Нанокомпозит древесины – уникальные свойства

Инновационный проект: «Глубокая переработка древесины хвойных пород в высококачественную клеёную продукцию на основе нанотехнологий» – является научно-конструкторской разработкой промышленной реализации новейшей технологии комплексной переработки восстанавливаемых лесосырьевых биоресурсов и выпуску экологически природно чистой продукции – строительных и поделочных материалов из нанокомпозита древесины [1–4].

Проектно-конструкторская реализация технологических решений создания новой технологии была бы невозможна без комплексных междисциплинарных научных знаний современной технологии и оборудования глубокой переработки древесины, физики процессов сушки и пропитки натуральной древесины, а также исследования строения и свойств наноразмерных композитов. 

В этой связи особо следует отметить что, химико-биологические, фармацевтические и медицинские аспекты направления исследований проводятся несколькими научными коллективами сибирских исследователей в рамках академических программ РАН, такими как: комплексный интеграционный проект СО РАН № 4.13 «Гибридные многофункциональные нанокомпозиты на основе биологически активных природных полимеров» и  № 9 «Новые типы магнетиков»; а так же междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН № 146 «Разработка лекарственных и профилактических препаратов для медицины. Фундаментальные основы и реализация»; № 11.3 «Разработка технологий получения лекарственных препаратов иммунотропного, противотуберкулезного, антисептического действия» – раздел «Фундаментальные науки – медицине». [5–7, 20], а так же за рубежом [19].

В настоящее время синтез наноразмерных частиц осуществляется за счет применения широкого ряда процессов: химического восстановления; термолиза; фотолиза; радиационной химии; обработки высоким давлением и вакуумом.  Для стабилизации процесса синтеза используются  различные наностабилизирующие материалы, в основном синтетического происхождения, такие как: твердые матрицы; водно-органические эмульсии; растворы макромолекул. Особое место в этих исследованиях занимает природный полисахарид –  Арабиногалактан (E-409), входящий в состав древесины Сибирской лиственницы [1–8].

Воронин Борис Юрьевич
директор ООО «ТермоГазСтрой»,
ГИП проекта

Высокое содержание, достигающее 15% от веса массы Сибирской лиственницы, позволяет позицировать  Арабиногалактан (АГ) – как легко доступный природный полимер, способный образовывать различные сложные соединения с нерастворимыми молекулами металлов и оксидов. АГ при определённых условиях создаёт сложные макромолекулы и превращает такие молекулы из нерастворимых, или трудно растворимых, в легко растворимые в водной среде. Эти уникальные свойства АГ позволяют использовать его в нанотехнологии глубокой переработки древесины хвойных пород. Извлечение в процессе сушки древесины Сибирской лиственницы комплексных молекул АГ, учитывая многопрофильность и многогранность его дальнейшего применения при развитии новых материалов, препаратов  и технологий в различных направлениях человеческой деятельности – является самым перспективным и активно исследуемым направлением в последнее десятилетие. Что подтверждается широким спектром направлений различных исследований по получению и практическому  применению наноразмерных композитов на основе АГ [1–8].

Благодаря низкой вязкости и высокой клейкости концентрированных растворов, АГ  успешно используется:

• в целлюлозно-бумажной промышленности для проклейки и формирования бумаги, картона, улучшения их качеств;
• в лакокрасочной промышленности как стабилизатор эмульсий и красок;
• в строительстве и металлургии в качестве поверхностно-активного вещества;
• в фармацевтической промышленности – как нетоксичное вяжущее средство и для повышения всасываемости других лекарственных средств, характеризующихся низкой биодоступностью.

