THE USE OF STYRENE-BUTADIENE LATEXES IN THE MANUFACTURE OF PAPER-LIKE MATERIALS
Authors: Мальцев Г.И. , Юрьев Ю.Л. 
Published: July 2024

Цель исследования ‒ влияние концентрации и природы синтетических бутадиенстирольных 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 ﬁb er 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 effect 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.