Вещества для повышения удержания

Date: 2015-10-07; view: 620.

При формовании целлюлозного композиционного материала на сетке (например, при производстве бумаги) через сетку происходит фильтрация воды (обезвоживание). В результате этого часть мелкого волокна и наполнителя проваливается под сетку и уходит вместе с производственной водой в виде взвеси. Современная технология целлюлозных композиционных материалов требует достижения максимально возможного удержания мелкого волокна и наполнителя в листе материала при его формовании на сетке. Это вызвано следующими факторами: тенденция уменьшение массоемкости целлюлозных композиционных материалов с одновременным повышением содержания в них минеральных пигментов; повышение использования коротковолокнистых полуфабрикатов и мелочи; возрастающая замкнутость цикла водопользования на машинах по производству целлюлозных композиционных материалов и требуемая при этом тщательная очистка производственной воды; возрастающее значение экологических аспектов.

Существуют различные технологические мероприятия по повышению удержания мелкого волокна и наполнителя, однако наибольший оптимальный эффект может быть достигнут использованием ХВС, вызывающих коагуляцию или флокуляцию волокнистой массы. В связи с выше перечисленными факторами ассортимент ХВС для этих целей непрерывно расширяется.

Наряду с неорганическими электролитами – сульфатом алюминия, алюминатом и силикатом натрия, натуральными органическими веществами, чаще – их модификациями (крахмал модифицированный, производные целлюлозы) всё более широко применяются синтетические органические полиэлектролиты. В соответствии с их химическими свойствами они подразделяются на следующие четыре группы:

1. Полиэтиленимины (ПЭИ) и их модификации. При полимеризации этиленимина образуются катионоактивные макромолекулы полиэтиленимина:

Для модификации ПЭИ используют карбамид, эпихлоргидрин или дихлорэтан.

2. Полиамидамины – продукты реакции многоосновных алифатических кислот с многоосновными алифатическими аминами, а также с веществами, содержащими несколько реакционноспособных групп, например, с эпихлоргидрином. Полиамидоаминэпихлоргидриновые смолы (ПААЭ) нашли широкое применение в технологии бумаги и картона как средства удержания и для повышения прочности во влажном состоянии. За рубежом и в России они хорошо известны как смолы «Кюмене», а их аналог российского производства выпускается под названием «Водамин». Молекула ПААЭ имеет следующее строение:

3. Полиакриламиды (ПАА) – продукты полимеризации акриламида различной модификации. В результате полимеризации акриламида образуются неионогенные ПАА:

Однако в качестве веществ, повышающих удержание, применяются практически исключительно катионо- или анионоактивные ПАА. Анионный ПАА наряду с аминогруппами содержит 3–7 % карбоксильных групп; в составе катионного ПАА имеются четвертичные аммониевые группы, например –[N(CH₃)₃]⁺Cl^–.

4. Полиамины – представляют собой продукты реакции многоосновных алифатических аминов и веществ, содержащих несколько реакционноспособных групп, например, эпихлоргидрина. Эти смолы имеют ограниченное применение, так как оказывают отрицательное влияние на действие оптических отбеливателей.

Предконденсат полиаминоэпихлоргидриновой смолы имеет следующее строение:

Основную роль при удержании наполнителей и пигментовиграют амино- и амидогруппы, а в некоторой степени также гидроксильные и карбоксильные группы. Действие удерживающих средств определяется как наличием определенных химических групп, так и строением и вели­чиной молекулы. Полиакриламиды отличаются от трех других групп веществ, повышающих удержание тем, что они имеют значительно более высокую молекулярную массу.

Полиэтиленимины, полиамины, полиамидамины имеют молекулярную массу до 300.000, молекулярная масса полиакриламидов составляет 1–5 миллионов, а иногда и более.

Действие катионных агентов удержания сводится к трем механизмам:

А. Нейтрализация заряда. Положительно заряженные ионы могут в большей или меньшей степени нейтрализовать отрицательные заряды волокна и частиц наполнителя и таким образом предотвратить действие сил отталкивания между частицами и вызвать гетерокоагуляцию пигментов с волокном. Такой механизм имеет место прежде всего при использовании сульфата алюминия или его совмещении с алюминатом натрия.

Б. Мозаичное сцепление. Полимерные цепи положительно заряженного агента удержания оседают подобно элементам мозаики на волокнах и частицах наполнителя и перезаряжают лишь отдельные области. Взаимодействие участков с противоположным зарядом приво­дит к мозаичному сцеплению частиц с образованием микрофлокул (микрофлокуляция).

В. Образование мостиков. Агенты удержания могут непосредственно связывать между собой отрицательно заряженные твердые частицы за счет образования мостиков. Этот случай относится прежде всего к высокомолекулярным катионным ПАА. Агенты, образующие мостичные связи, образуют флокулы больших размеров (макрофлокуляция).

Анионные полимеры проявляют свое оптимальное действие только совместно с сульфатом алюминия: продукты гидролиза сульфата алю­миния снижают отрицательный заряд целлюлозы и наполнителя и соз­дают благоприятные условия для взаимодействия их с анионными удер­живающими средствами.