Особенности электролитной коагуляции модифицированной полиамидной смолы и влияние ее на свойства бумаги и картона

Статья посвящена изучению особенностей коагуляции модифицированной полиамидной смолы для бумаги и картона в присутствии полиоксихлорида алюминия. Установлено, что исследуемая смола, компонентный состав которой представлен модифицированными полиаминоамидами, свободными смоляными кислотами, резинатами натрия и малеопимаратом натрия, обладает устойчивостью к солям жесткости воды, однако присутствующие в ее составе резинаты натрия подвержены гидролизу. Процесс коагуляции модифицированной полиамидной смолы под действием полиоксихлорида алюминия является многостадийным и завершается полным осаждением клеевых частиц при рН системы, равном 7,05, что соответствует расходу электролита 0,051 г Al₂O₃/г смолы. Состав клеевого осадка, образующегося в таких условиях, следующий: алюмосмоляные комплексы (резинаты алюминия и продукты взаимодействия ионов алюминия с модифицированными полиаминоамидами) – 88,50 мас.%; свободные смоляные кислоты – 11,47 мас.%. Дальнейшее введение электролита в дисперсную систему приводит к протонированию аминогрупп модифицированных полиаминоамидов и алюмосмоляных комплексов, что обеспечивает клеевым частицам положительный заряд. Благодаря своему составу и вследствие протекающих процессов коагуляции модифицированная полиамидная смола оказывает гидрофобизирующее и упрочняющее действие на бумажные массы в широком интервале рН (5,8–7,5). Последовательное введение в макулатурные суспензии смолы в количестве 0,25 % от абсолютно сухого волокна и полиоксихлорида алюминия до достижения указанных значений рН бумажных масс позволяет улучшить гидрофобные и физико-механические свойства бумаги на 70,2–87,2 и 19,5–23,2 % соответственно.

1. Технологические процессы и оборудование ЦБП: учеб. пособие / В. К. Дубовый [и др.]. – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. – Ч. 1. – 91 с.

2. Черная, Н. В. Технология производства бумаги и картона: учеб. пособие для студентов учреждений высшего образования по специальности «Химическая технология переработки древесины» / Н. В. Черная, В. Л. Колесников, Н. В. Жолнерович. – Минск: БГТУ, 2013. – 435 с.

3. Черная, Н. В. Концептуальное развитие теории и технологии проклейки бумаги и картона гидродисперсиями модифицированной канифоли в режиме гетероадагуляции пептизованных частиц / Н. В. Черная // Полимерные материалы и технологии. – 2015. – Т. 1, № 1. – С. 76–90.

4. Энгельгардт, Г. Проклейка бумаги / Г. Энгельгардт, К. Гранич, К. Риттер; пер. с нем. – М.: Лес. пром-сть, 1975. – 224 с.

5. Губарев, А. А. Проклейка бумаги и картона в нейтральной среде с использованием сернокислого алюминия: автореф. … дис. канд. техн. наук: 05.21.03 / А. А. Губарев; Белорус. гос. технол. ун-т. – Минск, 2000. – 23 с.

6. Башкирцева, З. М. Гидролиз смолянокислого натрия в процессе проклейки бумаги / З. М. Башкирцева, А. П. Петров // Бумаж. пром-сть. – 1974. – № 10. – С. 19–20.

7. Hubbe, M. A. Paper's resistance to wetting – a review of internal sizing chemicals and their effects / M. A. Hubbe // BioResours. – 2006. – Т. 1, № 2. – Р. 106–145. https://doi.org/10.15376/biores.2.1.106-145

8. Черная, Н. В. Проклейка бумаги и картона в кислой и нейтральной среде / Н. В. Черная, А. И. Ламоткин. – Минск: БГТУ, 2003. – 345 с.

9. Амидоэпихлоргидриновые смолы. Методы получения и их свойства / Р. Н. Загидуллин [и др.] // Хим. пром-сть. – 2011. – Т. 88, № 5. – С. 257–266.

10. Осипов, П. В. Вспомогательные химические продукты для канифольной проклейки в псевдонейтральной и нейтральной среде / П. В. Осипов // Целлюлоза. Бумага. Картона. – 2004. – № 9. – С. 66–70.

11. Андрюхова, М. В. Упрочнение и гидрофобизация бумаги и картона полиамидной смолой на основе аминоамидов смоляных кислот канифоли: дис. … канд. техн. наук: 05.21.03 / М. В. Андрюхова. – Минск, 2020. – 193 с.

