145945 (728991), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Реакцию модификации канифоли малеиновым ангидридом проводят при температуре 150-220°С. При этом содержащиеся в канифоли абиетиновая, неоабиетиновая, полюстровая кислоты изомеризуются в левопимаровую, которая и вступает в реакцию. Процесс осуществляется при постоянном перемешивании массы, причем модифицирующий агент вносится постепенно небольшими порциями. Конечным продуктом является малеопимаровая кислота. Она представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 222-224° С и кислотным числом 270-278 мг КОН/г.

Канифольно-фумаровые аддукты получают сплавлением фумаровой кислоты с канифолью. Оптимальная температура реакции 190-200°С.

Аддукты канифоли, малеиновой или фумаровой кислоты имеет температуру размягчения 79°С, кислотное число 185,3 мг КОН/г. стоек к окислению кислородом воздуха и его цвет на 2-3 марки выше, чем у исходной канифоли.

Канифоль модифицируют также конденсацией с формальдегидом или формальдегидными смолами.

Обычно на 100 массовых частей канифоли берут 1-6 массовых частей формальдегида или параформальдегида, реакция протекает в течении 3-10 часов и при Т=120-170°С.

Оба вышеописанных способа могут применяться и в сочетании. При этом наиболее благоприятные результаты достигаются, когда за реакцией с формальдегидом следует реакция Дильса-Альдера. Талловая канифоль модифицированная непредельными соединениями характеризуется большим содержанием карбоксильных групп. На ее основе готовят усиленные канифольные клеи, особый приоритет в этом принадлежит США.

Технологию производства таких клеев можно разделить на 2 этапа. На первом этапе проводят реакцию модификации, например, реакцию Дильса-Альдера. Если теоретически для модификации всей канифоли необходимо 33 % малеинового ангидрида, то для реакции используют 3-10 %. Таким образом, в усиленном клее модифицировано 15-45 % канифоли. На втором этапе проводят реакцию омыления щелочью, с образованием третичной соли натрия малеопимаровой кислоты:

Усиленные канифольные клеи в сравнении с обычным является жидкотекучим при одной и той же концентрации. Даже при концентрации в пределах 50 % эти клеи еще сравнительно жидкотекучие, что позволяет транспортировать их насосами и легко разбавлять. При концентрации 70 % они представляют собой вязкую пасту, которая лишь после нагрева до 60-80°С становится жидкой и поддается разбавлению.

В последние годы талловая модифицированная канифоль применяется для приготовления высокосмоляных клеев. Зарубежный опыт показывает, что полностью модифицированная канифоль непригодна для производства дисперсий усиленного клея с высоким содержанием свободной смолы. В данном случае применяют смесь из обычной и модифицированной канифолей или канифоль определенной степени модификации. После частичного омыления и добавления определенных защитных коллоидов и вспомогательных химических веществ осуществляется диспергирование.

Дисперсии усиленного клея выпускаются при концентрации 40, 50, 85 % содержания свободной смолы. Эти клеи характеризуются чрезвычайно небольшим размером частиц и требуют для осаждения меньше сернокислого глинозема, чем усиленный нейтральный смоляной клей. При одной и той же степени проклейки расход дисперсий клея снижается до 40 против 35 % в случае с усиленным нейтральным клеем. В производственных условиях расход канифоли сокращается в среднем на 15-35 %.

Рецептура и технология приготовления канифольных клеев постоянно обновляется. Помимо добавления различных защитных коллоидов для стабилизации клеевых частиц, довольно широкое применение приобрели добавки к канифольному клею полиакриламида. Он не только снижает расход высокосмоляного клея, но и улучшает качество проклейки, повышает прочность бумаги, помогает удерживать наполнители, что позволяет увеличить их количество.

