Resinas de urea-formaldehído. Estudio teórico y experimental de la hidroximetilación-condensación

Abstract

En esta tesis se presentan novedosos modelos matemáticos originales de la síntesis de las resinas de urea-formaldehído destinados a la producción de tableros de partículas. Para su desarrollo, en primer lugar se estudió exhaustivamente el proceso químico. De este modo se pudieron esclarecer, desde un punto de vista científico, ciertos procedimientos realizados en planta basados fundamentalmente en resultados empíricos. Se emplearon técnicas de caracterización sencillas como las volumétricas, y más sofisticadas como las espectroscópicas y cromatográficas para el seguimiento de las reacciones. La aplicación directa de esta herramienta a la industria permitirá la optimización del proceso de síntesis de la resina base y por ende un mayor control del mismo. En el Capítulo 1, se presenta una introducción al problema y consideraciones generales. Se presenta una revisión bibliográfica relacionada a la obtención de los tableros de madera reconstituida. En el Capítulo 2, se presentan los resultados de 8 experimentos, la caracterización de las muestras empleando métodos volumétricos, espectroscópicos y cromatográficos. En el Capítulo 3, se desarrolla un modelo global de la hidroximetilación-condensación de la urea para sistemas diluidos homogéneos en condiciones alcalinas. Se estiman las constantes de Arrhenius de las reacciones de hidroximetilación-condensación. En el Capítulo 4, se presenta un modelo matemático global de la hidroximetilación-condensación para sistemas homogéneos diluidos que tiene en cuenta la catálisis específica ácido-base. En el Capítulo 5, se muestran los resultados de densidad, flexión y adherencia interna y se adopta un modelo de regresión simple que correlaciona densidad con las propiedades mecánicas.

This thesis presents novel original mathematical models of the synthesis of urea-formaldehyde resins intended for the production of particle boards. For its development, the chemical process was studied in the first place. In this way it was possible to clarify, from a scientific point of view, certain procedures performed in the plant based primarily on empirical results. Simple characterization techniques such as volumetric and more sophisticated techniques such as spectroscopic and chromatographic techniques were used to monitor the reactions. The direct application of this tool to the industry will allow the optimization of the synthesis process of the base resin and therefore greater control of it. In Chapter 1, an introduction to the problem and general considerations are presented. A bibliographic review related to obtaining reconstituted wood boards is presented. In Chapter 2, the results of 8 experiments, the characterization of the samples using volumetric, spectroscopic and chromatographic methods are presented. In Chapter 3, a global model of hydroxymethylation-condensation of urea is developed for homogeneous dilute systems under alkaline conditions. Arrhenius constants of hydroxymethylation-condensation reactions are estimated. In Chapter 4, a global mathematical model of hydroxymethylation-condensation is presented for dilute homogeneous systems that takes into account specific acid-base catalysis. In Chapter 5, the results of density, flexion and internal adhesion are shown and a simple regression model that correlates density with mechanical properties is adopted.