RU2355842C1 - Method for production of modified paper - Google Patents
Method for production of modified paper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355842C1 RU2355842C1 RU2007149531/04A RU2007149531A RU2355842C1 RU 2355842 C1 RU2355842 C1 RU 2355842C1 RU 2007149531/04 A RU2007149531/04 A RU 2007149531/04A RU 2007149531 A RU2007149531 A RU 2007149531A RU 2355842 C1 RU2355842 C1 RU 2355842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aqueous solution
- paper
- chitosan
- mixture
- heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерной промышленности, к способу получения модифицированной бумаги с повышенными огне- и теплозащитными свойствами, которая может найти применение в строительстве, самолето-, судо- и автомобилестроении.The invention relates to the polymer industry, to a method for producing modified paper with enhanced fire and heat-shielding properties, which may find application in construction, aircraft, shipbuilding and automotive.
Известен способ получения огнестойких целлюлозных материалов путем обработки 25-40% раствором смеси диалкилфосфита с диизоцианатом, взятых в эквимолекулярном соотношении в присутствии триэтиламина при 100-200°С. При обработке целлюлозы предлагаемым способом происходит присоединение к целлюлозе диалкилфосфита через диизоцианат, в результате чего полученный материал приобретает огнестойкость [Авторское свидетельство СССР №473722, МПК С08В 15/00; опубл. 14.06.75].A known method for producing fire-resistant cellulosic materials by treating with a 25-40% solution of a mixture of dialkylphosphite with diisocyanate taken in an equimolecular ratio in the presence of triethylamine at 100-200 ° C. When processing cellulose with the proposed method, dialkyl phosphite is added to cellulose through diisocyanate, as a result of which the resulting material acquires fire resistance [USSR Author's Certificate No. 473722, IPC С08В 15/00; publ. 06/14/75].
Однако данный способ является трудоемким, требует достаточно высокого интервала температур и не обеспечивает сохранения прочностных характеристик целлюлозных материалов.However, this method is time-consuming, requires a sufficiently high temperature range and does not ensure the preservation of the strength characteristics of cellulosic materials.
Известен способ получения модифицированных целлюлозных материалов посредством обработки их фосфорной кислотой в присутствии мочевины и термофиксации при 140-160°C с дополнительной обработкой расплавом борной кислоты и термической обработкой при 600-700°С [Авторское свидетельство СССР №371793, МПК С08В 15/00; опубл. 15.04.78].A known method for producing modified cellulosic materials by treating them with phosphoric acid in the presence of urea and heat setting at 140-160 ° C with additional treatment with a melt of boric acid and heat treatment at 600-700 ° C [USSR Author's Certificate No. 371793, IPC С08В 15/00; publ. 04/15/78].
Недостатками данного способа являются многостадийность процесса, необходимость использования сложного аппаратурного оформления и высоких температур.The disadvantages of this method are the multi-stage process, the need for complex hardware design and high temperatures.
Наиболее близким является способ получения модифицированной бумаги и хлопчатобумажной ткани путем обработки фосфорсодержащими и борсодержащими соединениями, при этом бумагу и ткань обрабатывают 2,5-10%-ным водным раствором поливинилового спирта в течение 30-40 мин и сушат при комнатной температуре с последующей обработкой в течение 1-2 мин 5-15%-ным раствором бората метилсульфита и сушкой при комнатной температуре [Патент 2254341, МКП С08В 15/05; опубл. 20.06.05].The closest is the method of obtaining modified paper and cotton fabric by treatment with phosphorus and boron compounds, while the paper and fabric are treated with 2.5-10% aqueous solution of polyvinyl alcohol for 30-40 minutes and dried at room temperature, followed by treatment in for 1-2 minutes with a 5-15% solution of methyl sulfate borate and drying at room temperature [Patent 2254341, MKP С08В 15/05; publ. 06/20/05].
Недостатками данного способа являются длительность процесса обработки материалов, недостаточная огнестойкость и термостойкость материалов.The disadvantages of this method are the duration of the processing of materials, insufficient fire resistance and heat resistance of materials.
Задача - разработка способа модификации бумаги, позволяющего получать ее с повышенными огне- и теплозащитными свойствами.The task is to develop a method for modifying paper, which allows it to be obtained with enhanced fire and heat-shielding properties.
Техническим результатом является получение модифицированной бумаги, обладающей повышенными огне- и теплозащитными свойствами, стойкостью к термоокислительной деструкции.The technical result is to obtain a modified paper with enhanced fire and heat-shielding properties, resistance to thermal oxidative degradation.
