные материалы, подвергнутые глубокой механической деструкции (в отличие от паполнителей помола), значительно повышают прочностные свойства смесей.
Каковы же взаимодействия между алкидной смолой и древесной мукой (ВМ), подвергнутой глубокой механической деструкции в результате вибропомола?
Гранулометрический состав ВМ показывает, что она на 80—90% состоит из частиц размером меньше 40 мкм. Из них 41% составляют частицы меньше 10 мкм и 6% — меньше 1 мкм. В муке же № 140 наиболее тонкого помола (ГОСТ 911—02) частиц меньше 40мкм— 30%, из них меньше 10 мкм — 5% и меньше 1 мкм нет. Однако главное отличие ВМ от всех видов древесной муки — форма частиц: при вибропомоле их продолговатая структура нарушается, становясь неправильной округлой, более уплотненной. Отсюда более высокая в 1,5—2 раза насыпная масса ВМ и самая низкая маслоемкость (в 2,6—3,5 раза)] по сравнению с другими видами муки.
С целью выявления реакционной способности ВМ по отношению к алкидной смоле исследовалось взаимодействие между ней и фталевым ангидридом. Последний является составным компонентом алкидной смолы, благодаря которому в ней присутствуют карбоксильные группы. Реакцию фталировання различных видов древесной муки проводили в среде пиридина. Глубину реакции контролировали определением кислотных чисел получаемых продуктов Естественно, чем полнее взамодействие между древесной мукой и фталевым ангидридам, тем меньше должно быть кислотное число конечного продукта. На основании кислотных чисел рассчитывали количество фталевого ангидрида в г), связывавшего в 1 г древесной муки.
В реакцию вводили древесную муку как в натуральном виде, так и в обезжиренном (после извлечения из нее смолистой части, растворимой в органическом растворителе). В табл. 1
приведены сравнительные данные реакционной способности различных видов древесной муки по отношению к фталевому ангидриду и глицерину. Все виды муки в натуральном виде связывают большее количество фталевого ангидрида, чем в обезжиренном. Это объясняется присутствием в ннх смолистой части, обладающей высокой реакционной способностью. Наибольшей такой способностью по отношению к фталевому ангидриду обладает ВМ, которая связывает его в 1,5 раза больше чем мука № 140 и фильтровая и в 1,8—2 раза больше, чем № 180 и № 250. То же можно сказать и в отношении глицерина. Следовательно. чем тоньше помол муки, тем больше ее реакционная способность.
Для выяснения роли способа помола произведено ситовое фракционирование различных видов муки в обезжиренном состоянии и изучена реакционная способность этих фракций по отношению к фталевому ангидриду (табл. 2). Как видно из нее частицы ВМ одного и того же размера связывают большее количество фталевого ангидрида, чем в муке № 180. При вибропомоле продукт получается более высокой реакционной способности. Химическая активность его растет скачкообразно, начиная с размера частиц 60 мкм я ниже, что объясняется, по-всдимому, механодеструкцией, наступающей при измельчении древесины.
Авторами произведено совмещение алкидной смолы Одесского линолеумного завода с различными видами муки на лабораторных микровальцах. В полученных продуктах выявляли количество веществ, экстрагируемых эфиром, кислотные числа и числа омыления. Эти показатели определяли в чистой смоле и в древесной муке, после чего подсчитывали теоретически ожидаемое количество экстрагируемых веществ, кислотных чисел и чисел омыления и сравнивали IX с фактическими (табл. 3).
В продукте совмещения алкидной смолы с ВМ увеличено содержание веществ, экстрагируемых эфиром, увеличено против ожидаемого на 5,3%, а с древесной мукой № 180 это увеличение незначительно.
Такое обстоятельство подсказывает вывод, что при совмещении ВМ с алкидной смолой образуется добавочное количество смолообразвых продуктов.