ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2025-4-22-27ekip-2889Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSНанокомпозитное связующее в технологии получения экологичных слоистых древесных материаловNanocomposite Binder in the Technology of Obtaining Ecological Laminated Wood MaterialsЮщенкоЕ.В.YushchenkoE.V.

аспирант

Post-graduate Student

podpiska@kalvis.ruБельчинскаяЛ.И.BelchinskayaL.I.

д-р техн. наук, глав. науч. сотрудник

Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher

podpiska@kalvis.ruВоронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияVoronezh State University of Forestry and Technologies Named after G.F. MorozovRussian Federation2025090420252942227Copyright © ООО "Калвис", 20252025ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2889

Показано преимущество наномодифицированного карбамидоформальдегидного связующего для производства экологичного фанерного нанокомпозита. Установлено влияние видов обработки связующего и фанеры на содержание формальдегида в нанокомпозите. Оценивалась экологичность нанокомпозита по содержанию формальдегида в фанере. Подтверждено воздействие кристаллической наноцеллюлозы и многостенных углеродных нанотрубок на экологические характеристики нанокомпозитной фанеры: выявлено снижение содержания формальдегида в фанере на карбамидоформальдегидном связующем, модифицированном нанокристаллической целлюлозой на 62 % (с 19,9 до 7,6 мг); на связующем, модифицированном нефункционализированными многостенными углеродными нанотрубками – на 60 % (с 19,9 до 7,9 мг). Установлено снижение класса эмиссии полученной нанокомпозитной фанеры в каждом случае с Е2 до Е1. Сделан вывод от том, что производство эко-фанеры позволит существенно расширить области использования композита в качестве конструкционного материала.

The advantage of nanomodified urea-formaldehyde binder for production of ecological plywood nanocomposite is shown. The influence of binder and plywood processing types on the formaldehyde content in the nanocomposite was established. The environmental friendliness of the nanocomposite was evaluated by the formaldehyde content of plywood. The effect of crystalline nanocellulose and multiwalled carbon nanotubes on the environmental characteristics of nanocomposite plywood was confirmed: the formaldehyde content in plywood on ureaformaldehyde binder modified with nanocrystalline cellulose was found to decrease by 62 % (from 19.9 to 7.6 mg); on binder modified with non-functionalized multiwalled carbon nanotubes — by 60 % (from 19.9 to 7.9 mg). The emission class of the obtained nanocomposite plywood in each case was found to decrease from E2 to E1. It is concluded that the production of eco-plywood will significantly expand the use of the composite as a structural material.