Результаты многочисленных исследований и испытаний показали, что водорастворимость, невысокая молекулярная масса, способность к трансмембранному переносу, иммуномодуляторные свойства выгодно отличают АГ от других распространенных полисахаридов. Особенности надмолекулярной структуры, оптическая активность, обилие гидроксильных групп, стабилизирующий эффект полимерной молекулы обеспечивают АГ значительный потенциал в процессах формирования наноструктур. Создаваемые на основе АГ нанобиокомпозиты обладают синергизмом свойств стабилизирующей природной полисахаридной матрицы и материала центрального наноядра и могут найти применение в качестве: наноразмерных водорастворимых, энантиоселективных катализаторов; магнитоуправляемых средств для медицины; материалов для когерентной и нелинейной оптики; высокочувствительных оптических маркеров; универсальных антимикробных препаратов [5–7]. Эти уникальные свойства АГ так же служат для получения биологически активных пропиточных веществ [1–4]. Использование в качестве биоактивной полисахаридной оболочки макромолекулы АГ, участвующей в процессах рецепторного эндоцитоза, позволит реализовать новые подходы в терапии металлодефицитных состояний и открывает перспективы в создании новых биокомпозитных материалов направленного микрокапиллярного и внутриклеточного действия [6–8]. Свойство АГ создавать полимерную матрицу с неорганическим ядром, а так же высокая текучесть идеально служат для проникновения через мембрану растительных клеток и в микро и макропоры с размером от 3 до 100 nm и адсорбции привносимых веществ на стенках пористой структуры натуральной древесины [1–4].

Арабиногалактан (E-409) – разрешен для применения (согласно СанПиН 2.3.2.1078–01) как загуститель, желирующий агент, стабилизатор [8].

Актуальность защитной обработки древесины.

Предотвращение возникновения, замедление или противодействие процессу гниения материалов на основе натуральной древесины приводит к значительному увеличению срока её службы и снижению эксплуатационных затрат при содержании деревянных конструкций и изделий. Важность биологической стойкости основного строительного материала в деревянном домостроении неоспоримо велика, для целей стабильного сохранения в течение длительного времени теплоизоляционных и несущих свойств деревянных конструкций.

Официальная статистика МЧС РФ: за 2008 год (средний по показателям) произошло около 200 тыс. пожаров, при которых погибло свыше 15 тыс. человек, а ежегодный ущерб, нанесенный пожарами, составил 12 млрд. рублей. Печально известные природные аномалии 2010 года в РФ и, практически, на всех континентах земного шара, связанные с потеплением климата, привели к засухе и пожарам на очень значительных территориях и самым масштабным материальным и человеческим ущербам. В этой связи приоритетной задачей является снижения горючести изделий и понижения выделения дыма и ядовитых газов при возгорании деревянных конструкций и полимеров, применяемых в строительстве, электронике и многих других областях. Использование антипиренов позволит уменьшить гибель людей, поскольку при пожаре наибольшее количество людей погибает от отравления продуктами горения.

Существующие технологии и материалы для защитной обработки древесины.

Современные технологические приёмы в области защиты изделий из натуральной древесины от вредных или разрушающих воздействий окружающей среды или огня делятся на три основных направления:

• антипиреновая обработка;
• антисептическая обработка;
• водозащитная обработка.

Антипирены — препараты, предохраняющие полимеры и другие материалы органического происхождения, например древесину, от воспламенения и самостоятельного горения.

Антисептики — препараты, длительно предохраняющие материалы органического происхождения, например древесину, от гниения и разложения.

Водозащитные составы — лаки, краски и др. препараты, предохраняющие гигроскопичные материалы от разрушительного воздействия и, или, проникновения, внутрь пор тела, например древесины, при прямом воздействии воды, влажной среды или пара.

Антипирены, антисептики и водозащитные составы вводятся в древесину пропиткой в автоклавах или в горячехолодных ваннах, а также при поверхностной обработке путем нанесения кистью или краскопультом [9–11]. В некоторых случаях так же применяются плёнки и защитные пластины из различных материалов в основном пластических масс, пример – пластиковое покрытие столешниц кухонных гарнитуров. Антипирены и антисептики часто входят в состав лакокрасочных покрывных материалов. Следует особо отметить, что защитная обработка древесины носит исключительно поверхностный характер, самой глубокой является автоклавная обработка, при которой глубина проникновения пропитывающего вещества составляет не более 2–3 mm от поверхности внутрь тела древесины.

