Получение, свойства и применение амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной канифоли (стр. 5 из 6)
При этом целью настоящей работы являлось нахождение такого сочетания исходных компонентов, при котором можно было бы получить такое содержание свободных смоляных кислот, которое давало бы лучшую проклейку.
В качестве управляющих независимых переменных были выбраны следующие факторы: концентрация аммиачной воды Х1, коэффициент избытка аммиачной воды Х2, количество раствора едкого натра Х3. Эти параметры изменялись следующим образом: Х1 увеличивали от 15 до 25 % с шагом варьирования 5%; Х2 увеличивали от 0,5 до 1,5 с шагом варьирования 0,5; Х3 увеличивали от 8 до 12 мл с шагом варьирования 2 мл.
В качестве выходных параметров Y1 и Y2 использовали массовую долю свободных смоляных кислот и впитываемость при одностороннем смачивании (по Коббу).
Матрица планирования процесса получения представлена в таблице 4.7 и 4.8.
Таблица 4.7 - Матрица планирования процесса получения амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной живичной канифоли
| № образца | Варьируемые факторы | Выходные параметры | |||
| Концентрация аммиачной воды, %,Х1 | Коэффициент избытка аммиачной воды,X2 | Количество раствора едкого натра,21 %, мл,X3 | Массовая доля свободных смоляных кислот, %Y1 | Впитываемость при одностороннем смачивании, г/м2,Y2 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 25 | 0,5 | 12 | 19,0 | 13,91 |
| 2 | 25 | 0,5 | 10 | 34,1 | 12,29 |
| 3 | 25 | 1,0 | 8 | 37,8 | 13,23 |
| 4 | 25 | 1,0 | 10 | 22,5 | 18,46 |
| 5 | 25 | 1,5 | 8 | 32,0 | 19,38 |
| 6 | 25 | 1,5 | 10 | 30,7 | 15,82 |
| 7 | 20 | 0,5 | 10 | 24,4 | 15,32 |
| 8 | 20 | 0,5 | 12 | 22,0 | 16,38 |
| 9 | 20 | 1,0 | 8 | 32,7 | 14,65 |
| 10 | 20 | 1,0 | 10 | 32,4 | 13,15 |
| 11 | 20 | 1,5 | 10 | 38,1 | 12,88 |
| 12 | 20 | 1,5 | 12 | 22,9 | 12,79 |
Таблица 4.8 - Матрица планирования процесса получения амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной талловой канифоли
| № образца | Варьируемые факторы | Выходные параметры | |||
| Концентрация аммиачной воды, %,Х1 | Коэффициент избытка аммиачной воды,X2 | Количество раствора едкого натра,21 %, мл,X3 | Массовая доля свободных смоляных кислот, %Y1 | Впитываемость при одностороннем смачивании, г/м2,Y2 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 25 | 0,5 | 12 | 26,0 | 20,26 |
| 2 | 25 | 0,5 | 10 | 21,9 | 12,82 |
| 3 | 25 | 1,0 | 8 | 34,0 | 18,24 |
| 4 | 25 | 1,0 | 10 | 22,9 | 21,88 |
| 5 | 25 | 1,5 | 8 | 30,0 | 16,82 |
| 6 | 25 | 1,5 | 10 | 28,3 | 15,41 |
| 7 | 20 | 0,5 | 10 | 26,0 | 12,68 |
| 8 | 20 | 0,5 | 12 | 24,0 | 17,94 |
| 9 | 20 | 1,0 | 8 | 31,1 | 14,68 |
| 10 | 20 | 1,0 | 10 | 35,0 | 15,68 |
| 11 | 20 | 1,5 | 10 | 29,8 | 13,21 |
| 12 | 20 | 1,5 | 12 | 19,1 | 15,68 |
| 13 | 15 | 0,5 | 10 | 31,6 | 17,85 |
Экспериментальные данные были обработаны на ЭВМ с использованием прикладной программы Excel с целью нахождения коэффициентов полиномиальных уравнений регрессии Y1=f(X1, X2, X3) и Y2=f(X1, X2, X3). Полученные адекватные уравнения описывают зависимости массовой доли свободных смоляных кислот и впитываемости по Коббу от исходного состава.
Живичная канифоль:
Y1=119,15-6,75∙X1-19,77∙X2-4,48∙X3+0,54∙X1∙X2+0,24∙X1∙X3-
-0,47∙X2∙X3+0,09∙X12+6,88∙X22-0,04∙X32;
Y2=-74,61+5,24∙X1-0,54∙X2+13,39∙X3-0,02∙X1∙X2-0,23∙X1∙X3-
-0,25∙X2∙X3-0,08∙X12+2,8∙X22-0,6∙X32.