нанокристаллическая целлюлозамногостенные углеродные нанотрубкикарбамидоформальдегидная смоламодификациянанокомпозитная фанераnanocrystalline cellulosemultiwalled carbon nanotubesurea-formaldehyde resinmodificationnanocomposite plywoodReferencesDorieh A., Selakjani P.P., Shahavi M.H., Pizzi A., Movahed S.G., Pour M.F., Aghaei R. Recent developments in the performance of micro/nanoparticle-modified urea-formaldehyde resins used as wood-based composite binders. A review. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2022. Vol. 114. P. 103106. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2022.103106.Dorieh A., Selakjani P.P., Shahavi M.H., Pizzi A., Movahed S.G., Pour M.F., Aghaei R. Recent developments in the performance of micro/nanoparticle-modified urea-formaldehyde resins used as wood-based composite binders. A review. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2022. Vol. 114. P. 103106. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2022.103106.Филиппов В.С., Клепалов С.А. Эффективный способ снижения токсичности древесностружечных плит. Матер. Всеросс. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодые ученые в решении актуальных проблем науки". Под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. Красноярск, 19 мая 2017 г. Красноярск, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева", 2017. С. 281—283.Филиппов В.С., Клепалов С.А. Эффективный способ снижения токсичности древесностружечных плит. Матер. Всеросс. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодые ученые в решении актуальных проблем науки". Под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. Красноярск, 19 мая 2017 г. Красноярск, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева", 2017. С. 281—283.Popović M., Điporovic Momčilović M., Gavrilović Grmuša I. 'Savremeni standardi i propisi o emisiji formaldehida iz kompozitnih ploča od drveta', Zaštita materijala. 2020. Vol. 61(2). P. 152—160. doi:10.5937/zasmat2002152P.Popović M., Điporovic Momčilović M., Gavrilović Grmuša I. 'Savremeni standardi i propisi o emisiji formaldehida iz kompozitnih ploča od drveta', Zaštita materijala. 2020. Vol. 61(2). P. 152—160. doi:10.5937/zasmat2002152P.Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Маликов Л.В., Турбин П.В. Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии. Учеб. пособие. Харьков, ХНУ имени В.Н. Каразина, 2009. 209 с.Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Маликов Л.В., Турбин П.В. Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии. Учеб. пособие. Харьков, ХНУ имени В.Н. Каразина, 2009. 209 с.Zhang H., SheY., Song S., Lang Q., Pu J. Particulate reinforcement and formaldehyde adsorption of modified nanocrystalline cellulose in urea-formaldehyde resin adhesive. J Adhes Sci Technol. 2013. Vol. 27. P. 1023—1031.Zhang H., SheY., Song S., Lang Q., Pu J. Particulate reinforcement and formaldehyde adsorption of modified nanocrystalline cellulose in urea-formaldehyde resin adhesive. J Adhes Sci Technol. 2013. Vol. 27. P. 1023—1031.Moslemi A., Behzad T., Pizzi A. Addition of cellulose nanofibers extracted from rice straw to urea formaldehyde resin; effect on the adhesive characteristics and medium density fiberboard properties. Int J Adhesion Adhes. 2020. Vol. 99. P. 102582.Moslemi A., Behzad T., Pizzi A. Addition of cellulose nanofibers extracted from rice straw to urea formaldehyde resin; effect on the adhesive characteristics and medium density fiberboard properties. Int J Adhesion Adhes. 2020. Vol. 99. P. 102582.Nuryawan A., Singh A., Zanetti M., Park B.-D., Causin V. Insights into the development of crystallinity in liquid ureaformaldehyde resins. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2017. Vol. 72(3). P. 62—69.Nuryawan A., Singh A., Zanetti M., Park B.-D., Causin V. Insights into the development of crystallinity in liquid ureaformaldehyde resins. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2017. Vol. 72(3). P. 62—69.Мещерякова А.А. Исследование механизма получения карбамидоформальдегидных смол. Актуальные направления научных исследований XXI века. Теория и практика. 2014. Т. 2. № 2—1(7—1). С. 408—413. DOI 10.12737/3043.Мещерякова А.А. Исследование механизма получения карбамидоформальдегидных смол. Актуальные направления научных исследований XXI века. Теория и практика. 2014. Т. 2. № 2—1(7—1). С. 408—413. DOI 10.12737/3043.Колосов П.В., Базарнова Н.Г., Маркин В.И. Высокомолекулярные продукты карбоксиметилирования растительного сырья с сорбционными свойствами. Барнаул, Изд-во Алт. ун-та, 2013. 157 с.Колосов П.В., Базарнова Н.Г., Маркин В.И. Высокомолекулярные продукты карбоксиметилирования растительного сырья с сорбционными свойствами. Барнаул, Изд-во Алт. ун-та, 2013. 157 с.Gardner D.J., Oporto G.S., Samir M. Adhesion and surface issues in cellulose and nanocellulose. Journal of adhesion science and technology. 