Получение, свойства и применение амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной канифоли (стр. 3 из 6)
1.3.3 Клеевая канифольная композиция ТМВС-2Н
Клеевая канифольная композиция ТМВС-2Н представляет собой продукт взаимодействия смоляных кислот талловой и живичной канифоли с эфирами малеинового ангидрида с последующим частичным омылением полученного аддукта раствором едкого натра и стабилизацией казеинатом аммония /16/.
Получение эфиров малеинового ангидрида и высших жирных спиртов:
Получение казеината аммония:
Реакция модификации канифоли:
Реакция нейтрализации аддукта канифоли:
1.3.4 Клеевая канифольная композиции ТМАС-3Н
Получение модифицирующей добавки – продукта взаимодействия канифоли с моноэтаноламином /16/:
Получение малеинизированной талловой канифоли:
Получение казеината аммония:
1.3.5 Клеевая эмульсия Sacocell-309
Клеевая эмульсия Sacocell-309 представляет собой 30 %-ную водную эмульсию. Сущность ее получения заключается в последовательном осуществлении стадий этерификации талловой канифоли и модификации полученного аддукта непредельными соединениями с последующей стабилизацией и диспергированием клеевой эмульсии. В качестве модифицирующего агента используют фумаровую, малеиновую кислоту или малеиновый ангидрид /17/.
Процесс этерификации проводят в присутствии третичного аминоспирта, расход которого изменяется от 2,5 до 10 % от массы канифоли. В качестве аминоспиртов применяют преимущественно триэтаноламин или триизопропаноламин. Для стабилизации частиц дисперсной фазы такой клеевой эмульсии используют дорогостоящее неионогенное поверхностноактивное вещество и казеинат аммония. На завершающей стадии изготовления 30 %-ной водной эмульсии применяют диспергаторы уникальной конструкции.
К достоинствам клеевой эмульсии Sacocell-309 следует отнести технологический режим ее применения для проклейки бумаги и картона. Она дозируется в основной технологический поток в товарном виде без традиционного разведения водой. Однако для этого требуются специальные дозирующие устройства импортного производства и дополнительные коммуникационные линии. Следует отметить, что эта анионная эмульсия проявляет наибольшую эффективность при значениях рН проклеенной бумажной массы в пределах 6,3-6,6 и может использоваться при рН 5,4-5,8.
Однако следует отметить недостатки, характерные для клеевой эмульсии Sacocell-309. К ним относятся:
1).низкая морозостойкость;
2).невысокий срок хранения;
3).пониженное содержание сухих веществ и повышенное содержание воды;
4).избирательная проклеивающая способность в зависимости от композиционного состава бумаги и картона по волокну.
Все это значительно усложняет использование этой эмульсии на бумажных и картонных предприятий Республики Беларусь и странах ближнего и дальнего зарубежья /5/.
2 ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НЕЕ ЗАДАЧИ
В настоящее время актуальным остается вопрос получения проклеивающих материалов в производстве бумаги и картона на основе отечественного сырья с максимальным его использованием.
Проклеивающие материалы на канифольной основе представляют основной класс соединений, используемых для придания бумаге и картону гидрофобных свойств. Повышение качества проклеивающих материалов, доступность составляющих компонентов клеевой канифольной композиции, что характерно для данной работы и соответствует приоритетным научным направлениям.
Целью работы является получение амидо–аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной живичной и талловой канифолей, исследование ее основных физико–химических свойств, а также изучение возможности использования ее в качестве клеевой канифольной композиции для проклейки бумаги и картона.
В задачи исследований входило:
- получение и исследование физико-химических характеристик малеинизированной живичной и малеинизированной талловой канифолей;
- получение образцов амидо-аммониевой соли с определенным содержанием свободных смоляных кислот и сухих веществ;
- определение физико-химических свойств полученных солей;
- получение образцов бумаги с введением исследуемых образцов солей;
- определение проклеивающих свойств бумаги и некоторых физико-механических показателей бумаги;
- оптимизация условий получения амидо-аммониевой соли с целью разработки новой клеевой канифольной композиции для проклейки бумаги и картона.
