SU1052605A1

SU1052605A1 - Способ изготовлени ионообменной бумаги

Info

Publication number: SU1052605A1
Application number: SU823476472A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Волович; Михаил Владимирович Фролов; Владимир Николаевич Чернышев; Галина Моисеевна Варшал; Юрий Павлович Топоров
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт бумаги
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1982-07-26
Publication date: 1983-11-07

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИОНООБМЕННОЙ БУМАГИ,включающий размол целлюлозы, модифицирование одной части размолотой целлюлозы катионным веществом, а другой части анионным веществом, образование буМС1ЖНОГО полотна с использованием формовани и его сушку, о т л ича ющ и.и с тем, что, с целью повышени ионообменной емкости бумаги , размол целлюлозы осуществл ют до .15-20 ШР, формованию подвергают каждую часть модифицированной целлюлозы до получени каждого сло с массой 70-100 г/м, а образование бумажного полотна производ т соедиi нение.м сформованных слоев. (Л

Description

СП N3

05

Изобретение относитс к спосо(3ам иглотоп.юни бумсЯи и может быть ис11ол.иовано дл существенного повиуюни ионообменной емкости, увеличени эффективности использовани и расширени технической универсальности специальных видов бумаги, а также в исследовательской практике дл разделени смесей субмикроколичеств благородных металлов, дл экспрессного разделени смесей органических и неорганических веществ в анализе минерального сырь , исследовани состо ни ионов в растворах и др.

Известен способ изготовлени бумаги, содержащей реакционноспособные функциональные группы, Основанный на введении в целлюлозную массу части модифицированной целлюлозы с ионообменными группами Cl.

Однако, бумага, изготовленна из смеси немодифицированных и модифицированных целлюлозных волокон и обладающа высокой механической прочностью , не приобретает требуемых и ионообменных свойст13 вследствие полного включени функциональнь-лх групп в межмолекул рную св зь.

.Известен также способ изготовлени многослойной бумаги, один из слоев которой выполнен на основе полиэтилена 2.

Однако и такой способ изготовлени бумаги не сообщает ей специальных свойств в св зи с отсутствием у использованного полиэтилена ионогенных групп.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ изготовлени ионообменной бумаги, включающий размол целлюлозы, модифицирование части размолотой целлюлозы катионным веществом, а другор части - анионным веществом, образование бумажного полотна с использованием формовани и его сушку,В качестве катионноге вещества используют этиленимин а в качестве анионного вещества цианурхлорид . Размол целлюлозы осуществл ют до 57°ШР и формуют однослойную бумагу из смеси (Isl) целлюлозных волокон, модифицированных катионным до содержани азота 8,2%) и анионным (до содержани карбоксильных групп 2,5% ) веществами, содержащих ионообменные группы Гз J.

Однако этот способ также не обеспечивает получаемой бумаге необходимые ионообменные свойства вследствие наличи у такой бумаги лишь незначительного {Количества оставшихс свободными функциональных групп, способных участвовать в ионном обмене.

Цель изобретени - повьлиение ионообменной емкости бумаги.

Поста .поинан uojii) дсютигги-тс тем, что corviiiCHo способу изготоьлени ионообменной еЗумаги, пключающему размол целлюлозы, модифипирование части размолотой целлюлозы катионным нещес-гвом, а другой части анионным BeutecTBOM, образование бумажного полотна с использованием формбвани и его сушку, размол целлюлозы осуществл ют до 15-20°ШР, формованию подвергают каждую часть модифицированной целлюлозы до получени каждого сло с массой 70 100 г/м 2, а образование бумал ного полотна производ т соединением сформованных слоев.

При изготовлении ионообменной бумаги-, содержащей одновременно катионо- и анионообменные функциональные группы, нар ду с увеличением ионообменной емкости также достигаетс повышение селективности указанной бумаги

В св зи с тем, что увеличение степени помола исходной целлюлозы способствует повьшению лиофобности бумаги, а ее низкое значение не позвол ет вводить в макромолекулы прироных целлюлозных волокон оптимальное количество ионообменных функциональных групп, рекомендуетс использовать дл изготовлени ионообменной бумаги целлюлозу со степенью помола 15-20°ШР.

Важным фактором сохранени , и повышени ионообменной емкости двухслойной ионообменной бумаги вл етс также ее масса 1 м(соответственно толщина ) .