Антисептические свойства придают грибостойкость и защищают деревянные конструкции от гниения. Для комбинированной защиты деревянных конструкций от огня и гниения в антипирены добавляются антисептики, например, фтористый натрий, который не снижает огнезащитных свойств антипиренов [9–11].

Для обеспечения I или II группы огнезащитной эффективности в соответствии с ГОСТ 16363–98 и НПБ 251–98 применяются различные антипирены, на практике чаще всего применяют смеси антипиренов и антисептиков в различных пропорциях, при и этом свойства био- и огнезащиты в основном зависят от расхода пропиточного состава.

Современные антипирены – пластификаторы, не содержащие галогенов, обладают пониженной токсичностью и дымообразующей способностью, действуют эффективно и доступны по цене. Одним из лучших антипиренов является диаммоний фосфат, который при нагревании выделяет окислы фосфора, покрывающие древесину защитной пленкой, и негорючий газ аммиак. Диаммоний фосфат обычно применяется в смеси с сульфатом аммония. Хорошим антипиреном является также смесь фосфорнокислого натрия с сульфатом аммония. В качестве антипирена может быть использована и смесь буры с борной кислотой (в соотношении 1:1). Весьма эффективны антипирены на основе гидроксида магния [12]. Наиболее распространенные антипирены: Аl(ОН)_3; соединения  бора (например: 2ВаО * ЗВ₂О₃ * nН₂О; 2ZnO * ЗВ₂О₃ * nН₂О); фосфора (фосфаты аммония, три (2,3-дибромпропил) фосфат и др.);  сурьмы (Sb₂O₃ и др.); высокохлорированные парафины С₂₀-С₂₅; бромопроизводные ароматических углеводородов (например – гексабромбензол); смеси солей неорганических кислот с меламино – или мочевино-формальдегидными смолами; аммины Ni, Zn, Co; карбонаты и сульфаты аммония, соли Мо, V, Се. Как уже отмечено выше – на практике применяют обычно смеси различных антипиренов [9 –15].

Требования, предъявляемые к пропиточным материалам и технологии нанообработки древесины.

Создание и совершенствование новых технологий в области глубокой переработки древесины, а так же совершенствования методов, приёмов и материалов защитной обработки, с применением нано технологии должны разрабатываться с учётом обязательного удовлетворения следующих основных требований.

Технология и защитные материалы:

1. должны препятствовать горению и тлению защищаемого материала – древесины, а в местах контакта с другими материалами не вызывать отрицательных реакций при воздействии прямого огня;
2. не должны вызывать коррозии закладных, контактирующих с древесиной, металлических и, или изготовленных из других материалов, частей и деталей;
3. должны обладать долговременностью (долговечностью) действия;
4. должны уменьшать гидрофильные (гигроскопические) свойства древесины, вплоть до достижения полной гидрофобности и, или, как минимум, не должны повышать показателя гигроскопичности её природных свойств;
5. должны быть экологически безопасными для людей и животных – при экстримальном воздействии окружающей среды – солнечные лучи, влага и др., не выделять вредных веществ, а в критических ситуациях горения такие выделения должны быть минимальными;
6. должны улучшать качество, долговечность и расход лакокрасочных покрытий наносимых на древесину при обработке и, или, как минимум, не должны влиять на лакокрасочные покрытия;
7. растворы должны обеспечивать комплексно несколько свойств: огнестойкость; биостойкость (грибостойкость); водостойкость (гидрофобность), или позволять вводить отдельные пропиточные растворы совместно или последовательно;
8. должны улучшать технологические свойства древесины и не должны создавать дополнительных затруднений при механической обработке материала;
9. должны улучшать физико-механические свойства пропитываемой древесины и, как минимум, не должны влиять на её полезные природные свойства.

Природные полимеры – основа для технологии нанообработки древесины.

