Sellulose-eter in sementgebaseerde produkte

Sellulose-eter is 'n soort veeldoelige toevoeging wat in sementprodukte gebruik kan word. Hierdie vraestel stel die chemiese eienskappe van metielsellulose (MC) en hidroksipropielmetielsellulose (HPMC /) bekend wat algemeen in sementprodukte gebruik word, die metode en beginsel van die netto oplossing en die hoofkenmerke van die oplossing. Die afname in termiese gel temperatuur en viskositeit in sement produkte is bespreek op grond van praktiese produksie ervaring.

Sleutelwoorde:sellulose-eter; Metiel sellulose;Hidroksipropylmetielsellulose; Warm gel temperatuur; viskositeit

1. Oorsig

Sellulose-eter (kortweg CE) word van sellulose gemaak deur veretheringsreaksie van een of meer veretheringsmiddels en droëmaal. CE kan verdeel word in ioniese en nie-ioniese tipes, waaronder nie-ioniese tipe CE as gevolg van sy unieke termiese gel eienskappe en oplosbaarheid, sout weerstand, hitte weerstand, en het toepaslike oppervlak aktiwiteit. Dit kan gebruik word as waterhoumiddel, suspensiemiddel, emulgator, filmvormende middel, smeermiddel, kleefmiddel en reologiese verbetermiddel. Die belangrikste buitelandse verbruiksgebiede is latexbedekkings, boumateriaal, olieboor en so meer. In vergelyking met die buiteland, is die produksie en toepassing van wateroplosbare CE nog in sy kinderskoene. Met die verbetering van mense se gesondheids- en omgewingsbewustheid. Wateroplosbare CE, wat skadeloos is vir fisiologie en nie die omgewing besoedel nie, sal groot ontwikkeling hê.

Op die gebied van boumateriaal gewoonlik gekies CE is metielsellulose (MC) en hidroksipropiel metielsellulose (HPMC), kan gebruik word as verf, gips, mortel en sement produkte weekmaker, viscosifier, water retensie agent, lug meevoer agent en vertraag middel. Die meeste van die boumateriaal industrie word gebruik by normale temperatuur, gebruik toestande is droë mengsel poeier en water, minder met betrekking tot die ontbinding eienskappe en warm gel eienskappe van CE, maar in die gemeganiseerde produksie van sement produkte en ander spesiale temperatuur toestande, hierdie eienskappe van CE sal 'n meer volle rol speel.

2. Chemiese eienskappe van CE

CE word verkry deur sellulose te behandel deur 'n reeks chemiese en fisiese metodes. Volgens die verskillende chemiese substitusie struktuur, kan gewoonlik verdeel word in: MC, HPMC, hidroksielielsellulose (HEC), ens. : Elke CE het die basiese struktuur van sellulose - gedehidreerde glukose. In die proses om CE te vervaardig, word sellulosevesels eers in 'n alkaliese oplossing verhit en dan met veretheringsmiddels behandel. Die veselagtige reaksieprodukte word gesuiwer en verpoeier om 'n eenvormige poeier van 'n sekere fynheid te vorm.

Die produksieproses van MC gebruik slegs metaanchloried as veretheringsmiddel. Benewens die gebruik van metaanchloried, gebruik die produksie van HPMC ook propileenoksied om hidroksipropiel-substituentgroepe te verkry. Verskeie CE het verskillende metiel- en hidroksipropielvervangingskoerse, wat die organiese verenigbaarheid en termiese geltemperatuur van CE-oplossing beïnvloed.

Die aantal substitusiegroepe op die gedehidreerde glukose-strukturele eenhede van sellulose kan uitgedruk word deur die persentasie massa of die gemiddelde aantal substitusiegroepe (dws DS - Graad van Substitusie). Die aantal substituentgroepe bepaal die eienskappe van CE-produkte. Die effek van gemiddelde graad van substitusie op oplosbaarheid van veretheringsprodukte is soos volg:

(1) lae substitusiegraad oplosbaar in loog;

(2) effens hoë graad van substitusie oplosbaar in water;

(3) hoë mate van substitusie opgelos in polêre organiese oplosmiddels;

(4) Hoër mate van substitusie opgelos in nie-polêre organiese oplosmiddels.