В отечественной литературе имеются сообщения о введении полиакриламида в типографскую бумагу № 1 В США и Англии запатентован ряд рецептов пропиточных составов с применением полиакриламида и других катионо- или анионоактивных полиэликтролитов, вводимых в небольших количествах. Качество проклейки в этом случае улучшается за счет того, что катионоактивные добавки быстрее адсорбируются на волокнах целлюлозы, чем смоляные кислоты. Это увеличивает число активных центров на поверхности волокна для адсорбции смоляных кислот. Увеличение скорости адсорбции в свою очередь способствует равномерному распределению частиц проклеивающего материала на поверхности волокон, так как они не успевают вырасти до макрочастиц. По американским данным, при введении катионо-активных веществ в количестве 0,5-2 вес. ч. на 1 вес. ч. канифольного клея водоустойчивость бумаги повышается вдвое. Повышается также устойчивость бумаги к кислотам и щелочам. При этом способе проклейки не требуется точного выдерживания рН среды. Проклейка идет хорошо при любом значении рН.

Кроме полиакриламида, в качестве добавок, снижающих расход канифольного клея могут применяться и другие катионо-активные вещества, например, акриламид акриловой кислоты, полиэтиленамин, полициклогексиламино-алкил (мет) акрилатамин и др.

В литературе все эти вещества объединены общим термином функциональные химические соединения. При добавлении их в бумажную массу, они не только способствуют удержанию и фиксации на волокне частиц высокосмоляного клея, но также влияют на водоотдачу, удерживают мелкое волокно и наполнитель и дают возможность получения бумаги с заданными свойствами.

Так, например, для увеличения прочности бумаги в бумажную массу обычно добавляют вещества, являющиеся полимерами с относительно высокой молекулярной массой и с большим содержанием гидроксильных групп, способных образовывать водородные связи (моннногалактаны, крахмал и пр.). Как указывает Ф. Вульч добавка к бумажной массе монногалактанов способствует увеличению сопротивлений бумаги излому и выщипыванию, положительным образом сказывается на уменьшении склонности бумаги к пылению, повышается величина показателей гладкости и удлинении бумаги при растяжении. Заметно улучшается просвет бумаги и увеличивается удержание наполнителей. Тот же автор отмечает, что если частично отказаться от повышения механической прочности и при добавке монногалактана немного снизить степень помола бумажной массы, то одновременно достигаются дальнейшие преимущества: повышение показателей сопротивления раздиранию, мягкости, светонепроницаемости, впитывающей способности.

Если вводить в бумажную массу альгинаты, представлющие собой гидрофильные коллоиды, достигается повышение многих показателей механической прочности бумаги: сопротивлений разрыву, продавливанию, выщипыванию и истиранию. Бумага и картон, предназначенные для печати, приобретают более мягкую и равномерную поверхность. Отмечается повышение удержания минеральных наполнителей и мелких волокон, повышается стабильность размеров бумаги и снижается впитывание чернил, красителей и лаков.

В современных производственных условиях применение функциональных химических соединений необходимо в связи с увеличением скоростей бумагоделательных машин. Это повлекло за собой ускорения процесса обезвоживания на сетке. Под влиянием вакуума, образующегося под сеткой, через нее уходят в оборотную воду мелкие волокна, проклеивающие вещества и частицы минерального наполнителя. Очевидно, что чем выше вакуум, тем в большей степени наблюдается провал мелочи сквозь сетку. Особенно это характерно для современных быстроходных бумагоделательных машин.

С целью удержания мелкого волокна и частиц наполнителя в массу непосредственно перед бумагоделательной машиной вводят вещества, вызывающие хлопьеобразование. Чаще всего используют полиэтиленимин или полиакриламид. Последний представляет собой сополимер акриловой кислоты и акриламида. В сухом виде это белый порошок, нерастворимый в большинстве органических растворителей, но растворимый в воде. Некоторыми предприятиями химической промышленности он выпускается в виде 8 %-ного водного коллоидного раствора, устойчивого при хранении в условиях нейтрального значения рН. Этот раствор имеет вязкую желеобразную консистенцию. При подогреве и перемешивании раствор может быть разбавлен водой до нужной рабочей концентрации (0,2-0,3 %).Химический состав ПАА отвечает формуле:

Отдельные партии технического продукта часто отличаются между собой по физико-химическим свойствам в зависимости от его степени полимеризации, наличия примесей и соотношения в продукте амидных и карбоксильных групп