Снижение массы 1 м указанной ионообменной бумаги может привести к частичному и даже полному насыщению электрических зар дов различных функциональных групп, привод щему к потере бумагой ионообменных свойств

В то же врем увеличение массы 1 м2 каждого сло двухслойной ионообменной бумагй более 100 г/м

приводит лишь к незначительному повышению ее ионообменной емкости. Исход из указанного, предпочтительно следует изготавливать дзухслойную 1: онообменную бумагу с массой каулдого сло в пределах 70-100 г/м , При этом взаимодействие донорно-акцепторных функциональных групп модифидированных целлюлозных волокон обеспечивает повышение не только влагопрочности бумаги, но и образование ее макропористой структуры. Это позволит использовать предлагаемую ионообменную бумах-у также в качестве адсорбе.нтов и дл органических соединений.

В качестве анионных веществ, содержащих катионообменкые функаионад{ьные группы , используют акрилеиую киилоту, (--ополнмеры полиглицидилметакрилата с сульфитом натри .

В качестве катионных веществ, сод,ержа1цих анионообменные функциональные группы, используют четвертичную соль метилвинилпиридини диметилсульфата, сополимеры полиглииидилметакрилата с диэтиламином, этиленимин.

Предлагаемый способ осуществл ют следующимобразом.

Беленую сульфатную целлюлозу раз малывают до 15-20шР, затем размолотую массу дел т на две равные части, одну из которьйс модифицируют анионным веществом, а другую - катионным веществом. Затем формуют два сло бумажного полотна с массой каждого сло 70-100 г/м, при этом один слой формуют из целлюлозы, модифицированной анионным веществом, а другой - из целлюлозы, модифицированной катионным веществом. Дл этого через специальное наливное усройство , расположенное в средней части сеточного стола бумагоделательной машины, на сформованное вланое полотно из целлюлозы, модифицированной катионным веществом, подаетс такое же количество целлюлозы , модифицированной анионным веществом . Сдвоенное и спрессованное бумажное полотно поступает затем в сушильную часть бумагоделательной машины по обычной технологии.

Пример 1. Беленую сульфатную целлюлозу размалывают до 15°ШР, затем размолотую целлюлозу дел т на две части. Одну часть целлюлозы модифицируют Е течение 2 ч при 130°С катионным веществом этиленимином (до содержани азота 2,34%) при расходе последнего в количестве 3,2 моль на моль волокна.

Вторую часть размолотой целлюлозы модифицируют до содержани карбоксильных групп 2,32% анионным веществом - 7%-ным водным раствором акриловой кислоты с катализатором персульфатом аммони в течение 30 мин при 90°С при расходе акриловой кислоты 200% к массе абсолютно сухого волокна. Далее формуют два сло бумажного полотна с массой каждого сло 70 г/м, при этом один слой формуют из целлюлозы, модифицированной анионным веществом а другой - из целлюлозы, модифицированной катионным веществом. Затем сдвоенное и спрессованное полотно поступает на сушку.

Результаты измерени катионои анионообменной емкости ионообменной бумаги приведены в таблице.

Пример 2. Бумагу изготавливают аналогично примеру 1, форму два сло бумажного полотна с массой каждого сло 100 г/м.

Результаты измерени Koiii iHC- и аиионообменноП емкости получонноП ионообменной бумаги приведены в таблице .

Пример 3. Бумагу изготавливают аналогично примеру 1, размалыва целлюлозу до 20°ШР. Модифицирование катионным веществом осуществл ют путем обработки размолотой целлюлозы глициДилметакрилатом и

0 диэтиламином (содержание азота 2,19%) с модулем ванны 30 и при 3°С в течение 1 ч с применением катализаторацери аммони азотнокислого, затем полученный ПРИШ1ТОЙсополимер цел5 люлозы и полиглицидилметакрилата подвергают обработке кип щим 50%-ным ацетоновым раствором диэтиламина в течение 3 ч. Далее .формуют два сло бумажного полотна с массой каждого сло 85 г/м2.

0

Результаты измерени катионо- и анионообменной емкости полученной ионообменной бумаги приведены в таблице.

Пример 4. Бумагу изготавли5 вают аисшогично примеру 1, размалыва целлюлозу до , форму два сло бумаокного полотна с массой каждого ело 100 г/м.

Модифицирование веществом осуще0 ствл ют путем обработки размолотой целлюлозы (до содержани карбоксильных групп 4, 21%) 9%-ным водным раствором акриловой кислоты в течение 30 мин с катализатором-персуль5 фатом аммони . Модифицирование катионным веществом осуществл ют -путем обработки размолотой целлюлозы 15%-ным воднымpacTBopioM четвертичной соли метилвинилпиридини диметилсульфата (до содержани азота 2,14%/

0 при в присутствии катализатора-персульфата аммони .

