Применение бутадиен-нитрильных латексов при изготовлении бумагоподобных материалов

Цель исследования ‒ влияние концентрации и природы синтетических бутадиен-нитрильных латексов на физико-механические свойства бумагоподобного материала на основе минеральных волокон. Методология проведения работы заключалась в изготовлении и испытании лабораторных образцов отливок асбестового картона, полученных из композиции состава, мас. ч.: 100 ‒ асбестовое волокно сорта М-4-20; 5‒60 ‒ бутадиен-нитрильные латексы БСНК, БН-30, СКН-40-1ГП, СКН-40ИХ, БН-30К-2, БН-26НГП; 3‒6 ‒ сульфат алюминия в качестве коагулянта для проклейки асбестового волокна сорта М-4-20. Механические и гидрофобные свойства полученного материала характеризуют физико-механические показатели: разрывная длина (L, м); сопротивление раздиранию (Е, мН); сопротивление продавливанию (Р_о, кПа); впитываемость при одностороннем смачивании (G, г/м²); капиллярная впитываемость (B, мм); степень проклейки (С, с/мм). Результаты работы: прочностные свойства отливок с бутадиен-нитрильными латексами, за исключением БН-26НГП, близки друг к другу: L_max = 377–516 м при малых концентрациях (3 мас.ч.) коагулянта. При большей концентрации (6 мас.ч.) сульфата алюминия прочность выше у образцов с СКН-40-1ГП (L_max = 427 м) и БН-30К-2 (L_max = 559 м), что объясняется присутствием третьего сомономера – метакриловой кислоты. Для карбоксил-бутадиен-нитрильных латексов карбоксил-содержащий мономер, более равномерно входящий в состав сополимера, чем бутадиен или бутадиенстирол, повышает адгезию полимера к различным субстратам и создает трехмерную сетку, в частности, СКН-40-1ГП. Последнее свойство реализуется образованием солевых связей при введении в латекс оксидов поливалентных металлов, полиаминов, а также участием полимера в трехмерной сетке. Исследованные нитрильные латексы можно использовать для получения асбокартона с высокими прочностными и гидрофобными свойствами, по совокупности которых лучшие показатели установлены для БН-30 и БСНК.

1. Губарев А.А. Проклейка бумаги и картона в нейтральной среде с использованием сернокислого алюминия: автореф. дис… канд. техн. наук. Минск: БГТУ, 2000. 23 с.

2. Дерягин Б.В., Чураев М.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 398 с.

3. Дубовый В.К. Бумагоподобные композиционные материалы на основе минеральных волокон: дис. … д-ра техн. наук. СПб.: СПбГЛТУ, 2000. 370 с.

4. Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы. Л.: Химия, 1983. 224 с.

5. Машины, процессы и оборудование целлюлозно-бумажных производств: Сборник статей. Вып. 29. Л.: ЛТИ ЦБП, 1973. 185 с.

6. Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. М.: Лесн. пром-сть, 1974. 192 с.

7. Фляте Д.М. Свойства бумаги. М.: Лесн. пром-сть, 1986. 680 с.

8. Энгельгардт Г., Гранич К., Риттер К. Проклейка бумаги. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 224 с.

9. Akylbekov Y., Shevko V., Karatayeva G. Thermodynamic prediction of the possibility of comprehensive processing chrysotile-asbestos waste // Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2023. Vol. 8. Art. no. 100488. DOI: 10.1016/j.cscee.2023.100488

10. Avataneo C., Petriglieri J.R., Capella S. Chrysotile asbestos migration in air from contaminated water: An experimental simulation // Journal of Hazardous Materials. 2022. Vol. 424. Part C. Art. no. 127528. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127528

11. Axelrod L., Charron P., Tahir I. The effect of pulp production times on the characteristics and properties of hemp-based paper // Materials Today Communications. 2023. Vol. 34. Art. no. 104976. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.104976