3. Ontbinding metode van CE

CE het 'n unieke oplosbaarheidseienskap, wanneer die temperatuur tot 'n sekere temperatuur styg, is dit onoplosbaar in water, maar onder hierdie temperatuur sal die oplosbaarheid daarvan toeneem met die afname in temperatuur. CE is oplosbaar in koue water (en in sommige gevalle in spesifieke organiese oplosmiddels) deur die proses van swelling en hidrasie. CE-oplossings het nie die ooglopende oplosbaarheidsbeperkings wat voorkom in die oplossing van ioniese soute nie. Die konsentrasie van CE is oor die algemeen beperk tot die viskositeit wat deur die produksietoerusting beheer kan word, en wissel ook volgens die viskositeit en chemiese verskeidenheid wat deur die gebruiker vereis word. Die oplossing konsentrasie van lae viskositeit CE is oor die algemeen 10% ~ 15%, en hoë viskositeit CE is oor die algemeen beperk tot 2% ~ 3%. Verskillende tipes CE (soos poeier of oppervlak behandelde poeier of korrel) kan beïnvloed hoe die oplossing voorberei word.

3.1 CE sonder oppervlakbehandeling

Alhoewel CE oplosbaar is in koue water, moet dit heeltemal in water versprei word om klonter te voorkom. In sommige gevalle kan 'n hoëspoedmenger of tregter in koue water gebruik word om CE-poeier te versprei. As die onbehandelde poeier egter direk by koue water gevoeg word sonder om voldoende te roer, sal aansienlike klonte vorm. Die hoofrede vir koek is dat die CE-poeierdeeltjies nie heeltemal nat is nie. Wanneer slegs 'n deel van die poeier opgelos is, sal 'n jelfilm gevorm word, wat verhoed dat die oorblywende poeier aanhou oplos. Daarom, voor ontbinding, moet die CE-deeltjies so ver moontlik volledig versprei word. Die volgende twee verspreidingsmetodes word algemeen gebruik.

3.1.1 Droë mengsel dispersie metode

Hierdie metode word die meeste in sementprodukte gebruik. Voordat water bygevoeg word, meng ander poeier eweredig met CE-poeier sodat CE-poeierdeeltjies versprei word. Minimum mengverhouding: Ander poeier: CE poeier =(3 ~ 7) : 1.

In hierdie metode word CE-dispersie in die droë toestand voltooi, met ander poeier as die medium om CE-deeltjies met mekaar te versprei, om die onderlinge binding van CE-deeltjies te vermy wanneer water bygevoeg word en verdere ontbinding beïnvloed. Daarom is warm water nie nodig vir dispersie nie, maar die oplostempo hang af van die poeierdeeltjies en roertoestande.

3.1.2 Warmwaterverspreidingsmetode

(1) Die eerste 1/5~1/3 van die vereiste water verhit tot 90C hierbo, voeg CE by, en roer dan totdat alle deeltjies nat versprei het, en dan die oorblywende water in koue of yswater bygevoeg om die temperatuur van die oplossing, sodra die CE-oplossingstemperatuur bereik is, het die poeier begin hidreer, viskositeit het toegeneem.

(2) Jy kan ook al die water verhit, en dan CE byvoeg om te roer terwyl dit afkoel totdat hidrasie voltooi is. Voldoende verkoeling is baie belangrik vir volledige hidrasie van CE en die vorming van viskositeit. Vir ideale viskositeit moet MC-oplossing afgekoel word tot 0~5 ℃, terwyl HPMC net tot 20~ 25 ℃ of onder afgekoel hoef te word. Aangesien volle hidrasie voldoende verkoeling vereis, word HPMC-oplossings algemeen gebruik waar koue water nie gebruik kan word nie: volgens die inligting het HPMC minder temperatuurverlaging as MC by laer temperature om dieselfde viskositeit te bereik. Dit is opmerklik dat die warmwaterverspreidingsmetode slegs CE-deeltjies eweredig by 'n hoër temperatuur laat versprei, maar geen oplossing word tans gevorm nie. Om 'n oplossing met 'n sekere viskositeit te verkry, moet dit weer afgekoel word.

3.2 Oppervlakbehandelde dispergeerbare CE-poeier

In baie gevalle word van CE vereis om beide dispergeerbare en vinnige hidrasie (vormende viskositeit) eienskappe in koue water te hê. Oppervlakbehandelde CE is tydelik onoplosbaar in koue water na spesiale chemiese behandeling, wat verseker dat wanneer CE by water gevoeg word, dit nie onmiddellik duidelike viskositeit sal vorm nie en onder relatief klein skuifkragtoestande versprei kan word. Die "vertragingstyd" van hidrasie of viskositeitsvorming is die resultaat van die kombinasie van die graad van oppervlakbehandeling, temperatuur, pH van die sisteem en CE oplossing konsentrasie. Die vertraging van hidrasie word oor die algemeen verminder by hoër konsentrasies, temperature en pH-vlakke. Oor die algemeen word die konsentrasie van CE egter nie oorweeg voordat dit 5% (die massaverhouding van water) bereik nie.

