کربوکسی متیل سلولز تقویت شده

کربوکسی متیل سلولز (Carboxy Methyl Cellulose، CMC) یک مشتق اتر از سلولز طبیعی است.این پودر سفید یا کمی زرد است.این یک سورفکتانت آنیونی محلول در آب است.بی بو، بی مزه، غیر سمی و حلالیت عالی در آب است.ویسکوزیته، امولسیون سازی، انتشار، مقاومت در برابر آنزیم، پایداری و سازگاری با محیط زیست، CMC به طور گسترده در کاغذسازی، نساجی، چاپ و رنگرزی، نفت، کشاورزی سبز و زمینه های پلیمری استفاده می شود.در صنعت کاغذ، CMC سال‌ها است که به طور گسترده در عوامل اندازه‌دهنده سطح و چسب‌های پوششی استفاده می‌شود، اما به‌خوبی توسعه نیافته و به‌عنوان یک عامل تقویت‌کننده انتهای مرطوب کاغذسازی استفاده نشده است.

سطح سلولز دارای بار منفی است، بنابراین پلی الکترولیت های آنیونی معمولاً آن را جذب نمی کنند.با این حال، مطالعات نشان داده است که CMC را می توان به سطح خمیر سفید کننده بدون کلر عنصری (ECF) متصل کرد، که می تواند استحکام کاغذ را افزایش دهد.علاوه بر این، CMC همچنین یک پخش کننده است که می تواند پراکندگی الیاف را در سوسپانسیون بهبود بخشد و در نتیجه کاغذ را یکنواخت کند.بهبود درجه همچنین قدرت فیزیکی کاغذ را افزایش می دهد.علاوه بر این، گروه کربوکسیل روی CMC یک پیوند هیدروژنی با گروه هیدروکسیل سلولز روی فیبر تشکیل می دهد تا استحکام کاغذ را افزایش دهد.استحکام کاغذ تقویت شده به درجه و توزیع جذب CMC بر روی سطح الیاف و استحکام و توزیع جذب CMC روی سطح الیاف مربوط به درجه جانشینی (DS) و درجه پلیمریزاسیون (DP) است. از CMC;بار، درجه ضربه، و pH فیبر، قدرت یونی محیط و غیره همگی بر میزان جذب CMC روی سطح فیبر تأثیر می‌گذارند، بنابراین بر استحکام کاغذ تأثیر می‌گذارند.

این مقاله بر تاثیر فرآیند افزودن انتهای مرطوب CMC و ویژگی‌های آن بر افزایش استحکام کاغذ تمرکز می‌کند تا پتانسیل کاربرد CMC را به عنوان یک عامل تقویت‌کننده انتهای مرطوب کاغذسازی ارزیابی کند و مبنایی را برای کاربرد و سنتز CMC ارائه دهد. در پایان مرطوب کاغذسازی

1. تهیه محلول CMC

5.0 گرم از CMC را به طور دقیق وزن کنید (کاملا خشک، تبدیل به CMC خالص)، به آرامی آن را به 600 میلی لیتر (50 درجه سانتیگراد) آب مقطر زیر هم زدن (500r/min) اضافه کنید، به هم زدن ادامه دهید (20 دقیقه) تا محلول شفاف شود، و اجازه دهید تا محلول شفاف شود. تا دمای اتاق خنک شود، از یک فلاسک حجمی 1 لیتری تا حجم ثابت استفاده کنید تا محلول آبی CMC با غلظت 5.0 گرم در لیتر تهیه کنید و بگذارید 24 ساعت در جای خنک در دمای اتاق بماند تا بعد استفاده شود.

با در نظر گرفتن کاربرد واقعی صنعتی (کاغذسازی خنثی) و اثر افزایش CMC، زمانی که PH 7.5 باشد، شاخص کشش، شاخص ترکیدگی، شاخص پارگی و استقامت تاشو ورق کاغذ به ترتیب 16.4 نسبت به استحکام مربوط به کنترل خالی افزایش می یابد. نمونه.٪، 21.0٪، 13.2٪ و 75٪، با اثر افزایش واضح کاغذ.pH 7.5 را به عنوان مقدار pH برای افزودن CMC بعدی انتخاب کنید.

2. اثر دوز CMC بر افزایش ورق کاغذ

NX-800AT کربوکسی متیل سلولز را اضافه کنید، دوز 0.12٪، 0.20٪، 0.28٪، 0.36٪، 0.44٪ (برای خمیر خشک مطلق) است.تحت شرایط مشابه، از قسمت خالی بدون افزودن CMC به عنوان نمونه کنترل استفاده شد.

هنگامی که محتوای CMC 0.12٪ باشد، نتایج نشان می دهد که شاخص کشش، شاخص ترکیدگی، شاخص پارگی و استحکام تاشوی ورق کاغذ به ترتیب 15.2، 25.9، 10.6 و 62.5 درصد در مقایسه با نمونه خالی افزایش یافته است.مشاهده می‌شود که با در نظر گرفتن واقعیت صنعتی، اثر افزایش ایده‌آل همچنان با انتخاب دوز پایین CMC (0.12%) قابل دستیابی است.

3. تأثیر وزن مولکولی CMC بر تقویت ورق کاغذ

تحت شرایط خاص، ویسکوزیته CMC به طور نسبی نشان دهنده اندازه وزن مولکولی آن، یعنی درجه پلیمریزاسیون است.با افزودن CMC به سوسپانسیون موجودی کاغذ، ویسکوزیته CMC تأثیر قابل توجهی بر اثر استفاده دارد.

نتایج تست کربوکسی متیل سلولز NX-50AT، NX-400AT، NX-800AT را به ترتیب 0.2% اضافه کنید، ویسکوزیته 0 به معنای نمونه خالی است.

هنگامی که ویسکوزیته CMC 400 ~ 600 mPa•s باشد، افزودن CMC می تواند به یک اثر تقویت کننده خوب دست یابد.

4. تأثیر درجه جایگزینی بر استحکام کاغذ تقویت شده با CMC

درجه جایگزینی CMC اضافه شده به انتهای مرطوب بین 0.40 و 0.90 کنترل می شود.هرچه درجه جانشینی بالاتر باشد، یکنواختی و حلالیت جانشینی بهتر است و برهمکنش با فیبر یکنواخت تر است، اما بار منفی نیز بر همین اساس افزایش می یابد که ترکیب بین CMC و فیبر را تحت تأثیر قرار می دهد [11].0.2% کربوکسی متیل سلولز NX-800 و NX-800AT را به ترتیب با ویسکوزیته یکسان اضافه کنید، نتایج در شکل 4 نشان داده شده است.

استحکام ترکیدگی، قدرت پارگی و استحکام تاشو همگی با افزایش درجه جایگزینی CMC کاهش می‌یابد و زمانی که درجه جایگزینی 0.6 باشد به حداکثر می‌رسد که به ترتیب 21.0، 13.2 و 75 درصد در مقایسه با نمونه خالی افزایش می‌یابد.در مقایسه، CMC با درجه جایگزینی 0.6 برای افزایش استحکام کاغذ مفیدتر است.

5 نتیجه گیری

5.1 pH سیستم انتهای مرطوب دوغاب تأثیر مهمی بر استحکام ورق کاغذ تقویت شده با CMC دارد.هنگامی که PH در محدوده 6.5 تا 8.5 باشد، افزودن CMC می تواند اثر تقویت کننده خوبی داشته باشد و تقویت کننده CMC برای کاغذ سازی خنثی مناسب است.

5.2 مقدار CMC تأثیر زیادی در تقویت کاغذ CMC دارد.با افزایش محتوای CMC، استحکام کششی، مقاومت در برابر ترکیدگی و مقاومت پارگی ورق کاغذ ابتدا افزایش یافته و سپس تمایل به ثبات نسبی داشت، در حالی که استقامت تاشو ابتدا روند افزایشی و سپس کاهشی را نشان داد.هنگامی که دوز 0.12٪ باشد، می توان اثر تقویت کاغذ واضح را به دست آورد.

وزن مولکولی 5.3CMC نیز تاثیر قابل توجهی بر اثر تقویتی کاغذ دارد.CMC با ویسکوزیته 400-600mPa·s می تواند به استحکام ورق خوبی دست یابد.

5.4 درجه جایگزینی CMC بر اثر تقویتی کاغذ تأثیر دارد.CMC با درجه جایگزینی 0.6 و 0.9 به وضوح می تواند عملکرد مقاومت کاغذ را بهبود بخشد.اثر افزایشی CMC با درجه جایگزینی 0.6 بهتر از CMC با درجه جایگزینی 0.9 است.