Новая нанотехнология обработки древесины включает в себя, как составную часть, использование нового подхода к синтезу гибридных неоргано-органических нанобиокомпозитов на основе природных полимеров, основанное на эффекте самоорганизации неоргано-органических полимерных структур. Данный подход, разработанный в СО РАН, включает в себя регуляцию размеров гибридных фрагментов на наноразмерном уровне за счет специфической адсорбции макромолекул биополимеров на растущем (в результате стимулированной агрегации из водного раствора) неорганическом наноядре [5–6]. Этот эффект приводит к инкапсюлированию наночастиц в объемный биополимерный экран, ограничивающий дальнейший процесс агрегации на наноуровне. В качестве биополимерных матриц использованы гемицеллюлозы арабиногалактан, галактоманнан, карбоксиметилцеллюлоза, гепарин [5].

Исследования образования, свойств и поведения в различных средах и для различных нужд многофункциональных саморегулирующихся гибридных нанобиокомпозитов на основе природных полимеров [5–7] применительно к технологии глубокой переработки древесины позволили создать целостную промышленную технологию нанообработки и получения нанокомпозита древесины [1–4].

В технологии глубокой переработки древесины при вакуумной сушке лиственницы Сибирской получают «вытяжку», её состав включает: лиственничную смолу; лиственничное масло; АГ; Дигидрокверцетина (Dihydroquercetin), (сокращенно – ДГК)[1–4].

ДГК включен в Государственный Реестр лекарственных средств, допущен к применению в пищевой промышленности в качестве пищевого антиокислителя. Нерастворимый ДГК находится в ядровой части макромолекулы АГ и обладает сильными антиоксидантными свойствами [8].

Свойства АГ позволяют получать другой антиоксидант на основе серебра [5–7], при этом реакцией замещения можно выделять ДГК. Комплексная молекула АГ с наноядром из  серебра и ДГК обладает более высокими антисептическими свойствами [1–4]. Следует отметить что, весьма перспективным является получение и применение в качестве биозащитного средства комплексного водного раствора с включением в наноядро АГ ДГК, серебра и фтористого натрия.

Согласно рентгено-дифракционному анализу композитов (РДА) средние размеры кристаллитов металлической фазы укладываются в диапазон от 4 до 19 нм и зависят от природы восстанавливаемого металла или оксида, условий восстановления. Показано, что процессы восстановления разных металлов обнаруживают общую тенденцию к увеличению средних размеров частиц при увеличении соотношения металл – АГ, что позволяет осуществлять направленное регулирование размеров неорганических ядер [3, 6].

Рисунок 1.

Применение водных растворов АГ с хорошо известными соединениями с антипиреновыми свойствами, такими как диаммоний фосфат в смеси с сульфатом аммония [15–16, 18, 21], для обработки древесины хвойных пород на вакуумной лабораторно-промышленной установке дали хорошие результаты пропитываемости натуральной древесины по микро и макро порам до глубины 25 mm. Последующий процесс нанообработки (закрепления) пропиточных веществ в древесине пихты, сосны и лиственницы дали ожидаемые «объёмные»* результаты огнестойкости и, в зависимости от степени обработки (удельного расхода антипиреновой смеси), соответствовали – I или II группы огнезащитной эффективности по ГОСТ 16363–98 и НПБ 251–98.

Примечание:«объёмные»* – при разрезании обработанного образца нанокомпозита древесины результаты огнестойкости или грибостойкости остаются неизменными в любом месте разреза тела древесины – такими же, как результаты при поверхностной обработке  образца той же породы древесины тем же пропиточным раствором кистью.

На рисунке 2. представлена фотография частиц диаммоний фосфата – АГ в водном растворе, полученная методом флуоресцентной рентгеновской микрофотографии (черно-белое фото). Как видно из фотографии – размеры частиц фосфор содержащего антипирена с содержанием 5% по массе от водного раствора АГ, находятся в диапазоне от 0,1 до 1,0 nm, при этом более 80% частиц имеет размер до 0,4 – 0,5 nm. Увеличение массового содержания фосфора, приводит к некоторому увеличению размера его частиц в био-нанокомпозите [3].

Рисунок 2.

Подтверждением наших исследований в части размеров наночастиц фосфора являются исследования содержания полифосфата в водорослях, проведённые американских учёными в 2008 году, см. рисунок 3. [19–20].