Vir die beste resultate en volledige hidrasie, moet die oppervlak behandelde CE vir 'n paar minute onder neutrale toestande geroer word, met die pH-reeks van 8.5 tot 9.0, totdat die maksimum viskositeit bereik is (gewoonlik 10-30 minute). Sodra die pH na basies verander (pH 8.5 tot 9.0), los die oppervlak behandelde CE heeltemal en vinnig op, en die oplossing kan stabiel wees by pH 3 tot 11. Dit is egter belangrik om daarop te let dat die aanpassing van die pH van 'n hoë konsentrasie suspensie sal veroorsaak dat die viskositeit te hoog is vir pomp en giet. Die pH moet aangepas word nadat die suspensie tot die verlangde konsentrasie verdun is.

Om op te som, die ontbindingsproses van CE sluit twee prosesse in: fisiese dispersie en chemiese ontbinding. Die sleutel is om CE-deeltjies met mekaar te versprei voor ontbinding, om sodoende agglomerasie te vermy as gevolg van hoë viskositeit tydens lae-temperatuur-oplossing, wat verdere ontbinding sal beïnvloed.

4. Eienskappe van CE-oplossing

Verskillende soorte CE waterige oplossings sal by hul spesifieke temperature geleer. Die jel is heeltemal omkeerbaar en vorm 'n oplossing wanneer dit weer afgekoel word. Die omkeerbare termiese gelering van CE is uniek. In baie sementprodukte het die hoofgebruik van die viskositeit van CE en die ooreenstemmende waterretensie- en smeer-eienskappe, en die viskositeit en geltemperatuur 'n direkte verband, onder die geltemperatuur, hoe laer die temperatuur, hoe hoër is die viskositeit van CE, hoe beter die ooreenstemmende waterretensieprestasie.

Die huidige verklaring vir die jel-verskynsel is dit: in die proses van ontbinding is dit soortgelyk

Die polimeermolekules van die draad verbind met die watermolekulêre laag, wat lei tot swelling. Watermolekules tree op soos smeerolie, wat lang kettings polimeermolekules uitmekaar kan trek, sodat die oplossing die eienskappe het van 'n viskose vloeistof wat maklik is om te stort. Wanneer die temperatuur van die oplossing toeneem, verloor die sellulose polimeer geleidelik water en die viskositeit van die oplossing neem af. Wanneer die gelpunt bereik word, word die polimeer heeltemal gedehidreer, wat lei tot die koppeling tussen die polimere en die vorming van die jel: die sterkte van die jel neem steeds toe soos die temperatuur bo die gelpunt bly.

Soos die oplossing afkoel, begin die jel omkeer en die viskositeit neem af. Laastens keer die viskositeit van die verkoelingsoplossing terug na die aanvanklike temperatuurstygingskromme en neem toe met die afname in temperatuur. Die oplossing kan tot sy aanvanklike viskositeitswaarde afgekoel word. Daarom is die termiese gelproses van CE omkeerbaar.

Die hoofrol van CE in sementprodukte is as 'n viskosmaakmiddel, weekmaker en waterretensiemiddel, so hoe om die viskositeit en geltemperatuur te beheer, het 'n belangrike faktor geword in sementprodukte wat gewoonlik die aanvanklike geltemperatuurpunt onder 'n gedeelte van die kromme gebruik, dus hoe laer die temperatuur, hoe hoër die viskositeit, hoe duideliker is die effek van viskositeit-waterretensie. Die toetsresultate van die produksielyn van ekstrusie-sementbord toon ook dat hoe laer die materiaaltemperatuur onder dieselfde inhoud van CE is, hoe beter is die viskosifikasie en waterretensie-effek. Aangesien sementstelsel 'n uiters komplekse fisiese en chemiese eienskapstelsel is, is daar baie faktore wat die verandering van CE-geltemperatuur en -viskositeit beïnvloed. En die invloed van verskeie Taianin-tendense en -grade is nie dieselfde nie, so die praktiese toepassing het ook gevind dat die werklike geltemperatuurpunt van CE na die vermenging van die sementstelsel (dit wil sê, die afname van die gom- en waterretensie-effek baie duidelik is by hierdie temperatuur) ) laer is as die geltemperatuur wat deur die produk aangedui word, dus in die keuse van CE-produkte om die faktore wat geltemperatuurdaling veroorsaak in ag te neem. Die volgende is die hooffaktore wat ons glo die viskositeit en geltemperatuur van CE-oplossing in sementprodukte beïnvloed.

