Прочность бумаги

[kika]

Здравствуйте, уважаемые коллеги!
Не первый месяц занимаюсь бумагой, но чем дальше в лес, ... тем он гуще.
Объясните, пожалуйста, если кто знает такое положение вещей.
Нано целлюлозу получают из ее окисленной формы и используют (видимо, в виде порошка) для придания прочности бумаге.
Не знаю, какая процедура стоит между окисленной формой целлюлозы и ее нано формой, но почему последняя улучшает прочность, а первая ей вредит?
Заранее спасибо!

[ Post made via Android ]

[2rin]

Что такое наноцеллюлоза? Имхо, приставка - дань моде, не более. А вот свойства целлюлозы и возможности ее использования сильно зависят от структуры материала, последняя - от способа получения. Есть микрокристаллическая целлюлоза для хроматографии, а есть растворимая целлюлоза, используемая как загуститель, наряду с другими производными, а есть вообще чистейшая целлюлоза в виде хлопковой ваты. Про любой материал из этих можно сказать, что он нано-структурированный и вообще положительно влияет на прочность композитов)) Вам чего надо на выходе?

[ Post made via iPad ]

[kika]

Спасибо большое!
Понимаете, у меня два выхода.
На одном выходе нужна целлюлоза с высоким содержанием СООН. Нет проблем. И там утверждают, что из этой окисленной формы легче делают нано, а потом используют для увеличения прочности бумаги (видимо, как цемент для бетона).
На другом выходе хотят что-то такое из целлюлозы, чтобы это НЕЧТО улучшило свойства бумаги, причем это свойство оценивается 4 индексами - прочность на разрыв, на еще что-то... А когда я им предложила высокоокисленный образец, то индексы как-то в разные стороны разъехались. Ну, понятное дело, тут я запуталась. Мне даже в голову пришло, не провести ли эстерификацию между ОН групами и СООН внутри самой целлюлозы, может, там внутри так бы все запуталось, что стало бы... прочнее.

[ Post made via Android ]

[Jokermaniak]

Спасибо большое!
Понимаете, у меня два выхода.
На одном выходе нужна целлюлоза с высоким содержанием СООН. Нет проблем. И там утверждают, что из этой окисленной формы легче делают нано, а потом используют для увеличения прочности бумаги (видимо, как цемент для бетона).
На другом выходе хотят что-то такое из целлюлозы, чтобы это НЕЧТО улучшило свойства бумаги, причем это свойство оценивается 4 индексами - прочность на разрыв, на еще что-то... А когда я им предложила высокоокисленный образец, то индексы как-то в разные стороны разъехались. Ну, понятное дело, тут я запуталась. Мне даже в голову пришло, не провести ли эстерификацию между ОН групами и СООН внутри самой целлюлозы, может, там внутри так бы все запуталось, что стало бы... прочнее.

Так предлагали же вроде эпихлоргидрин. Попробуйте, хорошая вещь. Только прибавляйте потихоньку, весь сразу не лейте...

[kika]

Спасибо, но ЭХГ для меня пока слишком новая область.
А как мне "влезать" во что-то новое, если я в старом не могу как следует разобраться.
И потом, "бумажисты" не хотят никакой большой химии в бумагу. Когда предлагала им образец гибрид целлюлозы с ПВС, уже тогда махали руками, чтобы его там не было много...
Зато эти же "бумажисты" откапали где-то статью, что при использовании стабильного радикала ТЕМПО происходит повышение СООН с 20 микромоль/г на 80, значит, надо увеличивать СООН. А это было большим заблуждением, т.к. их сырьевая база имела СООН больше 200 и дальнейшее повышение СООН только ухудшило все показатели бумаги. Видимо, влияние СООН проходит через свой пик в районе 80.
Поэтому я им и предлагаю уменьшить их СООН с 200 на 80 путем "прививки" с глицерином, к примеру, тем самым и уменьшая СООН, и увеличивая число ОН.
Нет, сезон прививок еще не для них.

[ Post made via Android ]

[2rin]

Если логически рассуждать, то раз у исходного сырья высокое содержание СООН, то это говорит об изрядной деструкции целлюлозы. Сырье, скорее всего, имеет ухудшенные физико-механические характеристики и сниженную ММ. Улучшить оба показателя действительно можно сшивкой - и масса возрастет, и прочность. А вот обработка окислителями, кислотами или щелочами будет приводить только к дальнейшей деструкции.

[kika]

Огромное Вам спасибо!
А сшивкой можно считать, к примеру, прививку с многоатомным спиртом?
Или просто сшить своими же "нитками" - СООН с одного звена сшить с примарным ОН другого?