Рисунок 3. Цветная флуоресцентная рентгеновская микрофотография и флуоресцентный спектр осадка из богатых фосфором районов Британской Колумбии. Осадочный фосфор (красный) виден в виде четких, неоднородно распределенных частиц субмикронного размера на фоне сравнительно однородного осадочного алюминия (синий) и магния (зеленый). На основании характеристик рентгеновской спектроскопии высокого разрешения около половины проб, взятых из исследованных 147 богатых фосфором районов, оказались содержащими полифосфаты, а другая половина — апатиты. Изображение из обсуждаемой статьи в Science [20].

Учитывая уникальные свойства АГ, мы продолжаем свои исследования по получению водных растворов АГ с наиболее эффективными хорошо известными [3, 15–18], а так же выпускаемыми или готовящимися к выпуску промышленностью, антисептиками и антипиренами. Перспективными являются исследования антипиренов содержащих гидроксиды магния и алюминия [12–14], поскольку металлы этих гидроксидов биологически хорошо совместимы с природным АГ. Представляет так же интерес исследований свойств АГ/апатиты [3, 19].

Учитывая практический существующий опыт применения антипиренов для обработки натуральной древесины, наиболее перспективным является направление получения эффективных смесей комплексных растворов из нескольких антипиренов и антисептиков на основе водного раствора АГ [1–4].   

Новые свойства нанокомпозита древесины – нанодревесины.

Улучшенные за счёт нанообработки свойства натуральной древесины можно разбить на четыре группы основных свойств:

• грибостойкость и огнестойкость (пожаробезопасность);
• гидрофобность и стабильность геометрических размеров при взаимодействии с влажной средой;
• улучшение физико-механических свойств нано обработанной древесины для улучшения технологических и эксплуатационных показателей;
• экологически чистый материал.

Основным отличием нанообработки натуральной древесины от всех существующих способов обработки антипиренами и антисептиками – является глубина и равномерность распределения пропитывающих составов по всему объёму обрабатываемого тела за счёт эффекта вакуумного «вдавливания» раствора внутрь пористого тела древесины. При этом глубина пропитки и обработки достигает 20–25 mm от поверхностного слоя. Соответственно, при сушке, пропитке и нанообработке  пиломатериалов толщиной до 50 mm, достигается полная 100% однородная пропитка, с последующей адсорбцией и равномерным образованием нано размерной плёнки на поверхностях микро и макро пор по всему телу древесины при получении (образовании) нанокомпозита древесины.

1. Грибостойкость и пожаробезопасность (огнестойкость) нанодревесины.

Обеспечение высшей грибостойкости и I-ой или II-ой группы огнезащитной эффективности в соответствии с ГОСТ 16363–98 и НПБ 251–98 нанокомпозита  достигается за счёт образования водонерастворимой равномерно распределённой  наноплёнки внутри тела натуральной древесины по поверхностям микро и макро пор. Нанопленка уменьшает частично или полностью, в зависимости огнезащитных и антисептических свойств пропиточного состава и степени обработки (удельного расхода пропиточного вещества), водо- и газопроницаемость древесины через микро и макро поры.  Что предотвращает свободное проникновение влаги и кислорода внутрь тела древесины и затрудняет или полностью ликвидирует возможность грибообразования и гниения при воздействии биологически активных микроорганизмов на тело древесины. Процесс горения без доступа кислорода так же невозможен.

При использовании фосфорсодержащего раствора АГ био-нанокомпозитного антисептика и антипирена в совокупности с вакуумной пропиткой, позволяют АГ, как «родственному» древесине веществу [3]:

• ускорить глубокое (до 25 mm от поверхности) проникновение раствора через микро и макро поры древесины;
• выполнить (произвести) равномерную пропитку всего тела древесины.
• Дополнительно АГ при применении вакуумной технологии сушки пропитки и нанообработки способствует:
• путём физико-химических превращений образованию сложных комплексов компонентов пропиточного вещества с собственными целлюлозой и лигнином обрабатываемой натуральной древесины;
• фиксации нерастворимой нанокомпозитной плёнки в микро и макро порах защищаемой древесины.