Оптимальными значениями рН массы для эффективного действия ПАА является рН в пределах 4,5-6,0. В этих условиях при дозировке из расчета 150-300 г абс. сухого ПАА на 1 т бумаги удержание наполнителя увеличивается на 20-25 %. Объясняется это тем, что удлиненные молекулы ПАА одновременно связываются с несколькими взвешенными частичками наполнителя, которые оказываются связанными между собой в крупные агрегаты-флокулы. Последние состоят из твердых частиц, “ прошитых ” длинными нитями молекул ПАА. Такие флокулы хорошо задерживаются слоем волокон на сетке бумагоделательной машины.

Полиэтиленимин получают полимеризацией этиленамина, он имеет сильно разветвленную макромолекулу. Химический состав ПЭИ отвечает формуле:

Х. Лухтенберг приводит следующий пример применения ПЭИ для повышения удержания наполнителя и волокон при выработке картона массой 350 г/ м ² с содержанием в композиции большого количества бумажной макулатуры. ПЭИ при концентрации 0,1-0,2 % вводился в волокнистую массу в количестве для покровного слоя 0,12 %, средних слоев 0,18-0,22 % и нижнего 0,27 % к массе волокон. Опыты показали, что в результате введения в среднем 0,2 % ПЭИ удержание волокон и наполнителя повысилось с 65 до 83 %. Производительность машины увеличивается за счет улучшения обезвоживания на 9 %. Удельный расход пара снизился 2,1 до 1,9 т/ 1т картона вследствие повышения сухости после прессов с 38,4 до 39,5 % и облегчения удаления паров при сушке. Помимо синтетических флокулянтов (ПАА, ПЭИ и др.) применяются природные полимеры: карбоксиметилцеллюлоза, катионный крахмал.

Однако применение этих химикатов способствует хлопьеобразованию, что является нежелательным процессом при отливе бумаги. Но, по мнению Фляте, рыхлые хлопья, полученные благодаря флокулирующему действию полимеров и состоящие из мелких волокон и частиц наполнителя, связанных между собой электростатическими силами, отличаются по своим свойствам от пучков(сгустков) длинных волокон. Рыхлые и мелкие хлопья делают просвет бумаги в ряде случаев более равномерным благодаря повышенному удержанию в бумаге мелочи, заполняющие пространство между длинными волокнами. Эффект хлопьеобразования можно свести к минимуму, если перед подачей на сетку интенсивно перемешивать вещества массы и точно дозировать флокулянт. Так, например, дефлокулирующее действие крахмала наблюдалось при его добавке в суспензию в количестве 0,5-1 % к массе абсолютно сухой волокон. Дальнейшее увеличение содержания крахмала приводит к усилению неравномерности просвета засчет флокулирующего действия этой добавки и замедление процесса обезвоживания.

При отливе бумажного листа одним из нежелательных компонентов массы является воздух, содержащейся в ней от 0,4 до 6 % по объему. Это, казалось бы, небольшое содержание воздуха в массе на самом деле является высоким по отношению к объему волокон. Вредное влияние воздуха в бумажной массе обнаруживается при выделении его в виде пузырьков и сказывается в образовании пены и сгустков волокон в потоке массы, что влечет появление в бумаге воздушных пузырей, неравномерности просвета и других дефектов. Увеличивается брак бумажной продукции и возрастает число обрывов бумажного полотна на бумагоделательной машине. При изготовлении цветных видов бумаги пенообразование нередко влечет за собой скопление частиц красителя на стенках пузырьков и получения неравномерной, с пятнами, окраски бумаги.

