Применение винил- и винилиден-хлоридных латексов при изготовлении асбестового картона

Г.И. Мальцев, Ю.Л. Юрьев

Скачать

№ 1 (53)

Деревопереработка. Химические технологии

Сведения об авторах: 

Мальцев Геннадий Иванович – доктор техн. наук, проф. кафедры «Химическая технология древесины, биотехнология и наноматериалы», ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», ул. Сибирский тракт, 37, г. Екатеринбург, Российская Федерация, 620100, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0750-0070, e-mail: maltsewg@yandex.ru.
Юрьев Юрий Леонидович – доктор техн. наук, зав. кафедрой «Химическая технология древесины, биотехнология и наноматериалы», ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», ул. Сибирский тракт, 37, г. Екатеринбург, Российская Федерация, 620100, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1187-7401, e-mail: charekat@mail.ru.

Аннотация: 

Необходимость создания недорогого бумагоподобного материала на основе минеральных волокон обусловлена защитой теплоизоляции трубопроводов. Использованные материалы: минеральные волокна ‒ асбест сорта М-4-20; связующее ‒ винил- и винилиден-хлоридные латексы ВХВД-65, ДВХБ-70; коагулянт ‒ сульфат алюминия. Применяемый метод: изготовление в листоотливном аппарате «TAPPI» образцов асбестового картона из волокнистой композиции , мас. ч.: 100 асбестовое волокно; 5‒60 латекс; 3‒10 коагулянт. Для каждого состава волокнистой композиции отливали 10 образцов для испытания. Свойства материала характеризуют физико-механические показатели: разрывная длина (L, м); сопротивление раздиранию (Е, мН) и продавливанию (Ро, кПа); впитываемость при одностороннем смачивании (G, г/м2) и капиллярная (B, мм); степень проклейки (С, с/мм). Результаты: прочность отливок зависит от природы, содержания связующего и коагулянта: для латексов ДВХБ-70/ ВХВД-65 ‒ Lmax = (504–662)/(384–417) с уровнем значимости α = 0,05 в композиции, мас.ч.: 5‒20 латекс; 3–6 коагулянт; Lmin = 206/(132‒168) с α = 0,05 в композиции, мас.ч.: 25‒60 латекс; 7–10 коагулянт; Ро(max) = (14–15)/20 кПа с α = 0,05 при содержании 10/(10–20) мас.ч. латекса. Образцы с ВХВД-65 гидрофильные: Gmax / Bmax = (2–3)/(4–5) с α = 0,05. При увеличении содержания ДВХБ-70 значения G уменьшаются с 1–3 до нуля с α = 0,05; B ≈ 0 при любом содержании ДВХБ-70. Результаты означают: в теории ‒ физико-механические свойства асбестового картона определяются пленкообразующими свойствами связующих ‒ синтетических латексов; на практике ‒ определены составы волокнистых суспензий для получения защитного материала с высокими потребительскими свойствами. Заключение: ключевым преимуществом для читателей является практическое подтверждение возможности создания новых композиционных материалов с ингредиентами различной природы ‒ минеральной и органической. Нерешенным остается ассортимент латексов с другими мономерами, пригодными для получения асбестового картона.

Ключевые слова: 

латекс, асбестовый картон, разрывная длина, сопротивление раздиранию, сопротивление продавливанию, впитываемость при одностороннем смачивании и капиллярная, степень проклейки

Для цитирования: 

Мальцев, Г. И. Применение винил- и винилиден-хлоридных латексов при изготовлении асбестового картона / Г. И. Мальцев, Ю. Л. Юрьев // Лесотехнический журнал. – 2024. – Т. 14. – № 1 (53). – С. 151–169. – Библиогр.: с. 163–169 (44 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.1/9.