Благодаря этому компоненты антипирена и антисептика прочно удерживаются внутри микро и макро пор древесины и обеспечивают эффект её био – и огнезащиты, длительностью, практически, на весь срок службы древесины. Под воздействием открытого пламени и высоких температур химически связанные в поверхностном слое древесины составляющие антипирена подвергаются распаду и образуют негорючие материалы. Эта относительно термически устойчивая и негорючая масса, подвергаясь вспучиванию, образует в поверхностном слое и внутри древесины непроницаемый для пламени защитный пенококсовый слой типа «шубы». Этот слой предотвращает доступ тепла и кислорода к древесине и тем самым препятствует дальнейшему распространению огня. В это время во внутренних слоях древесины под слоем пенококса происходит дальнейший процесс эндотермической деструкции антипирена. Такой комплексный механизм действия приводит к тому, что срок защиты древесины от пламени увеличивается от нескольких минут до нескольких часов. Вещества, входящие в состав пропитки, при взаимодействии с микро и макропорами древесины и её компонентами делают ее более прочной и надежно защищают от гниения, разрушения, плесени, грибка и древесных насекомых [3].

Применение разработанной нанотехнологии обработки древесины позволяют на весь срок службы изделий из нанодревесины получить показатели огнезащиты древесины — Г1, РП1, В1, Д2 (по НПБ 244). В результате такой обработки обыкновенная, легко возгораемая древесина превращается в слабогорючий (Г1), не распространяющий пламя (РП1), трудновоспламеняемый (В1) материал с умеренной дымообразующей способностью (Д2). Достижения таких показателей практически не возможно при использовании обработки древесины огнезащитным составам способами поверхностного нанесения антипирена — кистью, валиком или распылителем. 

2. Гидрофобность и стабильность геометрических размеров изделий нанодревесины.

Гидрофобность нанокомпозита древесины, по аналогии со свойствами грибо и огнестойкости, достигается за счёт равномерного образования внутри тела натуральной древесины водонерастворимой наноплёнки по поверхностям микро и макро пор. Нанопленка частично или полностью уменьшает, в зависимости от свойств пропиточного состава и степени обработки – удельного расхода пропиточного вещества, водо- и газопроницаемость древесины через микро и макро поры.  Это предотвращает свободное проникновение влаги и пара внутрь тела древесины.

При максимальной степени обработки древесина из гидрофильного материала становится полностью гидрофобным, что характеризуется полным отсутствием впитывания влаги телом древесины. Это, в свою очередь, приводит к отсутствию разбухания и изменению геометрических размеров древесины, вследствие чего не происходит  трещинообразования, при этом тело древесины становится совершенно стабильным в геометрических размерах во время и после воздействия влаги или влажного воздуха и, или пара. Кроме того, нанообработка с образованием микроплёнки на поверхностях микро и макропор приводит к уменьшению коэффициентов усыхания (уменьшение геометрических размеров при сушке) в конечной стадии удаления связанной влаги из древесины [1–4].

3. Улучшение физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств нанодревесины [1–4].

• Увеличение плотности и прочности на 10 – 25% (max до 35 %) приводит к уменьшению трещинообразования, а с учётом пластических свойств древесины, к увеличению сейсмостойкости изделий и конструкций.
• Уменьшение водо и газопроницаемости древесины позволяют уменьшить расход лакокрасочных материалов более чем в 2 раза и улучшить качество поверхности лакокрасочного покрытия.
• Увеличение прочности от 5 до 15% происходит за счёт усиления стенок микро и макро пор полимерной кристаллической водонерастворимой плёной.
• Частичное удаление и структурная полимеризация смолистых веществ  древесины хвойных пород позволяет улучшить качество поверхности обрабатываемой древесины и повысить производительность оборудования за счёт уменьшения налипания смолы во время механической обработки на лезвия рабочей поверхности инструмента.

4. Нанокомпозит древесины – экологически чистый продукт био – нанотехнологий.

