Измельченные бумажно-смоляные пленки как реакционно-способные наполнители карбамидоформальдегидных смол | Powdered Paper-Resin Films as Reactive Fillers for Urea-Formaldehyde Resins

Русский. Измельченные в порошок бумажно-смоляные пленки, состоящие из пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы и беленой целлюлозы, представляются перспективными наполнителями фанерных клеев, позволяющими увеличить вязкость клеевой композиции и обеспечить химическое взаимодействие с компонентами карбамидоформальдегидных смол. Установлено, что условная вязкость клея при введении в карбамидоформальдегидную смолу 4...6 % бумажно-смоляных пленок повышается на 80...110 %, однако рост вязкости сопровождается увеличением продолжительности желатинизации клея на 25...35 %. Реакционную способность пленок, обусловленную возможностью совместной поликонденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров, изучали путем определения остаточных гидроксиметильных групп в отвержденных клеевых композициях. Согласно полученным результатам, при введении в смолу бумажно-смоляных пленок, содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп увеличивается с 1,0 % в композиции без наполнителя до 2,5 % в композиции с 10 % пленок. Выявили, что содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп в отвержденном клее на 90 % зависит от продолжительности желатинизации клеевой композиции. Для ускорения отверждения клея заменили хлорид аммония на более эффективный отвердитель МО-4СБ, позволяющий при массовой доле 4...5 % сократить продолжительность желатинизации на 15 %. Содержание гидроксиметильных групп в отвержденном клее с 4 % бумажно-смоляных пленок и 4...5 % МО-4СБ составило 0,6...0,7 %, что на 30...40 % меньше, чем в смоле без наполнителей. Образцы 3-слойной фанеры из композиции, содержащей 4 % наполнителя и 4 % модификатора-отвердителя МО-4СБ, имели прочность клеевого шва при скалывании на 15 % выше по сравнению контролем, изготовленным по традиционной рецептуре из клея, содержащего 8 % каолина и 1 % хлорида аммония. Прирост прочности позволил сократить норму расхода клея на 15 % с сохранением физико-механических показателей на уровне требований ГОСТ 3916.1–2018. Таким образом, использование 4 % бумажно-смоляных пленок в качестве наполнителя клея из карбамидоформальдегидной смолы повышает вязкость клеевой композиции до уровня существующих минеральных наполнителей, а также увеличивает прочность и водостойкость отвержденного полимера. Рост физико-механических показателей обеспечивается за счет сополиконденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров. Однако для приемлемой скорости реакции требуется использовать более эффективные отвердители, чем хлорид аммония.

Английский. Powdered paper-resin films (PRF) composed of melamine-urea-formaldehyde resin and bleached pulp seem to be promising fillers for plywood glues as they increase the viscosity of the glue composition and interact chemically with the components of ureaformaldehyde resins. It is generally accepted that when 4–6 % PRF is mixed with ureaformaldehyde resin, the viscosity of the glue increases by 80–110 %, however the increase in viscosity is followed by an increase in the gelatinization time of the glue by 25–35 %. The reactivity of the films defined by the polycondensation rate of urea- and melamine-ureaformaldehyde oligomers was studied by determining the residual hydroxymethyl groups in the cured adhesive compositions. Our results show that when we add PRF into the resin, the content of unreacted hydroxymethyl groups increases from 1.0 % of a composition without any fillers to 2.5 % of a composition with 10 % of films in it. We found that the content of unreacted hydroxymethyl groups in the cured glue depends on the gelatinization time of the glue composition by 90 %. To speed up the glue curing, we replaced the ammonium chloride with a more effective curing agent МО-4СБ (Russian abbreviation), which helps to reduce the time of gelatinization time by 15 % for a mass fraction of 4–5 %. The content of hydroxymethyl groups in the cured glue with 4 % of PRF and 4–5 % of МО-4СБ was 0.6–0.7 %, which is 30–40 % less than in the resin without fillers. Samples of 3-layer plywood that contain 4 % of filler and 4 % of modifier-curing agent МО-4СБ had a glued seam that was 5 % stronger that of a control plywood sample which consisted of 8 % of kaolin and 1% of ammonium chloride. The increase in strength has reduced the rate of glue consumption by 15 % while meeting the requirements of the State Standard GOST 3916.1–2018 for the physical and mechanical parameters. As a result, using 4 % PRF as a filler for glue made from urea-formaldehyde resin helps to increase the viscosity of the glue on par with other mineral fillers. In addition, it increases the strength and the water resistance of the cured polymer. The growth of the physical and mechanical parameters occurs due to the polycondensation of urea- and melamine-urea-formaldehyde oligomers. However, an acceptable reaction rate requires the use of more effective curing agents than ammonium chloride.