4.1 Invloed van pH-waarde op viskositeit

MC en HPMC is nie-ionies, dus die viskositeit van die oplossing as die viskositeit van natuurlike ioniese gom het 'n groter reeks DH-stabiliteit, maar as die pH-waarde die reeks van 3 ~ 11 oorskry, sal hulle die viskositeit geleidelik verminder by 'n hoër temperatuur of in berging vir 'n lang tydperk, veral hoë viskositeit oplossing. Die viskositeit van CE-produkoplossing neem af in sterk suur of sterk basisoplossing, wat hoofsaaklik te wyte is aan die dehidrasie van CE wat deur basis en suur veroorsaak word. Daarom neem die viskositeit van CE gewoonlik tot 'n sekere mate in die alkaliese omgewing van sementprodukte af.

4.2 Invloed van verhittingstempo en roer op jelproses

Die temperatuur van gelpunt sal beïnvloed word deur die gekombineerde effek van verhittingstempo en roerskuiftempo. Hoëspoed-roer en vinnige verhitting sal oor die algemeen die geltemperatuur aansienlik verhoog, wat gunstig is vir sementprodukte wat deur meganiese vermenging gevorm word.

4.3 Invloed van konsentrasie op warm gel

Die verhoging van die konsentrasie van die oplossing verlaag gewoonlik die geltemperatuur, en die gelpunte van lae viskositeit CE is hoër as dié van hoë viskositeit CE. Soos DOW se METHOCEL A

Die geltemperatuur sal met 10℃ verlaag word vir elke 2% toename in die konsentrasie van die produk. 'n Verhoging van 2% in die konsentrasie van F-tipe produkte sal die geltemperatuur met 4 ℃ verlaag.

4.4 Invloed van bymiddels op termiese gelering

Op die gebied van boumateriaal is baie materiale anorganiese soute, wat 'n beduidende impak op die geltemperatuur van CE-oplossing sal hê. Afhangende van of die bymiddel as stollingsmiddel of oplosmiddel optree, kan sommige bymiddels die termiese geltemperatuur van CE verhoog, terwyl ander die termiese geltemperatuur van CE kan verlaag: byvoorbeeld oplosmiddelverbeterende etanol, PEG-400 (poliëtileenglikol) , anediol, ens., kan die gelpunt verhoog. Soute, gliserien, sorbitol en ander stowwe sal die jelpunt verlaag, nie-ioniese CE sal oor die algemeen nie neerslaan as gevolg van veelwaardige metaalione nie, maar wanneer die elektrolietkonsentrasie of ander opgeloste stowwe 'n sekere limiet oorskry, kan CE-produkte uitgesout word in oplossing, dit is as gevolg van die mededinging van elektroliete tot water, wat lei tot die vermindering van hidrasie van CE. Die soutinhoud van die oplossing van die CE-produk is oor die algemeen effens hoër as dié van die Mc-produk, en die soutinhoud is effens anders in verskillende HPMC.

Baie bestanddele in sementprodukte sal die jelpunt van CE laat daal, so die keuse van bymiddels moet in ag neem dat dit die jelpunt en viskositeit van CE-veranderinge kan veroorsaak.

5.Gevolgtrekking

(1) sellulose-eter is natuurlike sellulose deur veretheringsreaksie, het die basiese strukturele eenheid van gedehidreerde glukose, volgens die tipe en aantal substituentgroepe op sy vervangingsposisie en het verskillende eienskappe. Die nie-ioniese eter soos MC en HPMC kan gebruik word as viskositeitsmiddel, waterretensiemiddel, lug-meevoermiddel en ander wat wyd in boumateriaalprodukte gebruik word.

(2) CE het unieke oplosbaarheid, vorm oplossing by 'n sekere temperatuur (soos geltemperatuur), en vorm soliede jel of vaste deeltjiemengsel by geltemperatuur. Die belangrikste oplossing metodes is droë meng dispersie metode, warm water dispersie metode, ens., In sement produkte wat algemeen gebruik word is droë meng dispersie metode. Die sleutel is om CE eweredig te versprei voordat dit oplos en 'n oplossing by lae temperature vorm.

(3) Oplossingskonsentrasie, temperatuur, pH-waarde, chemiese eienskappe van bymiddels en roertempo sal die geltemperatuur en viskositeit van CE-oplossing beïnvloed, veral sementprodukte is anorganiese soutoplossings in alkaliese omgewing, verminder gewoonlik die geltemperatuur en viskositeit van CE-oplossing , wat nadelige gevolge meebring. Daarom, volgens die kenmerke van CE, moet dit eerstens by 'n lae temperatuur (onder die geltemperatuur) gebruik word, en tweedens moet die invloed van bymiddels in ag geneem word.