Совместимость модифицированного растительного сырья с органополимерными связующими

Целью представленной работы является расчет совместимости модифицированного моноэтаноламин(N→B)-тригидроксиборатом растительного сырья (измельченных стеблей борщевика Сосновского) с некоторыми органополимерными связующими (поливинилацетат, полиуретан и казеин) для создания в дальнейшем композиционных материалов на их основе. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: вычисление энергии когезии и величины ван-дер-ваальсова объема элементарного звена модифицированной подложки; расчет параметра растворимости Гильдебранда модифицированной подложки и органополимерных связующих; определение оптимального состава композитных материалов на основе модифицированного растительного сырья и полимерных связующих. В ходе работы установлено, что для предсказания совместимости модифицированной целлюлозы растительного сырья с органополимерными связующими может быть использован метод расчета взаимной растворимости. На основании этого метода установлено, что наилучшая совместимость наблюдается при использовании в качестве связующих для модифицированного растительного сырья избытка казеина и полиуретана. Две композиции: казеин(избыток)-модифицированная целлюлоза и полиуретан(избыток)-модифицированная целлюлоза могут быть рекомендованы для создания композиционных материалов на их основе.

И.В. СТЕПИНА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М. СОДОМОН, инженер (аспирант) (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Покровская Е.Н., Портнов Ф.А. Мягкое поверхностное химическое модифицирование – метод создания долговечных огнезащитных материалов. Современные пожаробезопасные материалы и технологии: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной году гражданской обороны. Иваново. 20–21 сентября 2017 г. С. 119–122.
1. Pokrovskaya E.N., Portnov F.A. Soft surface chemical modification – a method for creating durable fireproof materials. Modern fireproof materials and technologies: Collection of materials of the International scientific and practical conference dedicated to the Year of Civil Defense. Ivanovo. September 20–21, 2017, pp. 119–122. (In Russian).
2. Broda M. Natural compounds for wood protection against fungi-A review. Molecules. 2020. Vol. 25. No. 15. DOI 10.3390/molecules25153538.
3. Schmidt O. Wood and tree fungi: Biology, damage, protection, and use. Springer-Verlag. 2006. 336 p. DOI: 10.1007/3-540-32139-X
4. Husaini A.A. Sing N.N., Fun C.S. [et al.] Smart polymer composites for wood protection. Smart Polymer Nanocomposites. Biomedical and Environmental Applications. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering. 2021, pp. 377–397. DOI: 10.1016/B978-0-12-819961-9.00014-1
5. Zhu Y. Surface protection of wood with metal acetylacetonates. Coatings. 2021. Vol. 11. No. 8. DOI: 10.3390/coatings11080916
6. Бруяко М.Г., Бессонов И.В., Горбунова Э.А., Говряков И.С. Сорбционные свойства модифицированного борщевика Сосновского // Строительные материалы. 2021. № 10. С. 54–59. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-796-10-54-59
6. Bruyako M.G., Bessonov I.V., Gorbunova E.A., Govryakov I.S. Sorption properties of modified Sosnovsky’s hogweed. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 10, pp. 54–59. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-796-10-54-59
7. Тагер А.А., Бессонов Ю.С., Сивкова Е.Я., Ануфриев В.А., Выгодский Я.С., Салазкин С.Н. Теплоты растворения кардовых полигетероариленов и вклады в них отдельных группирововк макромолекул // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1979. Т. 21. № 9. С. 2136–2141. http://polymsci.ru/static/Archive/1979/VMS_1979_T21_9/VMS_1979_T21_9_2136-2141.pdf
7. Tager A.A., Bessonov Yu.S., Sivkova E.Ya., Anufriev V.A., Vygodsky Ya.S., Salazkin S.N. Heats of dissolution of carded polyheteroarylenes and the contributions of individual groupings of macromolecules to them. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya. Series A. 1979. Vol. 21. No. 9, pp. 2136–2141. http://polymsci.ru/static/Archive/1979/VMS_1979_T21_9/VMS_1979_T21_9_2136-2141.pdf (In Russian).