Поставленный технический результат достигается в способе получения модифицированной бумаги путем обработки ее водным раствором, включающим поливиниловый спирт, с последующей обработкой 15-20%-ным водным раствором борат метилфосфита и сушкой, при этом бумагу обрабатывают смесью 5-7%-ного водного раствора поливинилового спирта с 5-7%-ным водным раствором хитозана при их массовом соотношении 1:1 в течение 10-15 мин.The technical result achieved is achieved in a method for producing modified paper by treating it with an aqueous solution including polyvinyl alcohol, followed by treatment with a 15-20% aqueous solution of methyl phosphate borate and drying, while the paper is treated with a mixture of 5-7% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a 5-7% aqueous solution of chitosan at a mass ratio of 1: 1 for 10-15 minutes.
Борат метилфосфита известен ранее как ингибитор горения (Патент 2278874). Используют хитозан - ТУ 6-09-05-397-75.Methyl phosphite borate is previously known as a combustion inhibitor (Patent 2278874). Use chitosan - TU 6-09-05-397-75.
Наличие в составе модификатора атомов фосфора и бора, являющихся ингибиторами процессов горения и окисления, позволяет повысить огнезащитные свойства бумаги, увеличить ее стойкость к термоокислительной деструкции. Кроме того, использование в качестве модификатора водного раствора борат метилфосфита позволяет избежать многостадийности или последующей обработки модифицируемой бумаги.The presence of phosphorus and boron atoms in the modifier, which are inhibitors of the combustion and oxidation processes, makes it possible to increase the fire-retardant properties of paper and increase its resistance to thermal oxidative degradation. In addition, the use of methyl phosphite borate as an aqueous solution modifier avoids the multi-stage process or subsequent processing of modified paper.
Использование смеси водного раствора поливинилового спирта (ПВС) с водным раствором хитозана обеспечивает образование активной «поверхности», которая в дальнейшем взаимодействует с -ОН-группами борат метилфосфита, и позволяет получать прочную бумагу с огне- и теплозащитными свойствами. Наличие связанной воды в структуре данной смеси приводит к увеличению количества межмолекулярных водородных связей и обеспечивает прочность пленок при повышенных температурах.The use of a mixture of an aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) with an aqueous solution of chitosan provides the formation of an active “surface”, which subsequently interacts with the -OH groups of methylphosphite borates, and allows one to obtain durable paper with fire and heat-shielding properties. The presence of bound water in the structure of this mixture leads to an increase in the number of intermolecular hydrogen bonds and provides film strength at elevated temperatures.
Использование 5-7%-ного водного раствора хитозана придает бумаге повышенную прочность при повышенных температурах за счет полициклической структуры хитозана и высокого содержания в нем функциональных групп (-NH2, -ОН, -СН2ОН) и атомов азота и обеспечивает формирование устойчивой структуры бумаги. При концентрации водного раствора хитозана менее 5% замедляется процесс модификации, при концентрации выше 7% получается очень вязкая реакционная смесь, возникает сложность получения однородного гомогенного продукта.The use of a 5-7% aqueous solution of chitosan gives the paper increased strength at elevated temperatures due to the polycyclic structure of chitosan and its high content of functional groups (-NH 2 , -OH, -CH 2 OH) and nitrogen atoms and ensures the formation of a stable structure paper. At a concentration of an aqueous solution of chitosan of less than 5%, the modification process slows down, at a concentration above 7% a very viscous reaction mixture is obtained, and it becomes difficult to obtain a homogeneous homogeneous product.
Использование в смеси 5-7%-ного водного раствора ПВС благоприятно сказывается на процессе модификации бумаги. При увеличении концентрации водного раствора ПВС выше 7% получается сильно вязкая реакционная смесь, а при уменьшении концентрации ниже 5% не образуется однородной водной смеси с хитозаном.The use of a 5-7% aqueous solution of PVA in a mixture favorably affects the paper modification process. With an increase in the concentration of an aqueous PVA solution above 7%, a highly viscous reaction mixture is obtained, and with a decrease in concentration below 5%, a homogeneous aqueous mixture with chitosan is not formed.
Заявляемое массовое соотношение смеси 1:1 обеспечивает необходимое количество реакционно-способных групп хитозана и гидроксильных групп ПВС для связывания с функционально-активными группами бумаги (-ОН, -СН2ОН).The inventive mass ratio of the mixture 1: 1 provides the necessary number of reactive groups of chitosan and hydroxyl groups of PVA for binding to functionally active groups of paper (-OH, -CH 2 OH).
Обработка бумаги смесью водного раствора ПВС с водным раствором хитозана в течение 10-15 мин наиболее оптимальна, в течение этого времени образцы пропитываются полностью. Увеличение времени обработки нецелесообразно и, кроме того, приводит к ухудшению их физико-механических показателей, а уменьшение времени обработки не приводит к полной пропитке бумаги.Processing paper with a mixture of an aqueous solution of PVA with an aqueous solution of chitosan for 10-15 minutes is most optimal, during which time the samples are completely saturated. An increase in processing time is impractical and, in addition, leads to a deterioration in their physical and mechanical properties, and a decrease in processing time does not lead to a complete impregnation of paper.
