Экология/6. Экологический мониторинг

Магистр химии Алтынбаева Л.Ш.

Костанайский государственный университет имени А.Байтурсынова, Казахстан

Влияние полимерных материалов на окружающую среду

Химия полимерных соединений является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей химической науки.

Непрерывно возрастает число синтетических органических полимеров, получаемых из низкомолекулярных соединений или превращений природных, либо ранее полученных синтетических материалов.

Применение синтетических полимерных материалов в различных отраслях народного хозяйства в производстве строительных материалов, а также в производстве мебельных изделий, способствует развитию промышленности.

Полимерные материалы, применяемые в жизни, наряду с химической стойкостью к старению и определенными физико-химическими свойствами должны также удовлетворять высоким санитарно-гигиеническим требованиям.

Вместе с тем, особенности строения и свойств полимерных материалов обусловливают возможность перехода из них в окружающую среду некоторых химических ингредиентов, способных в ряде случаев оказывать отрицательное влияние на здоровье людей.

Мебельная промышленность – крупный потребитель полимерных материалов и пластмасс на их основе. Лакокрасочные, клеевые, синтетические облицовочные материалы и пластмассы занимают одно из первых мест в структуре материалов мебельной промышленности. Особое внимание уделяется развитию производства и применению полимерных материалов для изготовления мебели в последние годы.

Одним из основных направлений научно-технического прогресса мебельного производства является химизация, заключающаяся в широком применении конструкционных полимерных, синтетических облицовочных, клеевых и лакокрасочных материалов на основе полимеров.

Остановимся на синтетических облицовочных материалах. Наиболее рациональным направлением удовлетворения спроса на облицовочные материалы является развитие производства однослойных и многослойных синтетических облицовочных материалов. В настоящее время более 20% поверхностей изделий мебели облицовывается синтетическими облицовочными материалами.

До недавнего времени понятие пленочный и листовой материал увязывалось с внешним видом. Предполагалось, что первый свертывается в длинные ленты, второй представляет собой пластины. Однако сейчас критерием служит толщина изделия. Значительная часть пленочных материалов, используемых в производстве мебели, - это бумаги, пропитанные смолами. В качестве смол для пропитки используются мочевино- и меламиноформальдегидные, а также фенолформальдегидные, ненасыщенные полиэфирмалеинатные и диалилфталатные смолы. Наиболее часто бумаги пропитывают меламиноформальдегидными, мочевиноформальдегидными и фенолформальдегидными смолами.

Для этих смол характерно наличие ряда специфических свойств, используемых при изготовлении пленок. В начальной стадии поликонденсации они образуют низкомолекулярные смолы, в структуре которых имеется большое количество гидроксильных групп, обусловливающих хорошую смачиваемость и пропитку ими бумаги. В этом состоянии смолы способны при пропитке проникать даже в клеточную стенку целлюлозного волокна. При дальнейшем нагреве смолы конденсируются более глубоко, становясь при этом твердыми и нелипкими, однако они еще хорошо плавятся и хорошо растворяются в растворителях. В таком виде смолы могут храниться месяцами, существенно не изменяя своих свойств.

Отверждающиеся карбамидные и фенолформальдегидные смолы сами пленкообразующими в производстве пленочных материалов обычно не являются. Низкая молекулярная масса и молекулярная структура не позволяет использовать их в данном качестве. Но при пропитывании ими бумажных полотен они могут формироваться в виде пленочных материалов, представляющих большой интерес для облицовывания поверхностей деталей мебели.

Разумеется, полимер составляет основу клея, и выбор полимера является первым и решающим шагом при создании клея. При выборе клеящего полимера необходимо учитывать не только его химическую природу, концентрацию и взаимное расположение функциональных групп, но молекулярно-массовое распределение, полидисперсность и другие особенности химического строения.

Для получения клеев применяются главным образом фенолоформальдегидные смолы резольного типа, т.е. смолы, полученные при избытке формальдегида (молярное соотношение 1:2) в присутствии основных катализаторов. Однако для приготовления клеев в некоторых случаях используются и фенолоформальдегидные смолы новолачного типа (смолы, полученные при избытке фенола; мольное соотношение фенол: формальдегид составляет 6:5 или 7:6). Фенолоформальдегидные смолы, предназначенные для клеев, получают и используют в виде водных или спиртовых растворов, а также в виде пленок.

Большое содержание гидроксильных и метилольных групп, являющихся полярными, обуславливают их высокую адгезию к древесине, а также растворимость в спирте и воде. Фенолоформальдегидные клеи образуют прочные и водостойкие соединения. Склеенная ими древесина способна противостоять температурно-влажностным воздействиям. Благодаря высоким адгезионным свойствам, повышенной влаго- и биостойкости клеи на основе этих смол применяют преимущественно для склеивания ответственных конструкций.

Фенолоформальдегидные клеи разделяются на две группы: клеи отверждающиеся при нагревании (клеи горячего отверждения) и клеи, отверждающиеся при нормальной температуре, без нагрева (клеи холодного отверждения). В производстве мебели клеи на основе фенолоформальдегидных смол применяются в основном для склеивания деревянных конструкций и деталей, для склеивания шпона при изготовлении гнутоклеенных деталей и для облицовывания синтетическим шпоном. Кроме того, фенолоформальдегидные клеи применяются при изготовлении различных видов декоративных бумажно-слоистых пластиков.

Ниже приведены составы фенолоформальдегидных клеев на основе некоторых смол.

Таблица № 1 - Физико-химические свойства фенолоформальдегидных смол СФЖ- 3011, СФЖ-3013, СФМ-2, ЛАФ-1, СФЖ-3024

Показатели	Марки
	СФЖ-3011	СФЖ-3013	СФМ-2	ЛАФ-1	СФЖ-3024
Содержание, %: сухого остатка	45-50	39-43	39-43	36-40	44-48
Бромирующихся веществ	-	11-15	9-13	-	-
Свободного фенола	12	4,5-5,5	6,2	0,4	0,4
Свободного формальдегида	-	0,18	0,3	0,1	0,1
Щелочи	3,5	-	-	4,5-5,5	5-6

В связи с этим, исследование вредных химических ингредиентов, в частности фенола, выделяемых в воздух из полимерных материалов, считается одной из актуальных задач сертификационной экологии.

Литература:

1. Вредные вещества в промышленности. Под редакцией Н.В. Лазарева. Издание 6-е, исправленное. – Л : издательство «Химия», 1971. – 832 с.

2. В.П. Бухтияров, Н.А. Иванов, В.Ф. Савченко Полимерные материалы в производстве мебели. – М: издательство «Лесная промышленность»,1980. – 272 с.

3. А.И. Федорова, А.Н. Никольская Практикум по экологии и охране окружающей среды. – М: гуман.издат.центр «Владос», 2001. – 288 с.

4. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Под ред. Лазарева Н.В. – Л.: Химия, 1976 – 624 с., том 2