1.2.4. Деаэраторы

В качестве деаэраторов обычно используются водные дисперсии сложных эфиров высших жирных кислот (обычно стеариновой и пальмитиновой) и низших одноатомных спиртов, например, этилового:

C₁₇H₃₅COOC₂H₅

В процессе образования волокнистой массы, так же как и в процессе технологических операций с ней, волокно способно адсорбировать на своей поверхности микроскопические пузырьки воздуха. В процессе формования целлюлозного композиционного материала эти пузырьки могут препятствовать сближению волокон между собой, образованию связей между ними, а также доступу к ним химикатов различного назначения. Воздух, присутствующий в волокнистой массе, способен ухудшать обезвоживание при формовании целлюлозного композиционного материала и в целом снижать его качество.

Для удаления воздуха с поверхности волокна и из волокнистой массы используются специальные химические добавки, называемые деаэраторами. Ведущими зарубежными фирмами, такими, как «BASF», «Kemira» и др., они выпускаются в виде водных дисперсий поверхностно-активных веществ (ПАВ) концентрацией, как правило, около 30 % по сухому веществу. Количество добавляемого в волокнистую массу деаэратора незначительно, обычно 100–200 г на 1 т волокна. Механизм действия деаэраторов заключается в том, что они понижают силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз «волокно–вода–воздух», за счет чего пузырьки воздуха вытесняются с поверхности волокна и эмульгируются в воде. Также деаэраторы способны снижать количество растворенного в воде воздуха и препятствовать пенообразованию.

1.2.5. Коагулянты

Это вещества, при диссоциации в воде дающие многозарядные ионы, способные адсорбироваться на заряженных поверхностях и снижать толщину двойного электрического слоя (ДЭС), в результате чего снижаются силы электростатического отталкивания между одноименно заряженными поверхностями. Если это происходит в эмульсиях или суспензиях, а волокнистая масса обладает свойствами их обеих, то в результате силы притяжения между дисперсными частицами начинают преобладать между силами электростатического отталкивание, частицы начинают сближаться и слипаться, то есть происходит коагуляция. Она имеет большое значение при производстве целлюлозных композиционных материалов, так как формование этих материалов основано на сближении и контакте поверхностей взвешенных или дисперсных частиц волокнистой массы. Волокно, частицы наполнителя и некоторых гидрофобизирующих материалов, например, канифольных, имеют отрицательный заряд поверхности, и поэтому их сближение и связеобразование между ними затруднено. Снижая величину отрицательного заряда поверхности или даже изменяя его на положительный, эту проблему можно решить, тогда электростатические силы не только перестанут препятствовать сближению поверхностей, но и даже начнут этому способствовать.

В технологии целлюлозных композиционных материалов в качестве коагулянта широкое применение нашел сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, при диссоциации в воде образующий ионы Al³⁺, которые и вызывают коагуляцию дисперсных систем. Кроме того, эффективность соединений алюминия как агентов, способствующих осаждению на волокне частиц наполнителя и гидрофобизирующего материала, определяется еще и склонностью ионов алюминия к комплексообразованию.

За рубежом, кроме соединений алюминия, в качестве коагулянтов также используются соли трехвалентного железа, например, FeCl₃.

Полиоксихлорид алюминия также чрезвычайно эффективен как коагулянт, в этом отношении он превосходит сульфат алюминия, но в России до недавнего времени практически не использовался.

По внешнему виду ПОХА золотистая прозрачная жидкость (30% водный раствор с небольшой вязкостью) или желтоватые кристаллы с содержанием 60 % по сухому веществу. Считается, что в водных растворах при рН = 1...2 и концентрации около 40 % по сухому веществу ПОХА – полимерный материал с низкой степенью полимеризации (3–10), где элементарное звено представлено дигидроксихлоридом алюминия, через гидроксилы соединённым в полимерную цепочку:

... + HO–Al–OH + HO–Al–OH + ... → HO–[–Al – O –]_n–OH + nH₂O

| | |

Cl Cl Cl

полиоксихлорид алюминия

В воде в результате отщепления ионов хлора (диссоциации) проявляет свойства катионного полиэлектролита:

HO–[–Al–O–]_n–OH → HO–[–Al⁺–O–]_n–OH + nCl^–

|

Cl

В кислой среде в результате диссоциации на всех атомах алюминия находится положительный заряд (+1). В нейтральной среде полиоксихлорид алюминия гидролизуется с образованием полигидроксида алюминия:

HO–[–Al⁺–O–]_n–OH + nH₂O → HO–[–Al–O–]_n–OH + nH⁺

|

OH

полигидроксид алюминия

При увеличении значения рН среды гидролиз полиоксихлорида усиливается согласно принципу Ле-Шателье в результате связывания водородных ионов:

H⁺ + OH^– → HOH

В щелочной среде из-за амфотерных свойств алюминия может образовываться полиоксиалюминат, несущий отрицательный заряд:

HO–[–Al–O–]_n–OH + NaOH → HO–[–Al–O–]_n–OH + H₂O

| |

OH O^– (Na⁺)

полиоксиалюминат натрия