Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

For citation: Dashkevich S. A., Gordeiko S. A., German N. A. The production of new modified rosin products and their application for the hydrophobization of paper and cardboard on resource-saving technologies // Transactions ofthe Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 15, No. 1. P. 130-136. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.020. Введение Модифицированные канифольные продукты (МКП), в отличие от синтетических, являются универсальными проклеивающими материалами [1-3], поскольку способны оказывать гидрофобизирующее действие на бумагу и картон, изготовленные не только из первичных волокнистых полуфабрикатов (различных видов целлюлозы), но и из вторичных (разнообразных марок макулатуры). Основным недостатком синтетических материалов [4], полученных на основе димеров алкилкетенов и представляющих собой эмульсии AKD различного состава (имеют торговые марки Flousize-200, Fennosize KD 225 YP, AKD KV 150 HP и др.), является их избирательность (проявляют эффективность только в целлюлозных суспензиях). Однако применение известных нейтральных МКП в технологии гидрофобизации бумаги и картона в кислой среде (рН 4,8-5,2) основано на протекании процесса проклейки волокнистых суспензий в режиме гомокоагуляции. Это приводит не только к вынужденному повышению расходов МКП и электролита в 1,5-3,0 раза, но и к необходимости дополнительного применения упрочняющих веществ. Предварительно проведённые нами исследования [1-3, 5] показали, что перспективным способом гидрофобизации бумаги и картона с использованием МКП по ресурсосберегающей технологии является способ, основанный на смещении процесса проклейки из традиционного режима гомокоагуляции в новый режим гетероадагуляции. Это можно обеспечить путём изменения структуры модифицированных смоляных кислот канифоли, с помощью снижения размеров проклеивающих комплексов от 4500-6000 до 180-200 нм и повышения их электрокинетического потенциала от +(5-10) до +(35-50) мВ. В этом случае достигается равномерность распределения мелкодисперсных положительно заряженных проклеивающих комплексов на поверхности волокон (целлюлозных — отрицательно заряженных; макулатурных — электронейтральных), уменьшается толщина гидрофобной плёнки и обеспечивается ее «непрерывность», улучшается гидрофобность бумаги и картона и максимально сохраняется их первоначальная прочность. Целью данной работы являлось разработка технологии получения новых видов МКП (нейтральных и высокосмоляных) и изучение их влияния на гидрофобность и прочность образцов бумаги и картона, проклеенных в кислой, нейтральной и слабощелочной средах. Результаты исследований Получение новых видов М К П (нейтральных и высокосмоляных) основано на последовательном осуществлении процессов этерификации, модифицирования, нейтрализации и стабилизации. Этерификация (процесс 1) обеспечивает получение новых видов модифицирующих веществ в виде моно- и диэфиров малеинового ангидрида (МА) (ТУ 6-09-26-88) и высших жирных спиртов (ВЖС) (Х 1 ) фракций С 10 - С 18 и С 12 - С 14 (Г оС т 13937-86) с общей рациональной формулой R ^ K Соотношение МА:ВЖС (Х 2 , мас. %) изменяли от 0,9:1,0 до 1,0:2,0, температуру (Х 3 , °С) увеличивали от 95 до 160 °С и продолжительность (Х 4 , мин) повышали от 90 до 140 мин. Моно- и диэфиры отличались физико-химическими свойствами (табл. 1), которые характеризовали кислотным (КЧ, мг КОН/г) и эфирным (ЭЧ, мг КОН/г) числами и плотностью (П, г/см3). Из табл. 1 видно, что получению моноэфиров и диэфиров способствуют факторы Х 1 -Х 4 . Модифицирование (процесс 2). Смоляные кислоты талловой канифоли (ГОСТ 14201-83), имеющие структурную формулу С 19 Н 29 СООН, модифицировали моно- и диэфирами. Структура и свойства полученных продуктов зависят от вида модифицирующего вещества и его содержания в реакционной смеси (Х 5 , мас. %), температуры (Х6, °С) и продолжительности реакции (Х 7 , мин). Процесс модифицирования проводили при повышении Х 5 от 6 до 25 мас. %, Х6 — от 180 до 205 °С и Х 7 — от 60 до 120 мин. В табл. 2 представлены свойства лучших образцов МКП. Полученные аддукты содержали две-три карбоксильные группы, в то время как аналоги ТМ и ЖМ — одну. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 130-136. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 130-136. © Дашкевич С. А., Гордейко С. А., Герман Н. А., 2024 131