Результаты исследования взаимосвязи вязкости и механической прочности беленой лиственной сульфатной целлюлозы. С. 203–213

УДК

66-935.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-203-213

Аннотация

Проведена оценка взаимосвязи вязкости и механической прочности промышленных образцов лиственной сульфатной беленой целлюлозы. Для производства данного вида полуфабриката использовали древесину березы и осины, которая была заготовлена на территории Северо-Западного региона Российской Федерации. Вязкость раствора высокомолекулярных полимеров дает представление о средней длине волокон и, соответственно, об их степени деструкции. В свою очередь, от длины волокна в значительной мере зависят механические свойства волокнистого полуфабриката и прочность изготовленной из него продукции. В связи с тем, что для определения вязкости раствора высокомолекулярных полимеров требуется не более 2 ч, а для получения стандартных характеристик механической прочности 8–10 ч, анализ вязкости можно считать экспресс-методом, дающим информацию о механической прочности полуфабриката. В представленной работе вязкость полуфабриката определялась в соответствии с международным стандартом ISO 5351:2010 в растворе куприэтилендиамина. Для промышленных образцов лиственной беленой сульфатной целлюлозы с вязкостью более 800 мл/г были выявлены высокие значения характеристик механической прочности. Для образцов целлюлозы установлена корреляционная связь только между числом двойных перегибов и вязкостью. Дальнейшее исследование выполнено для образцов беленой лиственной сульфатной целлюлозы с различной степенью деструкции волокна, которые были изготовлены при варьировании параметров обработки гипохлоритом натрия. Результаты позволили получить диапазон значений критической вязкости для беленой лиственной сульфатной целлюлозы, который составил 600...700 мл/г, и полиномиальную зависимость между сопротивлением раздиранию, разрывной длиной, числом двойных перегибов и вязкостью при высоком коэффициенте достоверности аппроксимации данных – не менее 0,89. Показано, что вязкость может стать аналитическим инструментом в экспресс-диагностике механической прочности волокнистого полуфабриката на промежуточных стадиях производства беленой лиственной сульфатной целлюлозы и при контроле качества готового полуфабриката.

Сведения об авторах

Т.А. Королева¹*, канд. техн. наук, науч. сотр.; ResearcherID: ABB-5651-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9477-5864
В.В. Медведев², инж.; ResearcherID: ADK-0832-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9877-5829
Ю.В. Помелов³, нач. участка диоксида хлора; ResearcherID: KHU-2203-2024, ORCID: https://orcid.org/0009-0004-1019-9495
¹Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова РАН, просп. Никольский, д. 20, г. Архангельск, Россия, 163020; tataak@mail.ru*
²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; parker2005@mail.ru
³АО «Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат», ул. Мельникова, д. 1, г. Новодвинск, Архангельская обл., Россия, 164900; pomelov.yuri@appm.ru

Ключевые слова

сульфатная целлюлоза, отбелка, вязкость целлюлозы, характеристики механической прочности, гипохлорит натрия

Для цитирования

Королева Т.А., Медведев В.В., Помелов Ю.В. Результаты исследования взаимосвязи вязкости и механической прочности беленой лиственной сульфатной целлюлозы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 203–213. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-203-213

Литература

1. Богомолов Б.Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 399 с. 

2. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977. 438 с. 

3. Вшивков С.А., Русинова Е.В., Салех А.С.А. Реологические свойства жидкокристаллических растворов производных целлюлозы // Высокомолекуляр. соединения. Сер. А. 2021. Т. 63, No 4. С. 243–248. https://doi.org/10.31857/S2308112021040088

4. Камчатова Е.Ю., Перевозчикова А.К. Тенденции развития целлюлознобумажной промышленности Российской Федерации // Уч. зап. Рос. акад. предпринимательства. 2022. Т. 21, No 2. С. 43–49. https://doi.org/10.24182/2073-6258-2022-21-2-43-49

5. Карманова Т.Е. Взаимосвязь вязкости сульфатных небеленых целлюлоз с фундаментальными, деформационными и прочностными свойствами: дис. ... канд. техн. наук. Архангельск, 2012. 143 с.