Использование 15-20%-ного водного раствора борат метилфосфита позволяет придавать эффект огнезащиты за счет химического взаимодействия функциональных групп (-ОН, -О-В(ОН)-, -О-Р(ОН)-О-), при этом образуется устойчивая структура бумаги с плотной упаковкой и наличием в ее структуре взаимопроникающих сеток.The use of a 15-20% aqueous solution of methylphosphite borate makes it possible to impart a fire protection effect due to the chemical interaction of functional groups (-OH, -O-B (OH) -, -O-P (OH) -O-), and a stable the structure of paper with tight packaging and the presence in its structure of interpenetrating nets.
Необходимо отметить, что данный способ модификации не продолжителен по времени, не требует высоких температур и сложного аппаратурного оформления.It should be noted that this modification method is not time-consuming, does not require high temperatures and complex hardware design.
Модификацию бумаги проводят следующим образом.Modification of paper is carried out as follows.
Навески хитозана и ПВС по отдельности смешивают с водой и оставляют набухать и растворяться на 60 мин при температуре 20-25°С. Поученные растворы тщательно перемешивают на магнитной мешалке в течение 10-15 мин при температуре 20-25°С.Samples of chitosan and PVA are separately mixed with water and left to swell and dissolve for 60 minutes at a temperature of 20-25 ° C. The obtained solutions are thoroughly mixed on a magnetic stirrer for 10-15 minutes at a temperature of 20-25 ° C.
Исходные образцы бумаги обрабатывают полученной смесью в течение 10-15 мин и сушат при температуре 20-25°С до полного высыхания.The initial paper samples are treated with the resulting mixture for 10-15 minutes and dried at a temperature of 20-25 ° C until completely dry.
Навеску борат метилфосфита растворяют в воде в течение 10 мин при температуре 20-25°С. Далее уже пропитанные и высушенные образцы обрабатывают водным раствором борат метилфосфита в течение 2-3 мин и сушат в вакууме до постоянного веса.A portion of methylphosphite borate is dissolved in water for 10 min at a temperature of 20-25 ° C. Next, the already impregnated and dried samples are treated with an aqueous solution of methyl phosphite borate for 2-3 minutes and dried in vacuum to constant weight.
Пример 1. Образцы бумаги (полоски шириной 1 см и длиной 10 см) помещают на 10-15 мин в смесь 5%-ного водного раствора ПВС с 5%-ным водным раствором хитозана при их массовом соотношении 1:1, после чего пропитанные образцы подвергают сушке при температуре 20-25°С до полного высыхания. Далее высушенные образцы помещают в 15%-ный водный раствор борат метилфосфита с выдержкой 2-3 мин и дальнейшей сушкой в вакууме.Example 1. Paper samples (strips 1 cm wide and 10 cm long) are placed for 10-15 minutes in a mixture of a 5% aqueous solution of PVA with a 5% aqueous solution of chitosan at a mass ratio of 1: 1, after which the impregnated samples subjected to drying at a temperature of 20-25 ° C until dry. Next, the dried samples are placed in a 15% aqueous solution of methylphosphite borate with an exposure of 2-3 minutes and further drying in vacuum.
Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1.Examples 2-6 are carried out analogously to example 1.
Полученные образцы подвергались исследованию на стойкость к горению (ГОСТ 21793-76), прочность при повышенной температуре (100°С), изменение массы при термоокислительной деструкции. Полученные результаты приведены в таблице.The obtained samples were tested for resistance to burning (GOST 21793-76), strength at elevated temperature (100 ° C), mass change during thermal oxidative degradation. The results are shown in the table.
Изменение массы образцов при термоокислительной деструкции определяли методом дифференциально-термического анализа [Методы исследования структуры и свойств полимеров /И.Ю.Аверко-Антонович, Р.Т.Бикмуллин; КГТУ. Казань, 2002. - 604 с.]The change in the mass of the samples during thermo-oxidative degradation was determined by differential thermal analysis [Methods for studying the structure and properties of polymers / I.Yu. Averko-Antonovich, RT Bikmullin; KSTU. Kazan, 2002. - 604 p.]
Прочность образцов при повышенной температуре определяли по методике, описанной в книге [Практикум по химии и физике полимеров: Учеб. изд. /Под ред. В.Ф.Куренкова. - М.: Химия, 1990. - 304 с.].The strength of the samples at elevated temperatures was determined by the method described in the book [Workshop on the chemistry and physics of polymers: Textbook. ed. / Ed. V.F. Kurenkova. - M.: Chemistry, 1990. - 304 p.].