Для устранения сильного пенообразования при выработки некоторых видов бумаги вводят специальные химические добавки. По литературным данным, хорошие результаты дали применение этилового спирта, расходуемого в количестве 0,0005-0,005 % от массы волокон. Также применяются спирты жирных кислот, особенно, при низкой жесткости воды, а при высокой жесткости воды - эмульгируемые продукты конденсации этиленоксида. Хорошими противопенными средствами считаются эфиры жирных кислот, высокомолекулярных спиртов и силиконовые соединения. При использовании противопенных средств следует учитывать, что они сохраняют свою химическую активность в слабых растворах лишь в течение нескольких часов и во многих случаях ухудшают проклейку. Иногда пенообразование снижается при введении в бумажную массу сернокислого глинозема. Однако известны случаи, когда добавки его или ПАВ повышали пенообразование. Таким образом, эффективность введения этих химикатов, по-видимому, зависит от их дозировки, которую необходимо устанавливать в зависимости от местных производственных условий.

Также при выработки бумаги на быстроходных бумагоделательных машинах при переходе бумажного полотна с сетки на первое прессовое сукно часто возникают обрывы. Причиной обрывов является то, что еще не уплотненное и сильно увлажненное полотно является менее прочным, и не поддерживаемое сеткой или сукном, слабо сопротивляется действию натяжения. Поэтому влагопрочность, или прочность бумаги, находящейся во влажном состоянии, является важным свойством не только специальных видов бумаги, но и любого вида бумаги, изготовляемой на современных машинах.

Различают начальную, или естественную влагопрочность и искусственную, достигаемую введением синтетических смол или других веществ. Для увеличения начальной влагопрочности обычно в композиции увеличивают содержание целлюлозы. Так по экспериментальным данным Дж. Мак Келама, с увеличением содержания целлюлозы в композиции газетной бумаги от 9,1 до 23,1 % прочность этой бумаги при содержании в ней 20 % сухого вещества (начальная влагопрочность) возрастает на 18 %.

Вообще о влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею влажном состоянии первоначальной прочности, которую она имела до увлажнения, находясь в воздушно-сухом состоянии. Этот показатель для обычных видов бумаги находится в пределах от 3 до 10 % и редко достигает 14 процентов. Искусственными методами, при выработки специальных видов бумаги и картона, можно добиться получения влагопрочности, доходящей до 60 процентов. Область применения таких видов бумаги и картона весьма обширна: для печати морских и полевых карт, для упаковки влажных пищевых продуктов, денежная бумага и прочее.

Для придания бумаге влагопрочности применяются различные средства:

• обработка бумаги-основы серной кислотой;

• покрытие поверхности бумаги влагостойким лаком;

• ламинирование;

• каширование (скрепление бумаги с металлической фольгой).

Однако наибольшее распространение в мировой практике получили методы с использованием в композиции бумаги мочевино-формальдегидных или меламино-формальдегидных смол. Исходными продуктами для их получения являются соответственно мочевина- СО (NH ₂) ₂ и меламин- (CNNH ₂) ₃. Реакция взаимодействия этих веществ с формальдегидом идут по следующим схемам:

Мочевино-формальдегидная смола легко растворима в воде и поэтому ее применение проще, чем меламино-формальдегидной смолы, которую растворяют в слабом растворе соляной кислоты при температуре около 30°С.

Из исследований свойств мочевино- и меламино-формальдегидных смол было установлено, что неионные мочевино-формальдегидные смолы при введении их в бумажную массу не обеспечивают эфффективного придания влагопрочности изготовляемой бумаге. Путем введения в процессе синтеза смолы модификаторов мочевино-формальдегидной смоле могут быть приданы катионные или анионные свойства. Хорошие результаты были получены для изготовления катионной мочевино-формальдегидной смолы при использовании в качестве модификатора этилендиамина, а при изготовлении анионной- бисульфита натрия. При этом катионная смола обеспечивала высокие показатели влагопрочности изготовляемой бумаги в условиях использования различных волокнистых полуфабрикатов. Анионная же смола, требующая применения сернокислого алюминия для своего осаждения на волокнах, обеспечивала лучшие результаты при использовании для изготовления бумаги волокон небеленой целлюлозы, особенно сульфатной. Все три вида смол (меламиновая, анионная и катионнная мочевино-формальдегидные) способствуют увеличению жесткости бумаги. В большей степени этому способствует меламино-формальдегидная смола, ведение которой больше снижает и впитывающую способность бумаги.

Характеристики

Список файлов реферата