12. Bagchi S.K., Patnaik R., Rawat I. Beneficiation of paper-pulp industrial wastewater for improved outdoor biomass cultivation and biodiesel production using Tetradesmus obliquus (Turpin) Kützing // Renewable Energy. 2024. Vol. 222. Art. no. 119848. DOI: 10.1016/j.renene.2023.119848

13. Bakatovich A., Gaspar F., Boltrushevich N. Thermal insulation material based on reed and straw fibres bonded with sodium silicate and rosin // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 352. Art. no. 129055. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129055

14. Castoldi R.S., Liebscher M., Souza L.M.S. Effect of polymeric fiber coating on the mechanical performance, water absorption, and interfacial bond with cement-based matrices // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 404. Art. no. 133222. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2023.133222

15. Chen J., Li X., Cai W. High-efficiency extraction of aluminum from low-grade kaolin via a novel low-temperature activation method for the preparation of polyaluminum-ferric-sulfate coagulant // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 257. Art. no. 120399. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120399

16. Elovenko D., Kräusel V. The study of thermal conductivity of asbestos cardboard and fire clay powder to assess the possibility of their application in prefabricated structures of cylindrical housings of pressure vessels // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19. Part 5. P. 2389‒2395. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.08.041

17. Geng Y., Nie Y., Du H. Coagulation performance and floc characteristics of Fe–Ti– V ternary inorganic coagulant for organic wastewater treatment // Journal of Water Process Engineering. 2023. Vol. 56. Art. no. 104344. DOI: 10.1016/j.jwpe.2023.104344

18. Modica G., Giuffre L., Montoneri E. Electrolytic separators from asbestos cardboard: A flexible technique to obtain reinforced diaphragms or ion-selective membranes // International Journal of Hydrogen Energy. 1983. Vol. 8, iss. 6. P. 419‒435. DOI: 10.1016/0360-3199(83)90163-5

19. Obmiński A. Asbestos in building and its destruction // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 249. Art. no. 118685. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118685

20. Romaní A., Del-Río P.G., Rubira A. Co-valorization of discarded wood pinchips and sludge from the pulp and paper industry for production of advanced biofuels // Industrial Crops and Products. 2024. Vol. 209. Art. no. 117992. DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.117992

21. Şengı̇l A. The utilization of alunite ore as a coagulant aid // Water Research. 1995. Vol. 29, iss. 8. P. 1988‒1992. DOI: 10.1016/0043-1354(94)00534-E

22. Sharma D., Sahu S., Singh G. An eco-friendly process for xylose production from waste of pulp and paper industry with xylanase catalyst // Sustainable Chemistry for the Environment. 2023. Vol. 3. Art. no. 100024. DOI: 10.1016/j.scenv.2023.100024

23. Steephen A., Preethi V., Annenewmy B. Solar photocatalytic hydrogen production from pulp and paper wastewater // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 52. Part A. P. 1393‒1404. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.03.381

24. Tan Y., Zou Z., Qu J. Mechanochemical conversion of chrysotile asbestos tailing into struvite for full elements utilization as citric-acid soluble fertilizer // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 283. Art. no. 124637. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.124637

25. Yang M., Li J., Wang S. Status and trends of enzyme cocktails for efficient and ecological production in the pulp and paper industry // Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 418. Art. no. 138196. DOI:10.1016/j.jclepro.2023.138196

26. Yi J., Chen Z., Xu D. Preparation of a coagulant of polysilicate aluminum ferric from foundry dust and its coagulation performance in treatment of swine wastewater // Journal of Cleaner Production. 2024. Vol. 434. Art. no. 140400. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140400

27. Zeng H., Tang H., Sun W. Deep dewatering of bauxite residue via the synergy of surfactant, coagulant, and flocculant: Effect of surfactants on dewatering and settling properties // Separation and Purification Technology. 2022. Vol. 302. Art. no. 122110. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.122110