Из таблицы видно, что модифицированная бумага обладает повышенными огне- и теплозащитными свойствами. Образцы, обработанные смесью 5-7%-ного водного раствора ПВС с 5-7%-ным водным раствором хитозана и 15-20%-ным водным раствором борат метилфосфита, не воспламеняются. Кроме того, данный способ модификации улучшает стойкость бумаги к термоокислительной деструкции за счет стабилизирующего действия атомов азота, фосфора и бора.The table shows that the modified paper has increased fire and heat-shielding properties. Samples treated with a mixture of a 5-7% aqueous solution of PVA with a 5-7% aqueous solution of chitosan and a 15-20% aqueous solution of methylphosphate borate do not ignite. In addition, this modification method improves the resistance of paper to thermal oxidative degradation due to the stabilizing effect of nitrogen, phosphorus and boron atoms.
Таким образом, использование данного способа модификации позволяет получать модифицированную бумагу с повышенными огне- и теплозащитными свойствами; при этом процесс модификации не продолжителен по времени, не требует сложного аппаратурного оформления и высоких температур.Thus, the use of this modification method allows to obtain modified paper with enhanced fire and heat-shielding properties; however, the modification process is not time-consuming, does not require complex hardware design and high temperatures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007149531/04A RU2355842C1 (en) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Method for production of modified paper |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007149531/04A RU2355842C1 (en) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Method for production of modified paper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2355842C1 true RU2355842C1 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007149531/04A RU2355842C1 (en) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Method for production of modified paper |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2355842C1 (en) |
-
2007
- 2007-12-27 RU RU2007149531/04A patent/RU2355842C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МУХИНА В.Р. и др. Свойства растворов и пленок смесей хитозана с поливиниловым спиртом. Высокомолекулярные соединения. Серия А, том 43, № 10, 2001, c.l797-1804. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rosace et al. | Thermal and flame retardant behaviour of cotton fabrics treated with a novel nitrogen-containing carboxyl-functionalized organophosphorus system | |
| Ren et al. | UV-induced surface grafting polymerization for preparing phosphorus-containing flame retardant polyacrylonitrile fabric | |
| CN114182527B (en) | Preparation method of durable flame-retardant finishing liquid and bio-based phytic acid durable flame-retardant cotton fabric | |
| Molaba et al. | Aging studies on flame retardant treated lignocellulosic fibers | |
| Ren et al. | Durable flame retardant polyacrylonitrile fabric via UV-induced grafting polymerization and surface chemical modification | |
| Grancaric et al. | Synergistic effects occurring between water glasses and urea/ammonium dihydrogen phosphate pair for enhancing the flame retardancy of cotton | |
| Ling et al. | A novel, eco-friendly and durable flame-retardant cotton-based hyperbranched polyester derivative | |
| US20140137341A1 (en) | Multi-use functional cotton, and method for manufacturing same | |
| Vishwakarma et al. | Egg white protein-hypophosphorous acid-based fire retardant single bilayer coating assembly for cotton fabrics | |
| WO2013135890A1 (en) | Flame retardants comprising polysaccharide derivatives containing nitrogen and phosphorus and use thereof to improve the flame-retardant properties of wood and wood composite materials | |
| Younis et al. | Novel fire-retardant bagasse papers using talc/cyclodiphosphazane and nanocellulose as packaging materials | |
| RU2355842C1 (en) | Method for production of modified paper | |
| Siriviriyanun et al. | Self-extinguishing cotton fabric with minimal phosphorus deposition | |
| KR102255811B1 (en) | Cellulose substrate with anti-flame properties and relative production method | |
| RU2355841C1 (en) | Compound for production of modified paper | |
| RU2355707C1 (en) | Method of obtaining modified films based on polyvinyl alcohol | |
| RU2254341C1 (en) | Method of manufacturing modified cellulose materials | |
| RU2362790C1 (en) | Composition for obtaining films based on polyvinyl alcohol | |
| RU2359976C1 (en) | Method for preparation of modified films based on polyvinyl alcohol | |
| Abou‐Okeil et al. | Chitosan phosphate induced better thermal characteristics to cotton fabric | |
| CN107206617B (en) | Fire resisting wooden body and its manufacturing method | |
| RU2231583C1 (en) | Method of manufacturing carbonaceous fibrous material | |
| RU2344215C1 (en) | Composition for fireproof processing of polyamide fibres | |
| RU2355708C1 (en) | Modifying composition for films based on polyvinyl alcohol | |
| RU2418897C1 (en) | Composition for fire-proof treatment of synthetic fibres |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091228 |