2008. Vol. 22. No. 5—6. С. 545—567.Gardner D.J., Oporto G.S., Samir M. Adhesion and surface issues in cellulose and nanocellulose. Journal of adhesion science and technology. 2008. Vol. 22. No. 5—6. С. 545—567.Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Теоретическое и экспериментальное обоснование характера взаимодействия модифицированных связующих с древесиной. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2022. №6(390). С. 153—163. DOI 10.37482/0536-1036-2022-6-153-163.Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Теоретическое и экспериментальное обоснование характера взаимодействия модифицированных связующих с древесиной. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2022. №6(390). С. 153—163. DOI 10.37482/0536-1036-2022-6-153-163.Zhou T., Liu H. Research progress of wood cell wall modification and functional improvement. A review. Materials. 2022. Vol. 15. P. 1598.Zhou T., Liu H. Research progress of wood cell wall modification and functional improvement. A review. Materials. 2022. Vol. 15. P. 1598.Kumar A., Gupta A., Sharma K.V. Thermal and mechanical properties of ureaformaldehyde (UF) resin combined with multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) as nanofiller and fiberboards prepared by UFMWCNT. Holzforschung. 2015. Vol. 69. P. 199—205.Kumar A., Gupta A., Sharma K.V. Thermal and mechanical properties of ureaformaldehyde (UF) resin combined with multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) as nanofiller and fiberboards prepared by UFMWCNT. Holzforschung. 2015. Vol. 69. P. 199—205.Vitkina T.I., Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Kuznetsov V.L., Krasnikov D.V., Nazarenko A.V., Chaika V.V., Smagin S.V., Tsatsakis A.Μ., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A., Golokhvast K.S. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers. Food Chem Toxicol. 2016. Vol. 87. P. 138—47. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.11.023.Vitkina T.I., Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Kuznetsov V.L., Krasnikov D.V., Nazarenko A.V., Chaika V.V., Smagin S.V., Tsatsakis A.Μ., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A., Golokhvast K.S. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers. Food Chem Toxicol. 2016. Vol. 87. P. 138—47. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.11.023.Lee J.S., Choi Y.C., Shin J.H., Lee J.H., Lee Y., Park S.Y., Baek J.E., Park J.D., Ahn K., Yu I.J. Health surveillance study of workers who manufacture multi-walled carbon nanotubes. Nanotoxicology. 2015. Vol. 9(6). P. 802—811. https://doi.org/10.3109/17435390.2014.978404.Lee J.S., Choi Y.C., Shin J.H., Lee J.H., Lee Y., Park S.Y., Baek J.E., Park J.D., Ahn K., Yu I.J. Health surveillance study of workers who manufacture multi-walled carbon nanotubes. Nanotoxicology. 2015. Vol. 9(6). P. 802—811. https://doi.org/10.3109/17435390.2014.978404.Abohamzeh E., Sheikholeslami M., Salehi F. Carbon Nanotubes for Mechanical Applications. In: Abraham, J., Thomas, S., Kalarikkal, N. (eds) Handbook of Carbon Nanotubes. Springer, Cham. 2022. P. 1335 —1368. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91346-5_27.Abohamzeh E., Sheikholeslami M., Salehi F. Carbon Nanotubes for Mechanical Applications. In: Abraham, J., Thomas, S., Kalarikkal, N. (eds) Handbook of Carbon Nanotubes. Springer, Cham. 2022. P. 1335 —1368. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91346-5_27.Ющенко Е.В. Магнитообработанный композиционный материал для производства фанеры на основе уплотненного шпона осины (Populus tremula L.) и комплексного связующего с нанокристаллической целлюлозой. Лесотехнический журнал. 2024. Т. 14. № 1 (53). С. 219—237. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.1/13.Ющенко Е.В. Магнитообработанный композиционный материал для производства фанеры на основе уплотненного шпона осины (Populus tremula L.) и комплексного связующего с нанокристаллической целлюлозой. Лесотехнический журнал. 2024. Т. 14. № 1 (53). С. 219—237. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.1/13.Li Ji, Zhang Yifu. Morphology and Crystallinity of Urea-Formaldehyde Resin Adhesives with Different Molar Ratios. Polymers. 2021. Vol. 13. P. 673. DOI: https://doi.org/10.3390/polym13050673.Li Ji, Zhang Yifu. Morphology and Crystallinity of Urea-Formaldehyde Resin Adhesives with Different Molar Ratios. Polymers. 2021. Vol. 13. P. 673. DOI: https://doi.org/10.3390/polym13050673.Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Отв. ред. чл.-кор. АН СССР Ю.Н. Молин. Новосибирск, Наука. Сиб. отд-ние, 1978. 296 с.Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Отв. ред. чл.-кор. АН СССР Ю.Н. Молин. Новосибирск, Наука. Сиб. отд-ние, 1978. 296 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.