Талловая канифоль:
Y1=106,12-6,18∙X1+14,28∙X2-7,89∙X3-0,24∙X1∙X2+0,2∙X1∙X3+
+0,29∙X2∙X3+0,12∙X12-6,24∙X22+0,18∙X32
Y2=23,05-5,44∙X1+83,34∙X2+7,95∙X3-1,69∙X1∙X2+0,14∙X1∙X3-
-3,7∙X2∙X3+0,12∙X12-3,45∙X22-0,5∙X32
Анализ уравнений регрессии для Y1 и Y2 проводили путем построения поверхностей отклика.
Для наглядности рассмотрим поверхности отклика для амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе живичной канифоли (рисунок 4.2-4.5)
На рисунках 4.2-4.3 рассмотрено влияние 3-х факторов: концентрация аммиачной воды Х1, коэффициент избытка аммиачной воды Х2 и количество раствора едкого натра Х3, т.е. двумерное сечение функции Y1=f(x1, x2, x3).
При значении х3=8 увеличение концентрации аммиачной воды Х1 приводит к уменьшению значения впитываемости по Коббу Y1. Также увеличение значения коэффициента избытка аммиачной воды Х2 приводит к увеличению значения показателя Y1. Причем фактор X1 в большей степени влияет на значение показателя Y1.
При значении х3=10 увеличение значения фактора X1 приводит вначале к уменьшению значения показателя Y1,а затем к его увеличению. Увеличение значения фактора Х2 приводит вначале к увеличению значения показателя Y1, а далее к его уменьшению. Х1 и Х2 в одинаковой мере оказывают влияние на значение показателя Y1.
При значении х3=12 увеличение значения фактора Х1 приводит вначале к увеличению, а далее к уменьшению значения показателя Y1. Увеличение значения фактора X2 приводит к увеличению значения показателя Y1. В большей степени на значение показатель Y1 оказывает влияние фактор X1.
На рисунках 4.4-4.5 рассмотрено влияние 3-х факторов: концентрация аммиачной воды Х1, коэффициент избытка аммиачной воды Х2 и количество раствора едкого натра Х3, т.е. двумерное сечение функции Y2=f(x1, x2, x3).
При значении х3=8 увеличение концентрации аммиачной воды Х1 приводит вначале к увеличению значения показателя массовой доли свободных смоляных кислот Y2, а затем к его уменьшению. Также увеличение значения коэффициента избытка аммиачной воды Х2 приводит к увеличению значения показателя Y2. Причем фактор X1 в большей степени влияет на значение показатель Y2.
При значении х3=10 увеличение значения фактора X1 приводит к уменьшению значения показателя Y2. Увеличение значения фактора Х2 приводит к увеличению значения показателя Y2. Х1 и Х2 в одинаковой мере оказывают влияние на показатель Y2.
При значении х3=12 увеличение значения фактора Х1 приводит к уменьшению значения показателя Y2. Увеличение значения фактора X2 приводит к уменьшению значения показателя Y2. В большей степени на показатель Y2 оказывает влияние фактор X1.
Статистическая обработка результатов эксперимента показала, что полученные уравнения адекватно описывают процесс.
С применением надстройки «Поиск решения» были найдены оптимальные сочетания основных технологических параметров, при которых можно было бы получить такое содержание свободных смоляных кислот, которое давало бы лучшую проклейку. Данные представлены в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - Результаты оптимизации процесса получения амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной живичной и талловой канифоли
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| Живичная канифоль | Талловая канифоль | |
| Концентрация аммиачной воды, % | 20,16 | 15 |
| Коэффициент избытка аммиачной воды | 1,17 | 1,5 |
| Количество раствора едкого натра, мл | 9,46 | 8 |
| Массовая доля свободных смоляных кислот, % | 32,83 | 42,05 |
| Впитываемость при одностороннем смачивании (по Коббу), г/м2 | 13,83 | 18,12 |
Таким образом, на основе амидо-аммониевой соли получена новая клеевая канифольная композиция, обладающая хорошими проклеивающими свойствами и высокой агрегативной устойчивостью. Установлено сочетание исходных параметров процесса, при которых были определены оптимальные параметры для получения определенного содержания свободных смоляных кислот в клее и лучших результатов по проклейке бумаги. Данные эксперимента свидетельствуют в пользу того, что лучшими проклеивающими свойствами обладает клеевая канифольная композиция на основе живичной канифоли.
Рисунок 4.2 - Зависимость впитываемости по Коббу от параметров проведения реакции получения амидо-аммонийной соли на основе малеинизированной живичной канифоли
Рисунок 4.3 - Двумерные сечения поверхностей отклика при различном количестве раствора едкого натра
Рисунок 4.4 - Зависимость массовой доли свободных смоляных кислот от параметров проведения реакции получения амидо-аммонийной соли на основе малеинизированной живичной канифоли
Рисунок 4.5 - Двумерные сечения поверхностей отклика при различном количестве раствора едкого натра
НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ
В процессе выполнения данной работы было проведено следующее: