Karboksymetyloceluloza (karboksymetyloceluloza, CMC) jest eterową pochodną naturalnej celulozy.Jest to biały lub lekko żółty proszek.Jest rozpuszczalnym w wodzie anionowym środkiem powierzchniowo czynnym.Jest bezwonny, bez smaku, nietoksyczny i ma doskonałą rozpuszczalność w wodzie., Lepkość, emulgowanie, dyfuzja, odporność na enzymy, stabilność i przyjazność dla środowiska, CMC jest szeroko stosowany w papiernictwie, tekstyliach, drukowaniu i farbiarstwie, ropie naftowej, rolnictwie ekologicznym i polach polimerowych.W przemyśle papierniczym CMC jest od wielu lat szeroko stosowany w środkach do zaklejania powierzchni i klejach powłokowych, ale nie został dobrze opracowany i zastosowany jako środek wzmacniający mokrą część papiernictwa.
Powierzchnia celulozy jest naładowana ujemnie, dlatego polielektrolity anionowe na ogół jej nie adsorbują.Jednakże badania wykazały, że CMC można przyczepić do powierzchni masy celulozowej bielącej bez chloru pierwiastkowego (ECF), co może zwiększyć wytrzymałość papieru;ponadto CMC jest również środkiem dyspergującym, który może poprawić dyspersję włókien w zawiesinie, zapewniając w ten sposób równomierność papieru.Poprawa stopnia zwiększa również wytrzymałość fizyczną papieru;ponadto grupa karboksylowa na CMC utworzy wiązanie wodorowe z grupą hydroksylową celulozy na włóknie, aby zwiększyć wytrzymałość papieru.Wytrzymałość wzmocnionego papieru jest powiązana ze stopniem i rozkładem adsorpcji CMC na powierzchni włókna, a wytrzymałość i rozkład adsorpcji CMC na powierzchni włókna ze stopniem podstawienia (DS) i stopniem polimeryzacji (DP). CMC;ładunek, stopień ubicia i pH włókna, siła jonowa ośrodka itp. będą miały wpływ na ilość adsorpcji CMC na powierzchni włókna, wpływając w ten sposób na wytrzymałość papieru.
W artykule skupiono się na wpływie procesu dodawania CMC na mokro i jego charakterystykach na zwiększenie wytrzymałości papieru, aby ocenić potencjał aplikacyjny CMC jako środka wzmacniającego mokrą część papiernictwa oraz zapewnić podstawę do zastosowania i syntezy CMC w części mokrej papiernictwa.
1. Przygotowanie roztworu CMC
Dokładnie odważ 5,0 g CMC (absolutnie suchego, przeliczonego na czysty CMC), powoli dodaj go do 600 ml (50°C) wody destylowanej, mieszając (500 obr/min), kontynuuj mieszanie (20 minut) aż roztwór będzie klarowny i odstaw do ostudzić do temperatury pokojowej, użyć kolby miarowej o pojemności 1 l do stałej objętości, aby przygotować wodny roztwór CMC o stężeniu 5,0 g/l i pozostawić w chłodnym miejscu w temperaturze pokojowej na 24 godziny do późniejszego użycia.
Biorąc pod uwagę rzeczywiste zastosowanie przemysłowe (neutralne wytwarzanie papieru) i efekt wzmocnienia CMC, gdy pH wynosi 7,5, wskaźnik rozciągania, wskaźnik rozrywania, wskaźnik rozdzierania i wytrzymałość na zginanie arkusza papieru wzrastają odpowiednio o 16,4 w stosunku do odpowiedniej wytrzymałości próbki kontrolnej próbka.%, 21,0%, 13,2% i 75%, z wyraźnym efektem wzmocnienia papieru.Wybierz pH 7,5 jako wartość pH dla kolejnego dodania CMC.
2. Wpływ dozowania CMC na poprawę jakości arkusza papieru
Dodać karboksymetylocelulozę NX-800AT, dawka wynosi 0,12%, 0,20%, 0,28%, 0,36%, 0,44% (dla absolutnej suchej masy).W tych samych innych warunkach jako próbkę kontrolną zastosowano ślepą próbę bez dodatku CMC.
Gdy zawartość CMC wynosi 0,12%, wyniki pokazują, że wskaźnik rozciągania, wskaźnik rozrywania, wskaźnik rozdzierania i wytrzymałość na zginanie arkusza papieru zwiększają się odpowiednio o 15,2%, 25,9%, 10,6% i 62,5% w porównaniu ze ślepą próbką.Można zauważyć, że biorąc pod uwagę rzeczywistość przemysłową, idealny efekt wzmocnienia można nadal uzyskać, wybierając niską dawkę CMC (0,12%).
3. Wpływ masy cząsteczkowej CMC na wzmocnienie arkusza papieru
W pewnych warunkach lepkość CMC stosunkowo odzwierciedla wielkość jego masy cząsteczkowej, to znaczy stopień polimeryzacji.Dodanie CMC do zawiesiny papieru powoduje, że lepkość CMC ma znaczący wpływ na efekt użytkowy.
Dodać odpowiednio 0,2% wyników testów karboksymetylocelulozy NX-50AT, NX-400AT, NX-800AT, lepkość wynosi 0, co oznacza ślepą próbkę.
Gdy lepkość CMC wynosi 400 ~ 600 mPa·s, dodatek CMC może uzyskać dobry efekt wzmacniający.
4. Wpływ stopnia podstawienia na wytrzymałość papieru wzmocnionego CMC
Stopień podstawienia CMC dodanego do części mokrej reguluje się w zakresie od 0,40 do 0,90.Im wyższy stopień podstawienia, tym lepsza równomierność i rozpuszczalność podstawienia oraz bardziej równomierne oddziaływanie z włóknem, ale ładunek ujemny również odpowiednio wzrasta, co będzie miało wpływ na kombinację CMC i włókna [11].Dodać odpowiednio 0,2% karboksymetylocelulozy NX-800 i NX-800AT o tej samej lepkości, wyniki pokazano na rysunku 4.
Wytrzymałość na rozerwanie, wytrzymałość na rozdarcie i wytrzymałość na zginanie zmniejszają się wraz ze wzrostem stopnia podstawienia CMC i osiągają maksimum, gdy stopień podstawienia wynosi 0,6, co zwiększa się odpowiednio o 21,0%, 13,2% i 75% w porównaniu ze ślepą próbką.Dla porównania, CMC o stopniu podstawienia 0,6 bardziej sprzyja zwiększeniu wytrzymałości papieru.
5. Wniosek
5.1 pH układu mokrej części zawiesiny ma istotny wpływ na wytrzymałość arkusza papieru wzmocnionego CMC.Gdy pH mieści się w zakresie od 6,5 do 8,5, dodatek CMC może wywierać dobry efekt wzmacniający, a wzmocnienie CMC jest odpowiednie do neutralnego wytwarzania papieru.
5.2 Ilość CMC ma ogromny wpływ na wzmocnienie papieru CMC.Wraz ze wzrostem zawartości CMC, wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na rozerwanie i wytrzymałość na rozdarcie arkusza papieru najpierw wzrosła, a następnie utrzymywała się na względnie stałym poziomie, podczas gdy wytrzymałość na zginanie wykazywała tendencję najpierw rosnącą, a następnie malejącą.Gdy dawka wynosi 0,12%, można uzyskać oczywisty efekt wzmocnienia papieru.
Istotny wpływ na działanie wzmacniające papieru ma również masa cząsteczkowa 5,3CMC.CMC o lepkości 400-600 mPa·s może osiągnąć dobre wzmocnienie blachy.
5.4 Stopień podstawienia CMC ma wpływ na wzmacniający efekt papieru.CMC o stopniu podstawienia 0,6 i 0,9 może oczywiście poprawić wytrzymałość papieru.Efekt wzmocnienia CMC o stopniu podstawienia 0,6 jest lepszy niż efekt CMC o stopniu podstawienia 0,9.
Czas publikacji: 28 stycznia 2023 r