Применение для пропитки натуральной древесины био-нанокомпозитных водных растворов на основе АГ с антисептическими и антипиреновыми свойствами позволяет выполнить глубокую «родственно» структурную биохимическую полимеризацию раствора с поверхностями микро и макропор натурального биополимера, которым является натуральная древесина, равномерно по всему объёму её тела. Вторым «живым» природным компонентом является полифосфат, поскольку без фосфора вообще не возможна жизнь животных и растительных организмов [16, 19–20]. Именно благодаря тому, что совмещаемые раствор и пропитываемая матрица (натуральная древесина) имеют общую родственную биологическую основу, нанодревесина после обработки не теряет своих природных экологических свойств. Нанокомпозит древесины абсолютно не токсичен, в процессе эксплуатации не выделяет никаких вредных веществ и химических элементов, за исключением случаев длительного прямого воздействия открытого огня и высокой (более 250 град. С) температуры (см. антипиреновые свойства) [1–4, 18, 21].  

Благодаря биополимеризации компонентов АГ, антипирена и антисептика на стенках микро и макропор в виде наноразмерной плёнки, которая прочно закрепляется и удерживается равномерно по всему телу, обеспечивается длительный эффект антисептической и огневой защиты, практически на весь срок службы древесины. Длительное (более 10 лет) разрушающее воздействие окружающей среды – эффект выветривания под воздействием солнечных лучей, влаги, мороза, способны разрушить только поверхностный микрослой, при этом внутренние слои древесины защитных свойств не теряют [1–4].

Совокупность новых, приобретённых, свойств натуральной древесины за счёт нанообработки увеличивают срок службы изделий из пористого нанокомпозита – нанодревесины более чем в 2 раза [1–4].

Вакуум-гидротермальные технологические приёмы процессов извлечения арабиногалактана (АГ), последующий синтез наноразмерных комплексных молекул на основе АГ с биозащитными и антипиреновыми свойствами, а так же пропитка древесины модифицированными комплексными растворами АГ/антисептик + антипирен, легко вписываются в общую технологическую цепочку глубокой переработки хвойного сырья на стадии сушки и пропитки. Последующая вакуумная нанообработка за счёт совокупности физико-химических превращений компонентов древесины и пропиточного состава – завершает технологический цикл. Что в комплексе позволяет на практике в промышленных масштабах реализовать технологию производства нового экологически чистого строительного материала – нанокомпозита древесины [1–4].