Литература: 

1. Вьюнков С. Н. Влияние карбамида на отверждение карбамидофомальдегидных смол. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019; 226: 155–161. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.226.155-161. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37233749.
2. Вьюнков С. Н., Васильев В. В. Модификация отвердителя карбамидоформальдегидных смол с низким мольным соотношением формальдегида к карбамиду. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023; 243: 284–296. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.243.284-296. Режим доступа https://www.elibrary.ru/item.asp?id=53976464.
3. Федотов А. А., Вахнина Т. Н., Титунин А. А., Свиридов А. В. Исследование влияния стабилизаторов на свойства карбамидоформальдегидного связующего и фанеры ФК. Лесотехнический журнал. 2020; 10 (1): 136–144. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/14. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42853667.
4. Леонович А. А., Свиридов Е. А., Глазунова М. Г. Поисковые исследования в создании моноструктурных древесноволокнистых плит пониженной горючести. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020; 232: 233–243. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.232.233-243. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44256696.
5. Вахнина Т. Н., Федотов А. А., Титунин А. А., Сусоева И. В. Влияние модификаторов на время отверждения фенолоформальдегидного связующего для прессования фанеры при низкотемпературном режиме. Лесотехнический журнал. 2019; 9(4) (36): 99–108. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.4/11. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41748527.
6. Федотов А. А., Вахнина Т. Н., Котиков С. А. Повышение прочностных показателей фанеры ФСФ путем использования модифицирующих добавок к связующему. Лесотехнический журнал. 2020; 10(1) (37): 124–135. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/13. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42853666.
7. Федотов А. А., Вахнина Т. Н., Котиков С. А. Влияние факторов процесса производства на показатели фанеры на модифицированном фенолоформальдегидном связующем. Лесотехнический журнал. 2021; 11(1) (41): 88–100. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2021.1/8. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44938468.
8. Никулина Н. С., Дмитренков А. И., Томина Е. В., Никулин С. С., Жужукин К. В. Разработка модифицирующих составов древесины на основе побочных продуктов производства полибутадиена и метилметакрилата. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023; 245: 318–330. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.245.318-330. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54768963.
9. Дмитренков А. И., Никулин С. С., Никулина Н. С., Боровской А. М., Недзельская Е. А. Исследование процесса пропитки древесины березы отработанным растительным маслом. Лесотехнический журнал. 2020; 10 (2) (38): 161–168. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.2/16. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp? id=43171823.
10. Томина Е. В., Дмитренков А. И., Жужукин К. В., Ходосова Н. А., Мозговой Н. В. Повышение водостойкости древесины пропиточным составом на основе растительного масла с диоксидом кремния. Лесотехнический журнал. 2022; 12(2) (46): 68–79. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.2/6. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 49049979.
11. Артёмов А. В., Вураско А. В., Ершова А. С., Бурындин В. Г. Влияние содержания гидролизного лигнина на показатели отделочного материала на основе пластика без связующего. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023; 245: 293–307. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.245.293-307. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54768961.
12. Лоренцсон А. В., Геворкянц Т. Д., Морева Ю. Л., Чернобережский Ю. М. Температурная зависимость коагуляционного действия Al2(SO4)3 на водную дисперсию сульфатного лигнина. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023.; 245: 308–317. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.245.308-317. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 54768962.
13. Дягилева А. Б., Смирнова А. И. Сравнительное исследование термостабильности древесины, обработанной золь-гель композицией на основе лигнина. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022; 239: 236–247. DOI: 10.21266/2079-4304.2022.239.236-247. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49178598.
14. Бельчинская Л. И., Жужукин К. В., Новикова Л. А. Влияние ультразвукового диспергирования пропиточного состава древесины на её гидрофобизацию. Лесотехнический журнал. 2019; 9(2) (34): 126–136. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/14. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38472864.
15. Дубовый В. К., Криницин Н. А. Влияние содержания и вида связующего на прочность бумаги из стеклянных волокон. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020; 232: 244–251. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.232.244-251. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44256697.
16. Дубовый В. К., Суслов Г. А. Исследование прочности сорбционных композиционных материалов на основе микротонких стеклянных волокон. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020; 233: 221–227. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.233.221-227. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp? id=44489959.
17. 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; 222. 119848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119848.