[2rin]

"Прививка" - это как? Я не большой спец в полимерах, но ПВС - это довольно гибкий, мягкий и хорошо растворимый в воде полимер, в отличие от целлюлозы. Их смесь/сополимер, имхо, не сможет решить проблемы прочности. На сшивку цепей за счет образования сл.эфиров по карбоксилам с каким-нибудь глицерином или пентаэритритом тоже надежды мало - Вы сами можете прикинуть содержание СООН-групп. Я так понимаю, что их не больше 3-4 на 100 звеньев. Лучше уж тогда второй вариант. Но как Вы его собрались осуществлять?
Плюс эпихлоргидрина в том, что он сшивает мягко и без особых усилий (надо только соблюдать ТБ и разумную осторожность) по ОН-группам (которых в среднем 3 на одно звено). Можно попробовать какие-то аналогичные реагенты - диглицидиловые эфиры, производные поликарбоновых кислот.

[Jokermaniak]

Можно попробовать какие-то аналогичные реагенты - диглицидиловые эфиры, производные поликарбоновых кислот.

...Ортоксиленилдибромид, короткие дитозилПЭГи...

[kika]

"Прививка" - это как?...
Вы сами можете прикинуть содержание СООН-групп. Я так понимаю, что их не больше 3-4 на 100 звеньев. Лучше уж тогда второй вариант. Но как Вы его собрались осуществлять?
Можно попробовать какие-то аналогичные реагенты - диглицидиловые эфиры, производные поликарбоновых кислот.

Огромное Вам спасибо!
"Прививка" - этот термин где-то мне попался и, признаюсь, понравился.
Своим способом это и есть эстерификация.
Содержание СООН могу определить. Обычно это от 300 до 800 микромол на г целлюлозы.
Зная мол.массу одного звена, видимо, можно пересчитать эти микромоли на звенья.
А второй вариант опирается только на то, что в целлюлозе полно примарных ОН групп,
которые могут/не могут (?) встретиться с СООН других звеньев и "пришиться".
Все это в воде и с катализатором.
Если бы ... мечты сбылись , уменьшилось бы количество СООН, которое свидетельствует о диструкции
целлюлозы, а звенья бы сконгломератировались что ли.

[kika]

На сшивку цепей за счет образования сл.эфиров по карбоксилам с каким-нибудь глицерином или пентаэритритом тоже надежды мало - Вы сами можете прикинуть содержание СООН-групп. Я так понимаю, что их не больше 3-4 на 100 звеньев.

Можно попробовать какие-то аналогичные реагенты - диглицидиловые эфиры, производные поликарбоновых кислот.

Да, Вы правы, СООН групп очень мало на 100 звеньев целлюлозы, плачевно мало. Но ведь можно попробовать не глицерин, и не ПЭ, а, допустим, ПВС. Если там зацепится что-то на СООН целлюлозы, то это будет существенный хвостище с ОН группами.

Среди аналогичных реагентов, к примеру, не может быть какая-нибудь диметилолпропионовая кислота?
И потом, что лучше - прививать что-то с ОН группой на СООН группу целлюлозы или что-то с СООН группой на ОН группу целлюлозы. В последнем случае, как мне кажется, будут в распоряжении не три ОН группы целлюлозы, а только одна хвостовая. Но это мне только кажется...

[ Post made via Android ]

[Iskander]

Ну, я могу предположить, что под наноцеллюлозой подразумевается распушенная до микрофибрилл.

Вообще, ИМХО, если они используют анионную целлюлозу, то должен быть ещё и катионный агент. Чаще всего это катионированный крахмал. Можете, конечно, ещё фосфатом посшивать, но в этом случае нужно очень тщательно отрабатывать условия. Играет роль буквально всё: температура сшивки, время набухания материала, катион, количество мочевины, соотношение компонентов. В общем, возни очень много.

ПВС, думаю, очень хорошая добавка. Можете поиграть с метилцеллюлозой. Кстати, анионной является КМЦ, которая довольно легко получается реакцией целлюлозы с хлоруксусной кислотой или её солями.

[kika]

Спасибо большое!

Ну, я могу предположить, что под наноцеллюлозой подразумевается распушенная до микрофибрилл.

Наверное, это так и есть. Но почему это является такой ценностью?

ПВС, думаю, очень хорошая добавка. Можете поиграть с метилцеллюлозой. Кстати, анионной является КМЦ, которая довольно легко получается реакцией целлюлозы с хлоруксусной кислотой или её солями.

С хлоруксусной пока отложу игры, не знаю, что это за "дамочка", может, какая капризная.
А вот с ПВС это да. Мы пробовали пробовали играть с 1 %-ным, понизив тем самым СООН с 300 микромоль/г на 200.
Но, видимо, это не совсем достаточно. Будем играть дальше.

[chaus]

Я, помню, в студенчестве игрался с гемицеллюлозами (низкомолекулярные, растворимые в воде и щелочах фракции -- отход вискозного производства). Вводил их в водно-щелочной раствор гексаметилендиамина при его последующей межфазной конденсации с терефталилдихлоридом. Первые весовые проценты к ГМДА. В качестве сшивающего агента. Можно пойти наоборот и присобачить к целлюлозе, особенно нано, какой-нибудь дихлорангидрид.

[kika]

Спасибо за идею!