8. Аскадский А.А., Матвеев Ю.И., Матевосян М.С. О предсказании растворимости полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1990. Т. 32. № 10. С. 2157–2166.
8. Askadsky A.A., Matveev Yu.I., Matevosyan M.S. On the prediction of the solubility of polymers. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya. Series A. 1990. Vol. 32. No. 10, pp. 2157–2166. (In Russian).
9. Аскадский А.А., Болобова А.В., Кондращенко В.И., Щербухин В.Д. Расчетная оценка физических характеристик ряда природных полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2000. Т. 42. № 3. С. 517–529.
9. Askadskii A.A., Bolobova A.V., Kondrashchenko V.I., Shcherbukhin V.D. Estimation of the physical characteristics of some natural compounds. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya. Series A. 2000. Vol. 42. No. 3, pp. 517–529.
10. Белоусов В.П., Морачевский А.Г. Теплоты смешения жидкостей. Л.: Химия, 1999. С. 30.
10. Belousov V.P., Morachevsky A.G. [Heats of mixing of liquids]. Leningrad: Khimiya. 1999, p. 30.
11. Olabisi O. Polymer compatibility by gas-liquid chromatography. Macromolecules. 1975. Vol. 8, pp. 316–322.
12. Walsh D.J., McKeown J. G. Compatibility of polyacrylates and polymethacrylates with poly(vinyl chloride): 1. Compatibility and temperature variation. Polymer. 1980. Vol. 21. Iss. 11, pp. 1330–1334. https://doi.org/10.1016/0032-3861(80)90203-7
13. Wahrmund D.C., Bernstein R.E., Barlow J.W., Paul D.R. Polymer blends containing poly(vinylidene fluoride). Part IV: Thermodynamic interpretations. Polymer Engineering & Science. 1988. Vol. 18, pp. 677. https://doi.org/10.1002/pen.760181607
14. Cruz C.A., Barlow J.W., Paul D.R. The basis for miscibility in polyester- polycarbonate blends. Macromolecules. 1979. Vol. 12. No. 4, pp. 726–731.
15. Askadskii A.A. Computational Materials Science of Polymers. Cambridge, Cambridge International Science Publishing Ltd. 2003. 695 p.
16. Аскадский А.А., Попова М.Н., Кондращенко В.И. Физико-химия полимерных материалов и методы их исследования: Учебное издание. М.: Издательство АСВ, 2015. 408 c.
16. Askadsky A.A., Popova M.N., Kondrashchenko V.I. Fiziko-khimiya polimernykh materialov i metody ikh issledovaniya: Uchebnoye izdaniye [Physical chemistry of polymeric materials and methods for their research: educational edition]. Moscow: ASV. 2015. 408 p.
17. Rowell R. Chemical modification of wood to produce stable and durable composites. Cellulose Chemistry and Technology. 2012. Vol. 46 (7–8), pp. 443–448.
18. Mohamed A.L., Hassabo A.G. Flame Retardant of Cellulosic Materials and Their Composites. 2015. In: Visakh P., Arao Y. (eds) Flame Retardants. Engineering Materials. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-03467-6_10
19. Kuzub L.I., Irzhak V.I. Kinetics and mechanism of the late stage of microphase separation induced by curing. Colloid Journal. 2000. Vol. 63. Iss. 1, pp. 86–91.
20. Stepina I., Sodomon M., Semenov V. et al. Modifying heracleum sosnowskyi stems with monoethanolamine(N→B)-trihydroxyborate for manufacturing biopositive building materials. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 170, pp. 45–52. DOI: 10.1007/978-3-030-79983-0_5
21. Степина И.В., Содомон М., Семенов В.С. и др. Повышение биостойкости стеблей борщевика Сосновского в качестве сырья для производства строительных материалов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2021. № 2 (746). С. 79–91. DOI: 10.32683/0536-1052-2021-746-2-79-91.
21. Stepina I.V., Sodomon M., Semenov V.S. et al. Improving the biostability of Sosnovsky’s hogweed stems as a raw material for the production of building materials. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Stroitel’stvo. 2021. No. 2 (746), pp. 79–91. (In Russian). DOI: 10.32683/0536-1052-2021-746-2-79-91