Применение бутадиен-стирольных латексов при изготовлении бумагоподобных материалов

Abstract

Цель исследования ‒ влияние концентрации и природы синтетических бутадиен-стирольных латексов на физико-механические свойства бумагоподобного материала на основе минеральных волокон. Методология проведения работы заключалась в изготовлении и испытании лабораторных образцов отливок асбестового картона, полученных из композиции состава, мас. ч.: 100 ‒ асбестовое волокно сорта М-4-20; 10‒50 ‒ бутадиен-стирольные латексы БС-50, СКС-65ГП, БС-65ГПН для проклейки асбестового волокна сорта М-4-20; 3‒10 ‒ сульфат алюминия в качестве коагулянта. Механические и гидрофобные свойства полученного материала характеризуют физико-механические показатели: разрывная длина L, м; сопротивление раздиранию Е, мН; сопротивление продавливанию Ро, кПа; впитываемость при одностороннем смачивании G, г/м2; капиллярная впитываемость B, мм; степень проклейки С, с/мм. Результаты работы: механическая прочность отливок убывает в ряду исследованных бутадиен-стирольных латексов БС-65ГПН > СКС-65ГП > БС-50 исходя из максимальных значений разрывной длины L, м: 553 > 330 > 94. Выявлена экстремальная зависимость разрывной длины L от содержания связующего для БС-65ГПН и БС-50, эмульгированных солями слабых кислот (дрезинат и парафинат калия): максимальные значения L соответствуют невысокой концентрации латексов (10–20 мас. ч.) и коагулянта Al2(SO4)3 (3–6 мас. ч.). Наличие в составе эмульгатора латекса БС-65ГПН неионогенного ПАВ ОП-7 (3 мас. ч.) увеличивает прочность асбокартона. Образцы асбокартона при равномерном осаждении латекса на волокне обладают рыхлой структурой, положительное влияние на прочность будет оказывать длина волокон и число межволоконных связей. Гидрофобные свойства материала в интервале концентраций связующего 5–40 мас. ч. улучшаются: показатели G и B уменьшаются в основном при содержании латекса 5–20 мас. ч. Наибольшие значения степени проклейки С = 403 с/мм выявлены для БС-65ГПН, наименьшие С = 49 с/мм – для асбокартона с БС-50. Область применения результатов ‒ разработка технологий получения бумагоподобных материалов на основе минеральных волокон. Выводы: по совокупности основных физико-механических показателей отливок среди бутадиен-стирольных латексов лучшим для производства асбестового картона является БС-65ГПН.

The aim of the study is to infl uence the concentration and nature of synthetic styrene‒butadiene latexes on the physical and mechanical properties of a paper-like material based on mineral fi bers. The methodology of the work consisted in the manufacture and testing of laboratory samples of asbestos cardboard castings obtained from the composition of the composition, mass part: 100 ‒ asbestos fi ber grade M-4-20; 10–50 ‒ styrene butadiene latexes BS-50, SCS-65GP, BS-65GPN; for sizing asbestos fi ber grade M-4-20; 3–10 ‒ aluminum sulfate as a coagulant. The mechanical and hydrophobic properties of the resulting material characterize the physico-mechanical parameters: breaking length L, m; tear resistance E, mN; penetration resistance Po, kPa; absorbency with unilateral wetting G, g/m2; capillary absorbency B, mm; degree of sizing C, s/mm. Results of the work: the mechanical strength of castings decreases among the studied styrene-butadiene latexes: BS-65GPN > SCS-65GP > BS-50, based on the maximum values of the breaking length L, m: 553 > 330 > 94. An extreme dependence of the breaking length L on the binder content for BS-65GPN and BS-50 emulsifi ed with salts of weak acids (potassium drezinate and paraffi nate) was revealed: the maximum values of L correspond to a low concentration of latexes (10–20 mass part) and coagulant Al2(SO4)3 (3–6 mass part). The presence of nonionic surfactant OP-7 (3 mass part) in the composition of latex emulsifi er BS-65GPN increases the strength of the asbestos board. Samples of asbestos cardboard with uniform deposition of latex on the fi ber have a loose structure, the length of the fi bers and the number of fi ber-to-fi ber bonds will have a positive eff ect on strength. The hydrophobic properties of the material in the range of binder concentrations 5–40 mass part are improved: G and B indicators decrease, mainly with a latex content of 5–20 mass part. The highest values of the degree of sizing C = 403 s/mm were found for BS-65GPN, the lowest C = 49 s/mm – for asbestos cardboard with BS-50. The fi eld of application of the results is the development of technologies for the production of paper‒like materials based on mineral fi bers. Conclusions: according to the totality of the main physical and mechanical parameters of castings among styrene-butadiene latexes, BS-65GPN is the best for the production of asbestos cardboard