Микологически разрушенная древесина как сырье для композиционных пластиков и декоративных изделий

На правах рукописиГОРЯЧЕВ Никита ЛеонидовичМИКОЛОГИЧЕСКИ РАЗРУШЕННАЯ ДРЕВЕСИНА КАК СЫРЬЕ ДЛЯКОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛАСТИКОВ И ДЕКОРАТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработкиАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМытищи - 20153ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Огромное количество древесины,как специально заготовленной, так и оставленной на лесосеке подвергаетсявоздействию дереворазрушающих и деревоокрашивающих грибов (микологическое воздействие), а также различных биологических и экологических факторов (раневое воздействие).

Эти процессы приводит к ухудшению физикомеханических свойств и визуальных характеристик древесины, вследствие чегоона исключается из технологического использования.В настоящее время такая древесина не нашла должного применения и, влучшем случае, используется в качестве топлива.

Поэтому разработка методовее применения в качестве сырья для композиционных пластиков и декоративных изделий является актуальной.При микологическом разрушении древесина изменяет свой химическийсостав и внешний вид, в некоторых случаях приобретает новые декоративныесвойства и становится пригодной для использования в качестве декоративногоматериала для изготовления различного рода изделий.При глубоких степенях микологического разрушения физикомеханические свойства древесины настолько ухудшаются, что она становитсянепригодной для использования в качестве конструкционного материала. Однако анатомическая структура и химический состав такой древесины позволяют применять ее в качестве активного наполнителя при получении древеснокомпозиционных материалов.Степень разработанности проблемы.

Применение микологически разрушенной древесины для получения композиционных материалов хорошо известно, но для этих целей до настоящего времени применялись композиции издревесины, подверженной воздействию грибов белой гнили с добавлением здоровой древесины. Проблемами применения микологически разрушенной древесины занимались Петри В.Н., Тютиков С.С., Соловьев В.А., Фенгел Д. и др.Большинство предложенных методов применения такой древесины подразумевает использование ее в смеси со здоровой древесиной, что является нецелесообразным в связи с включением в композицию ценной деловой древесины.Цель работы: Изучение микологически разрушенной древесины с цельюее более эффективного технологического использования.Основные задачи исследования:− Анализ проведенных ранее исследований, касающихся вопросовизученияииспользованиядревесины,подверженноймикологическому воздействию.− Выбор сырья, изучение его компонентного состава и структурноанатомических характеристик.− Исследование влияния модифицирующих агентов на свойствамикологически разрушенной древесины.− Выбор оптимального состава пресс-композиций для получения различныхдревесно-композиционныхматериаловнаосновемикологически разрушенной древесины.4− Исследование физико-механических характеристик композиционныхматериалов, полученных на основе микологически разрушеннойдревесины.Объект исследования микологически разрушенная и микологическиокрашенная древесина и древесина с раневой окраской.Предмет исследования использование древесины, подвергнутой микологическому воздействию в массиве и в измельченном состоянии.Методология и методы исследования.Представленные в работе исследования проведены с применением методов планирования многофакторного эксперимента, теоретико-эмпирическихметодов, методов наблюдения и сравнения.

Результаты обрабатывались с помощью методов систематизации и использования статистических данных сприменением современного программного обеспечения.Научная новизна:− Впервые для получения прессованного композиционного материалаиспользован однокомпонентный состав из древесины, поврежденнойгрибами бурой гнили.− В качестве модификаторов использованы ранее не применявшейся вэтих целях природный антиоксидант кверцетин и кремнеорганическаянанодисперсия.− Предложен способ использования микологически окрашенной и разностадийно разрушенной древесины грибами белой гнили в качестве материала для получения декоративных изделий и пресс-композиций.Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили получить материалы на основе микологически разрушенной древесины с использованием природных антиоксидантов и кремнийорганических нанодисперсий с заранее заданными свойствами.Основные результаты внедрены в учебный процесс и опубликованы в качестве учебного пособия «Физико-химические процессы в древеснополимерном комплексе» для бакалавров направления 240100.62 «Химическаятехнология» профиля «Химическая технология переработки древесины» приизучении ими дисциплины «Физико-химические процессы в древеснополимерном комплексе».Основные положения диссертации, выносимые на защиту:− Результаты структурного и компонентного анализа микологическиразрушенной древесины;− Результаты физико-механических и физико-химических исследованиймикологически разрушенной древесины;− Результаты изучения воздействия модифицирующих агентов намикологически разрушенную древесину;− Уравнения регрессии, описывающие зависимость состава композицииот ее свойств;− Результаты физико-механических испытаний полученных композиционных материалов на основе микологически разрушенной древесины.5Степень достоверности полученных экспериментальных данных подтверждается использованием приборов, прошедших метрологическую поверку,применением различных методов тестирования и контроля измерительной системы экспериментальных установок.