Литература

1. «Производство клеёных деревянных конструкций из нанокомпозита древесины», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru, NanoMarket.ru». 2011г.;
2. «Производство нанокомпозита древесины – учимся у природы», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru, NanoMarket.ru». 2011г.;
3. НТО «Организация глубокой переработки древесины хвойных пород в высококачественную клеёную продукцию на основе нанотехнологий» – «Organizing of deep impregnation processing of coniferous wood into high quality glue edge and laminated production based on nanotechnology.», Новокузнецк, ООО «ТермоГазСтрой», ГИП Воронин Б.Ю., Шифр: СС – НТО-08\книга-2\2011, 72 стр., проект;
4. «Комплексный инвестиционный план модернизации моногорода Новокузнецк» паспорт, 2010г. Инновационный проект: «Организация глубокой переработки древесины хвойных пород в высококачественную клеёную продукцию на основе нанотехнологий», руководитель – Воронин Б.Ю. стр. 108–110. http://www.admnkz.ru./; ;
5. «Многофункциональные саморегулирующиеся гибридные нанобиокомпозиты на основе природных полимеров», Трофимов Б.А., Сухов Б.Г., Александрова Г.П., Грищенко Л.А., Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, г. Иркутск, Россия;
6. «Металлосодержащие нанокомпозиты на основе арабиногалактана…» диссертация кандидата химических наук Грищенко Людмила Анатольевна.: 02.00.03 Иркутск, 2007 179 с., Библиогр.: с. 149–164 РГБ ОД, 61:07–2/704;
7. «Нанокомпозиты с магнитными, оптическими, каталитическими и биологически-активными свойствами на основе арабиногалактана». ДАН. Тезисы докладов. А., Малькина А. Г., Феоктистова Л. П., Сапожников А. Н., Дубровина В. И., Мартынович Е. Ф., Тирский В. В., Семенов А. Л.;
8. Компания производитель арабиногалактана и дигидрокверцетина – ЗАО «Аметис»;
9. «Огнезащита древесных плит и слоистых пластиков», Глоссарий, Леонович А. А., Шалун Г. Б., , М., 1974; Дружинина Т. В., Мухин Б. А., в кн.: «Термо-, жаростойкие и негорючие волокна», М., 1978… ;
10. Способ получения антипирена – Патент РФ 2172242 . При нейтрализации до pH выше 5,2 гомогенность раствора нарушается в результате коагуляции из-за резкого снижения растворимости продукта /Леонович А. А., Шалун Г. Б., Огнезащита древесных плит и слоистых пластиков. – М.: Лесн. пром-сть, 1974.;
11. Антипирены — химические препараты, предохраняющие древесину и материалы на ее основе от воздействия огня; (Каталог сайта antiseptikspb.ru)
12. Создание производства наноструктурированного гидроксида магния с модифицированной поверхностью Проекты РОСНАНО на портале RusNanoNet.ru;
13. Исследования антипирена «ДИАФОС». (50% водные растворы) позволили обнаружить дополнительные полезные свойства этого продукта. Помимо сильного огнезащитного эффекта антипирен «ДИАФОС»..; Материал на сайте ecrushim.narod.ru;
14. «Пирилакс СС-20» – ООО «Огнезащитные Технологии» Биопирен (антипирен-антисептик) «ПИРИЛАКС СС-20» ТУ 2499–027–24505934–05.; ..Биопирен «Пирилакс СС-20» обладает коррозионной активностью, поэтому оцинкованные и металлические поверхности..;
15. Антипирены — БСЭ — Яндекс.Словари Наиболее распространены А.: фосфаты аммония (диаммонийфосфат, моноаммонийфосфат, смесь моно- и диаммоний-фосфата), аммония сульфат, бура и борная кислота, реже для этих целей применяют..;
16. Фосфаты — БСЭ — Яндекс.Словари Фосфаты, соли и эфиры фосфорных кислот. Из солей различают ортофосфаты и полимерные (или конденсированные) Ф. Последние делят на полифосфаты, имеющие линейное строение фосфат-анионов…;
17. Фосфаты природные — БСЭ — Яндекс.Словари Фосфаты природные, класс минералов солей ортофосфорной кислоты H₃PO₄, весьма разнообразных по составу. Включают около 180 минералов; ср. соли (например, ксенотим Y [PO₄], монацит) редки.
18. Аммония сульфат  — БСЭ — Яндекс.Словари Аммония сульфат, сернокислый аммоний, (NH₄)₂SO₄, соль, бесцветные кристаллы с плотностью 1770 кг/м3. При нагревании до 357°С частично разлагается с выделением аммиака и образованием кислого А. с., последний плавится при 251 °С…;
19. Marine Polyphosphate: A Key Player in Geologic Phosphorus Sequestration Julia Diaz, Ellery Ingall, Claudia Benitez-Nelson, David Paterson, Martin D. de Jonge, Ian McNulty, Jay A. Brandes. /Science. 2 May 2008. V. 320. P. 652–655 [DOI: 10.1126/science.1151751] (in Reports);
20. «Элементы – новости науки: Куда уходит фосфор» 21 мая 2008 Американские ученые, определив качественный и количественный состав фосфорных компонентов морского осадка и планктона, выяснили механизмы осаждения фосфора в природных условиях. Они показали, что фосфор (важнейший элемент жизни) выводится из… Материал с сайта elementy.ru›;
21. Гидрофосфат аммония — Википедия Гидрофосфат аммония (диаммонийфосфат, диаммофос) — водорастворимая соль, образующаяся при взаимодействии аммиака и фосфорной кислоты. Химическая формула (NH₄)₂HPO₄. Применяется как сложное (комплексное) концентрированное фосфорно-азотное…;

Автор Воронин Б.Ю. – директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта.

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/nanokompozit-drevesiny-unikalnie-svoystva