Перспективы применения шунгита как сорбента формальдегида в композитных материалах

Аннотация

При производстве современных конструкционных материалов на основе древесины используют синтетические клеи, токсичность которых определяется наличием свободного формальдегида. Выделение свободного формальдегида из изделий может продолжаться в течение продолжительного неопределенного периода. Разработка способов снижения эмиссии формальдегида в технологии получения и при эксплуатации композиционных древесных материалов, несомненно, актуальная задача. Цель исследования: оптимизация способа повышения адсорбционно-структурных характеристик наполнителя на основе природного шунгита, исследование влияния пористой структуры углеродсодержащих адсорбентов, используемых в качестве наполнителей, на эмиссию формальдегида в древесных клееных композиционных материалах. Как наполнители исследованы шунгит, активированный уголь БАУ-7, нанодиспергированный углеродный материал Сибунит и сажа ПМ-75. Для развития пористой структуры и повышения дисперсности шунгита применялись следующие методы модифицирования шунгита: механоактивация сухим способом, активация электромагнитными полями в диапазоне 150÷800W СВЧ (ЭМП СВЧ), парогазовое активирование в различных температурных и временных режимах и химическое активирование серной кислотой. Химическое активирование проводили в растворе 2 М H₂SO₄ при постоянном перемешивании при температуре 97^оС в течение 7.5 часов с помощью ротационного испарителя Heidolph LABOROTA 4000. Анализ текстуры и состояния поверхности материалов проводили методами равновесной адсорбции, колебательной спектроскопии, рентгеновского микроанализа (метод EDAX). Эмиссия свободного формальдегида изучалась камерным методом. Показано, что механоактивация и термоактивирование позволяют увеличить поверхность шунгита в 10-35 раз и получить образцы с высокой дисперсностью (в интервале от 90 до 40 мкм). Наиболее эффективным в качестве адсорбционного наполнителя клеевой композиции оказалось применение нанодиспергированного механоактивированного шунгита и Сибунита. Применение нанодиспергированного механоактивированного шунгита позволяет снизить эмиссию формальдегида из древесных композитных материалов до 0.040 мг/м³, что в два раза ниже нормы 0.124 мг/м³ формальдегида в воздухе.