Investigation of technological mode of wood modification by polymer composition with carbon filler

Abstract

Исследуемая технология модифицирования древесины полимерным составом с углеродным наполнителем позволяет повысить качество выпускаемой продукции и увеличить прочностные свойства деревянных конструкций. Для модификации древесины использовался полимерный состав, включающий смолу – диметакриловый полиэфир, отвердитель – перекись метилэтилкетона, ускоритель – октоат кобальта, наноструктурную добавку – нанотрубки «Таунит- М», поверхностно-активное вещество. Технология модифицирования деревянных конструкций заключается в нагнетании полимерной композиции с углеродным наполнителем под избыточным давлением импульсного воздействия. Экспериментально установлен режим модификации древесины полимерным составом (10-5-10-5-10 мин): в течение 10 мин образец подвергается нагнетанию полимерной композицией, затем образец «отдыхал» 5 мин, далее повторялось нагнетание полимерного состав в течение 10 мин. Для производства работ по модификации древесины применялась мобильная установка, включающая емкость, компрессор, тележку, электронный блок управления, датчик давления, армированный шланг, коннекторы. Вакуумно-роторный насос для модификации древесины предназначен для создания и поддержания остаточного давления при модификации древесины методом избыточного давления. Была предложена и обоснована схема зондирования и топографии отверстий для нагнетания полимерного состава. Исходя из способности поглощения древесины полимерного состава опытным путем был определен шаг инъекторов 200 мм. По результатам проведенной микроскопии установлено планомерное внедрение полимерного состава в структуру древесины, при этом плотность модифицированной древесины увеличилась на 34%. Для оценки прочностных свойств модифицированной древесины были выполнены испытания стандартных образцов, отобранных из конструкции, на сжатие. Результаты испытаний показали увеличение предела прочности модифицированной древесины по сравнению с обычной древесиной на 39,69% и уменьшение деформативности на 7,7%. The investigated technology of modifying wood with a polymer compound with a carbon filler makes it possible to improve the quality of products and increase the strength properties of wooden structures. For wood modification, a polymer composition was used, including a resin – dimethacrylic polyester, a hardener – methyl ethyl ketone peroxide, an accelerator – cobalt octoate, a nanostructural additive – nanotubes «Taunit- M», a surfactant. The technology of modifying wooden structures consists in pumping a polymer composition with a carbon filler under excessive pressure of pulsed action. The mode of modification of wood by polymer composition (10-5-10-5-10 min) has been experimentally established: for 10 minutes, the sample was injected with a polymer compound, then the sample «rested» for 5 minutes, then the injection of the polymer composition was repeated for 10 minutes. To carry out work on the modification of the turbine, a mobile installation was used, including a container, a compressor, a trolley, an electronic control unit, a pressure sensor, a reinforced hose, and connectors. The vacuum rotary pump for wood modification is designed to create and maintain residual pressure during wood modification by the overpressure method. A scheme of zonation and topography of holes for injection of polymer composition was proposed and justified. Based on the ability to absorb wood of the polymer composition, the pitch of the injectors was experimentally determined 200 mm. According to the results of microscopy, a systematic introduction of the polymer composition into the wood structure was established, while the density of the modified wood increased by 34%. To assess the strength properties of the modified wood, compression tests were performed on standard samples selected from the structure. The test results showed an increase in the tensile strength of modified wood compared to conventional wood by 39.69% and a decrease in deformability by 7.7%.