18. 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; 3. 100024. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.scenv.2023.100024.
19. Steephen A., Preethi V., Annenewmy B. Solar photocatalytic hydrogen production from pulp and paper wastewater. International Journal of Hydrogen Energy. 2024; 52(A):1393‒1404. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.ijhydene.2023.03.381.
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; 209. 117992. DOI: https://doi. org/10.1016/j.indcrop.2023.117992.
21. 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; 418. 138196. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2023;138196.
22. 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; 34. 104976. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022. 104976.
23. Taylor N.M., Pilkington G.A., Snow T., Dowding P.J. Surface forces and friction between Langmuir-Blodgett polymer layers in a nonpolar solvent. Journal of Colloid and Interface Science. 2024; 653(В):1432‒1443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.09.146.
24. 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; 19(5): 2389‒2395. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.08.041.
25. Fitzgerald S.M. Resolving asbestos and ultrafine particulate definitions with carcinogenicity. Lung Cancer. 2024; 189. 107478. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lungcan.2024.107478.
26. Obmiński A. Asbestos in building and its destruction. Construction and Building Materials. 2020; 249. 118685. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118685
27. 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; 8. 100488. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100488.
28. Avataneo C., Petriglieri J.R., Capella S. Chrysotile asbestos migration in air from contaminated water: An experimental simulation. Journal of Hazardous Materials. 2022; 424(С). 127528. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127528.
29. 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; 283. 124637. DOI: https://doi.org/10. 1016/j.jclepro.2020.124637.
30. 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; 404. 133222. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133222.
31. 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; 352. 129055. DOI: https://doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2022.129055.
32. 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; 56. 104344. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.104344.
33. 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; 434. 140400. DOI: https://doi.org/10. 1016/j.jclepro.2023.140400.
34. 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. 302. 122110. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022;122110.
35. 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 poly-aluminum-ferric-sulfate coagulant. Journal of Cleaner Production. 2020; 257. 120399. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120399.
36. Karyab H., Ghasemi M., Ghotbinia F. Efficiency of chitosan nanoparticle with polyaluminum chloride in dye removal from aqueous solutions: Optimization through response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD). International Journal of Biological Macromolecules. 2023; 249. 125977. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125977.
37. Milbrandt A., Zuboy J., Coney K. Paper and cardboard waste in the United States: Geographic, market, and energy assessment. Waste Management Bulletin. 2024; 2(1): 21‒28. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wmb.2023.12.002.
38. Kuffel A., Daeid N.N., Gray A. Comparison of swabbing and cutting-out DNA collection methods from cotton, paper, and cardboard surfaces. Forensic Science International: Synergy. 2024; 8. 100453. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fsisyn.2023.100453.
39. Mazaherifar M.H., Coşereanu C., Timar C.M. Physical and mechanical properties of foam-type panels manufactured from recycled cardboard. Construction and Building Materials. 2024; 411. 134685 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134685.
40. Mahdi S., Xie T., Venkatesan S. , Gravina R.J. Mechanical characterisation and small-scale life-cycle assessment of polypropylene macro-fibre blended recycled cardboard concrete. Construction and Building Materials. 2023; 409. 133902. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133902
41. Strozzi M., Smirnov V.V., Pellicano F. Nonlocal anisotropic elastic shell model for vibrations of double-walled carbon nanotubes under nonlinear van der Waals interaction forces. International Journal of Non-Linear Mechanics. 2022; 146. 104172. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2022.104172
42. Chen K., Wu J., Yarin A.L. Electrospun membranes filtering 100 nm particles from air flow by means of the van der Waals and Coulomb forces. Journal of Membrane Science. 2022; 644.120138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.120138.
43. Zhang J., Wang C., Zhao H. Dynamic surfaces of latex films and their antifouling applications. Journal of Colloid and Interface Science. 2024; 654(В):1281‒1292. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.10.138.
44. Криницин Н. А., Дубовый В. К., Полякова К. В., Ковернинский И. Н. Исследование влияния вида связующего на свойства фильтровальных стекловолокнистых бумаг для очистки воздуха. Изв. вузов. Лесн. журн. 2022; 2: 178–192. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-178-192. Код доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 48211760.