Воспроизводимость и повторяемостьэкспериментов оценена путем статистической обработки. Достоверность теоретических решений проверена сравнением с экспериментальными результатами.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на:− международной конференции «Нанотехнологии и наноматериалы влесном комплексе» (International Conference «Nanotechnology and Nanotech materials in Forest Industry Complex») (Москва, 2011).− международной конференции «Композиционные материалы надревесных и других наполнителях» (Москва, 2014).− научно-технической конференции профессорско-преподавательскогосостава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательскойдеятельности за 2011 год (г.

Мытищи, МГУЛ).− научно-технической конференции профессорско-преподавательскогосостава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательскойдеятельности за 2012 год (г. Мытищи, МГУЛ).− научно-технической конференции профессорско-преподавательскогосостава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательскойдеятельности за 2013 год (г. Мытищи, МГУЛ).Соответствие диссертации паспорту специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получениявысококачественной и экологически чистойпродукции» из паспорта специальности 05.21.05 – «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки».Личное участие автора. Личный вклад автора проявился в работах, посвященных исследованию и применению микологически разрушенной древесины, а также в решении прикладных вопросов работы, и заключается в разработке методик проведения экспериментов, анализе полученных результатов иих использовании в технологии получения пресс-композиций из микологическиразрушенной древесины.Публикации.

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, изних 2 – в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научныхжурналов, рекомендованных ВАК», 1 – в зарубежном журнале, получен одинпатент РФ на изобретение.Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (133 наименования отечественной и зарубежной литературы) и 2 приложений.

Работа изложена на 150 страницах, включает 34 таблицы и 40 рисунков.6ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность темы диссертации, сформулированыцель, задачи, научная новизна и практическая значимость, приведены основныеположения, выносимые на защиту.В первой главе представлен обзор отечественной и зарубежной литературы, проведен критический анализ исследований в области изучения микологически разрушенной древесины и ее применения.Анализ проведённых ранее исследований позволяет сделать вывод, чтомикологически разрушенную древесину целесообразно использовать в качествесырья для получения композиционных материалов и декоративных изделий.Во второй главе проведён выбор сырья и модификаторов.В качестве материала для исследования были выбраны: древесина березы,пораженная грибами белой гнили (I-II стадии разрушения); древесина ели, пораженная грибами бурой гнили (III стадии разрушения); древесина березы, пораженная деревоокрашивающим грибом Chlorosplenium aeruginosum, и древесина сосны, окрашенная в красно-бурый цвет раневого происхождения.

Выборданных образцов обуславливается тем, что данные представители древесныхпород чаще встречаются в лесах и чаще всего подвергаются данным типам микологического воздействия.Образцы древесины, пораженные деревоокрашивающим грибомChlorosplenium aeruginosum и окрашенные в красно-бурый цвет раневого происхождения, вследствие малоизмененности физико-механических характеристик и неординарности визуального вида могут применяться как в качестве поделочного материала для изготовления различных изделий, как в исходном, таки в частично модифицированном виде. Также для подобного применения можетбыть использована древесина, пораженная белой гнилью на ранних стадияхразрушения, т.к. ее физико-механические характеристики мало изменены, а намассиве древесины появляются черные линии, и древесина приобретает оченьдекоративный «мраморный» рисунок.С целью предотвращения дальнейших окислительных процессов гниениядревесины предложено применять природный антиоксидант группы флавоноидов – кверцетин, выделяемый из древесины лиственницы.