6. Миловидова Л.А., Комарова Г.В., Королева Т.А., Севастьянова Ю.В., Казаков Я.В., Белоглазов В.И. Промывка и отбелка целлюлозы. 2-е изд. Архангельск: Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2019. 192 с.

7. Муллина Э.Р., Чупрова Л.В., Ершова О.В., Лыгина Е.Г., Корниенко Н.Д., Пинчукова К.В. Влияние химической природы отбеливающих реагентов на свойства целлюлозного волокна // Успехи соврем. естествознания. 2015. No 11. С. 74–77. 

8. Anjos O., Santos A.J.A., Simões R., Pereira H. Morphological, Mechanical, and Optical Properties of Cypress Papers. Holzforschung, 2014, vol. 68, iss. 8, pp. 867–874. https://doi.org/10.1515/hf-2013-0125

9. Annergren G.E. Strength Properties and Characteristics of Bleached Chemical and (Chemi)mechanical Pulps. Pulp Bleaching: Principles and Practice. Section VII: The Properties of Bleached Pulp, 1996, chapt. 3, pp. 717–748.

10. Brogdon B.N., Lucia L.A. Kraft Pulp Viscosity as a Predictor of Paper Strength: Its Uses and Abuses. TAPPI Journal, 2023, vol. 22, no. 10, pp. 631–643. https://doi.org/10.32964/TJ22.10.631

11. Fišerová M., Gigac J., Balberčák J. Relationship between Fibre Characteristics and Tensile Strength of Hardwood and Softwood Kraft Pulps. Cellulose Chemistry & Technology, 2010, vol. 44, no. 7–8, pp. 249–253.

12. Hänninen T., Thygesen A., Mehmood S., Madsen B., Hughes M. Mechanical Processing of Bast Fibres: The Occurrence of Damage and its Effect on Fibre Structure. Industrial Crops and Products, 2012, vol. 39, pp. 7–11. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.01.025

13. Lapierre L., Bouchard J., Berry R. On the Relationship between Fibre Length, Cellulose Chain Length and Pulp Viscosity of a Softwood Sulfite Pulp. Holzforschung, 2006, vol. 60, no. 4, pp. 372–377. https://doi.org/10.1515/HF.2006.058

14. Lapierre L., Bouchard J., Berry R. The Relationship Found between Fibre Length and Viscosity of Three Different Commercial Kraft Pulps. Holzforschung, 2009, vol. 63, iss. 4, pp. 402–407. https://doi.org/10.1515/HF.2009.072

15. Liu J., Zhang J., Zhang B., Zhang X., Xu L., Zhang J., He J., Liu C.-Y. Determination of Intrinsic Viscosity-Molecular Weight Relationship for Cellulose in BmimAc/DMSO Solutions. Cellulose, 2016, vol. 23, iss. 4, pp. 2341–2348. https://doi.org/10.1007/s10570-016-0967-1

16. Oglesby R.J., Moynihan H.J., Santos R.B., Ghosh A., Hart P.W. Does Kraft Hardwood and Softwood Pulp Viscosity Correlate to Paper Properties. Tappi Journal, 2016, vol. 15, no. 10, pp. 643–651. https://doi.org/10.32964/TJ15.10.643

17. Schaubeder J.B., Spirk S., Fliri L., Orzan E., Biegler V., Palasingh C., Selinger J., Bakhshi A., Bauer W., Hirn U., Nypelö T. Role of Intrinsic and Extrinsic Xylan in Softwood Kraft Pulp Fiber Networks. Carbohydrate Polymers, 2024, vol. 323, art. no. 121371. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121371

18. Seddiqi H., Oliaei E., Honarkar H., Jin J., Geonzon L.C., Bacabac R.G., Klein-Nulend J. Cellulose and its Derivatives: Towards Biomedical Applications. Cellulose, 2021, vol. 28, pp. 1893–1931. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03674-w

19. Weber E. Grundriss der Biologischen Statistik. 4 aufl. Jena, VEB G. Fischer, 1961. 252 p. (In Germ.).