Результаты измерени катионо- и анионообменной емкости полученной ионообменной бума-ги приведены в

5 таблице.

Пример 5. Бумагу изготавливают аналогично примеру 1. Модифицирование анионным веществом осуществл ют путем обработки привитого сополи0 мера целлюлозы и полиглицидилметакрилата , получение которых описано в примере 3, 30%-ным водным раствором сульфита натри (до содержани серы 3f91% при 70с и модуле ванны

5 равном 30 в течение 1 ч, затем по окончании реакции волокнистую массу дл перевода солевых групп в свобод ные сульфогруппы обрабатывают 0,02 N раствором (модуль ванны 200)

0 сол ной кислоты.

Результаты измерений катионо- и анионообменной емкости по.тгученной ионообменной бумаги при вселены в 65 таблице. Пример б о Бумагу изготавливают аналогично примеру 1. Модиф цирование (до содержанки азота 3,5 катионным веществом осуществл ют согласно примеру Зь Модифицирование анионным веществ осуществл ют согласно примеру 5 Результаты измерени катионои анионообменнай емкости полученно ионообменной вумаги пр.иведёНи в таблице, При м Q V 1., Бумагу изготавл вают аналогично примеру 1 1Чолифиц рование (до содержани азота 3/1% КатионньиУ веществом осуществл ют согласно примеру 4. {Модифицирование анионным вещест вом осуществл ют согласно примеРезультаты измерени катионои анионообмекной емкости полученно ионообменной-бумаги приведены в таблице, Пример 8 ( по прототипу ), Бумагу изготавливают однослойную из смеси (1:1J целлюлозных волоко модифицированных анионным вещество цианурхлоридом, и целлюлозных во локон рмодифицированных катионным веществом - этиленимином„ Результаты измерени катионои анионообменной емкости полученной ионообменной бумаги приведены g таблице, П р и м е р 9 (контрольный К Бумагу получают аналогично примеру 1, размалыва целлюлозу до 10°ШР. Результаты измерени катионои акионообменной емкости полученной ионообменной бумаги приведены в таблице Пп и м е р 10 (контрольный). Бумагу получают аналогично примеру 1, размалыва целлюлозу до , Результаты измерени катионо- и анионообменной емкости полученной нонообменной бумаги приведены в таб лице, П р и м е р 11 (контрольный) Бумагу получают аналогично примеру 1f форму два сло бумажного полотна с массой казгшого сло 65 г/м2. Результаты измерени катионои анионообменной емкости полученной ионообменной бумаги приведены в таблице, Пример 12 (контрольный). Бумагу получают аналогично примеру 1, форму два сло бумажного полотна с массой каждого сло 105 г/м2. Ретулр таты измерени катионои анионообменвой емкости полученной ионообменной бумаги приведены в таблице

15

-.К Не

-СООН

15

20

-СООН

20

СООН

15

и ,„.

15

а

57

прототип -СООН

1,82

0,14

1,3

If 22

0,2

.51

0,17

1,53

2,03 1,82 1,48 2,68 1,52 2,74

9 , 4 О

0,05

0,28

Как видно из. таблицы, предлагав-, мый способ позвол ет повысить ионообменную емкость бумаги на 600 700% .

Из анализа примеров 1-7 и 9-10 (контрольных ) и 11-121 - (контрольных / видно, что выход за пределы предла-гаемого значени степени помола и предлагаемой массы каждого сло .

Продолжение таблицы

бумажногополотна приводит к сниже30 нию ионообменной .емкости бумаги.

Предлагаемый способ обеспечивает также сохранение ионообменной бума;гой удовлетворительных значений физико-механических показателей 35 (прочность на разрыв в сухом и влажном состо них равна соответственно 30 и 10 Н J.

Claims

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИОНООБМЕННОЙ БУМАГИ,включающий размол целлюлозы, модифицирование одной части размолотой целлюлозы катионным веществом, а другой части анионным веществом, образование бумгокного полотна с использованием формования и его сушку, о т л ич а ющ и.й с я тем, что, с целью повышения ионообменной емкости бумаги, размол целлюлозы осуществляют до 15-20^йШР, формованию подвергают каждую часть модифицированной целлюлозы до получения каждого слоя с массой 70-100 г/м^, а образование бумажного полотна производят соеди- _о! нением сформованных слоев. $ >

ί '¹¹