12. Флейшер, В. Л. Канифольная композиция с гидрофобизирующим и упрочняющим действием на бумагу / В. Л. Флейшер, Я. В. Боркина // Тр. БГТУ. Сер. 2, Хим. технологии, биотехнологии, геоэкология. – 2020. – № 1 (229). – С. 131–137.

13. Боркина, Я. В. Улучшение физико-механических свойств бумаги и картона с использованием модифицированной полиамидной смолы / Я. В. Боркина, В. Л. Флейшер // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. им. проф. В. И. Комарова / редкол.: Н. В. Щербак, Ю. В. Севастьянова, Е. А. Топтунов; Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М. В. Ломоносова. – Архангельск: САФУ, 2023. – С. 88–93.

14. McKeel, S. A. Impact of Aluminum Chemistry and Order of Addition on Anionic Polyacrylamide Dry Strength Resins [Electronic Resource]: Paper Engineering Senior Theses / S. A. McKeel. – Kalamazoo, 1983. – 54 p. – Mode of access: https://scholarworks.wmich.e-du/engineer-senior-theses/318. – Date of access: 07.06.2022.

15. Мишурина, О. А. Способы гидрофобизации и упрочнения композиционных целлюлозных материалов из вторичного сырья / О. А. Мишурина, О. А. Ершова // Междунар. журн. приклад. и фундам. исслед. – 2016. – № 10. – С. 363–366.

16. Тарасов, С. М. Полиоксихлорид алюминия в технологии целлюлозных композиционных материалов: автореф. … дис. канд. техн. наук: 05.21.05 / С. М. Тарасов; Моск. гос. ун-т леса. – М., 2004. – 28 с.

17. Боркина, Я. В. Изучение процесса коагуляции полиамидной смолы в присутствии солей алюминия / Я. В. Боркина // Наука – шаг в будущее: XV студен. науч.-практ. конф. фак. технологии орган. веществ, Минск, (1–2 дек. 2021 г.): тез. докл. – Минск: БГТУ, 2021. – С. 45.

18. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Ю. Г. Фролов [и др.] – М.: Химия, 1986. – 216 с.

19. Влияние рН и концентрации ионов алюминия на различные виды канифольного клея / А. А. Губарев [и др.] // Тр. Белорус. гос. технол. ун-та. Вып. VI. Химия и хим. технология. – Минск, 1998. – С. 90–98.

20. Горскі, Г. М. Тэхналогія паперы і кардону: вучэб. дапам. па аднайменнай дысцыпліне для студэнтаў спецыянальсці 1-48 01 05 «Хімічная тэхналогія перапрацоўкі драўніны» спецыялізацыі 1-48 01 05 04 «Тэхналогія вытворчасці целюлозы, паперы і кардону» / Г. М. Горскі. – Мінск: БДТУ, 2003. – 245 с.

21. Башкирцева, З. М. Влияние состава смоляных кислот на проклейку бумаги / З. М. Башкирцева, А. П. Петров // Бумаж. пром-сть. – 1974. – № 2. – С. 8–10.

22. Губарев, А. А. Резинаты алюминия: образование и устойчивость / А. А. Губарев, М. Н. Копылович, Г. М. Горский // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2000. – № 4. – С. 99–102.

23. ИК-спектрокопическое исследование канифоли и клеевых осадков на ее основе / В. А. Локуциевский [и др.] // Журн. приклад. химии. – 1980. – Т. 53, № 6. – С. 1418–1421.

24. Черная, Н. В. Технология бумаги и картона: метод. указания / Н. В. Черная, Н. В. Жолнерович. – Минск: БГТУ, 2006. – 60 с.

25. Боркина, Я. В. Влияние количества малеопимаровой кислоты на функциональные свойства полиамидной смолы для бумаги / Я. В. Боркина, В. Л. Флейшер // Современная целлюлозно-бумажная промышленность. Актуальные задачи и перспективные решения: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов ЦБП (Санкт-Петербург, 8 нояб. 2021 г.) / ред. О. В. Федорова, А. Г. Кузнецов; Высш. шк. техн. и энерг. ФГБОУ ВО «Санкт-Петерб. гос. ун-т пром. технолгий и дизайна». – СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. – Т. 1. – С. 44–48.