3 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Характеристика объектов
Объектами исследований являются образцы амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты, полученные на основе малеинизированной живичной и талловой канифолей для сравнения; также объектами исследований являются образцы бумаги приготовленные на основе бумажной массы путем последовательного введения в водно-волокнистую суспензию расчетных количеств эмульсии, приготовленной на основе клеевой канифольной композиции при ее расходе 2,5% от массы абсолютно сухого волокна и затем коагулянта до содержания рН массы в пределах 6,5-7,2.
При выполнении данной работы были использованы следующие вещества и реагенты:
Канифоль живичная ГОСТ 19113-84.
Канифоль талловая ГОСТ 14201-83.
Малеиновый ангидрид ГОСТ 11153-75
Аммиак водный ГОСТ 24147-80
Едкий натр ГОСТ 11078-78, ч.д.а.
Спирт этиловый ГОСТ 18300-72.
Эфир петролейный ГОСТ 11992-66.
После очистки растворители имели температуры кипения и показатели преломления, соответствующие их литературным данным.
Контроль за чистотой других используемых веществ проводили также путем определения их основных физико-химических характеристик (Тпл., Ткип.,nD20, d420) на соответствие их литературным данным.
При необходимости дополнительно проводили очистку используемых веществ по общеизвестным методикам.
3.2 Методы исследований
Физико-химические характеристики полученных соединений определяли следующим образом.
Кислотное число определяли по известной методике /18/.
Определение температуры плавления синтезированных соединений осуществляли по методике, изложенной в /19/.
Определение массовой доли неомыляемых веществ проводили по методике, изложенной в /18/.
Определение массовой доли сухих веществ проводили согласно ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.
Определение массовой доли свободных смоляных кислот проводили по ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.
Исследование растворимости в воде полученных образцов солей осуществляли по ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.
Бумажная масса приготовлена на основе сульфатной хвойной целлюлозы, которая имела степень помола 35 ˚ШР /21/.
Образцы бумаги с введением новых проклеивающих материалов получали на листоотливном аппарате марки «Rapid-Ketten» (фирма «ErnstHaage», Германия) всоответствии со стандартом ISO 5269-2.
Исследование полученных образцов бумаги проводили следующим образом.
Определение поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании (метод Кобба) осуществляли согласно ГОСТ 12605-97 /22/.
Степень проклейки бумаги определяли чернильно-штриховым методом согласно ГОСТ 8049-62 /23, 24/.
Определение разрывной длины осуществляли с помощью горизонтальной разрывной машины LorerzenandWetre.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИХ АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Получение и исследование физико-химических свойств синтезированных образцов солей
В основе получения амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты в качестве клеевой канифольной композиции лежит модификация канифоли малеиновым ангидридом, реакция аммонолиза малеинизированной канифоли и последующая реакция частичной нейтрализации свободных смоляных кислот канифоли раствором едкого натра (21% конц.).
Химизм процесса представлен следующими реакциями /25/.
Реакция модификации канифоли малеиновым ангидридом:
Реакция аммонолиза:
Реакция частичной нейтрализации:
Для выполнения поставленной цели исследований необходимо было получить образцы амидо-аммониевой соли с определенными заданными свойствами:
- содержание свободных смоляных кислот в образцах солей должно быть 30 – 40%;
- содержание сухих веществ – 60±5%;
- полная растворимость полученной эмульсии в воде.
Клеевые канифольные эмульсии, с содержанием свободных смоляных кислот более 30 % относят к высокосмоляным клеям, которые обладают хорошими проклеивающими свойствами и дают проклейку в нейтральной среде.
Все опыты проводились с помощью лабораторной установки, которая представлена на рисунке 4.1.
Прежде чем проводить эксперимент, необходимо было исследовать физико-химические характеристики начального сырья – живичной и талловой канифоли: кислотное число, температуру плавления, массовую долю неомыляемых веществ. Полученные данные представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Физико-химические характеристики исходных видов канифоли
| Сырье | Кислотное число, мг КОН/г | Температура плавления, ˚С | Массовая доля неомыляемых веществ, % |
| Живичная канифоль | 167,5 | 68-69 | 5,3 |
| Талловая канифоль | 168 | 67-68 | 6,4 |
