Ether cellwlos mewn cynhyrchion sy'n seiliedig ar sment

Mae ether cellwlos yn fath o ychwanegyn amlbwrpas y gellir ei ddefnyddio mewn cynhyrchion sment. Mae'r papur hwn yn cyflwyno priodweddau cemegol methyl cellwlos (MC) a hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC /) a ddefnyddir yn gyffredin mewn cynhyrchion sment, dull ac egwyddor yr ateb net a phrif nodweddion yr ateb. Trafodwyd y gostyngiad mewn tymheredd gel thermol a gludedd mewn cynhyrchion sment yn seiliedig ar brofiad cynhyrchu ymarferol.

Geiriau allweddol:ether seliwlos; Methyl cellwlos;Hydroxypropyl methyl cellwlos; Tymheredd gel poeth; gludedd

1. Trosolwg

Mae ether cellwlos (CE yn fyr) yn cael ei wneud o seliwlos trwy adwaith etherification o un neu nifer o gyfryngau etherifying a malu sych. Gellir rhannu CE yn fathau ïonig a di-ïonig, ymhlith y math nad yw'n ïonig CE oherwydd ei nodweddion gel thermol unigryw a hydoddedd, ymwrthedd halen, ymwrthedd gwres, ac mae ganddo weithgaredd wyneb priodol. Gellir ei ddefnyddio fel asiant cadw dŵr, asiant atal, emwlsydd, asiant ffurfio ffilm, iraid, gludiog a gwellhäwr rheolegol. Y prif feysydd defnydd tramor yw haenau latecs, deunyddiau adeiladu, drilio olew ac yn y blaen. O'i gymharu â gwledydd tramor, mae cynhyrchu a chymhwyso CE sy'n hydoddi mewn dŵr yn dal yn ei ddyddiau cynnar. Gyda gwelliant ymwybyddiaeth iechyd ac amgylcheddol pobl. Bydd CE sy'n hydoddi mewn dŵr, sy'n ddiniwed i ffisioleg ac nad yw'n llygru'r amgylchedd, yn cael datblygiad gwych.

Ym maes deunyddiau adeiladu a ddewiswyd fel arfer CE yw methyl cellwlos (MC) a hydroxypropyl methyl cellwlos (HPMC), gellir ei ddefnyddio fel paent, plastr, cynhyrchion morter a sment plasticizer, viscosifier, asiant cadw dŵr, asiant entraining aer ac asiant arafu. Defnyddir y rhan fwyaf o'r diwydiant deunyddiau adeiladu ar dymheredd arferol, gan ddefnyddio amodau yw powdr cymysgedd sych a dŵr, sy'n cynnwys llai o nodweddion diddymu a nodweddion gel poeth CE, ond wrth gynhyrchu cynhyrchion sment yn fecanyddol ac amodau tymheredd arbennig eraill, mae'r nodweddion hyn o Bydd CE yn chwarae rhan fwy llawn.

2. Priodweddau cemegol CE

Ceir CE trwy drin seliwlos trwy gyfres o ddulliau cemegol a chorfforol. Yn ôl y strwythur amnewid cemegol gwahanol, fel arfer gellir ei rannu'n: MC, HPMC, cellwlos hydroxyethyl (HEC), ac ati : Mae gan bob CE strwythur sylfaenol cellwlos - glwcos wedi'i ddadhydradu. Yn y broses o gynhyrchu CE, caiff ffibrau cellwlos eu gwresogi'n gyntaf mewn datrysiad alcalïaidd ac yna eu trin ag asiantau etherifying. Mae'r cynhyrchion adwaith ffibrog yn cael eu puro a'u malurio i ffurfio powdr unffurf o fineness penodol.

Mae proses gynhyrchu MC yn defnyddio methan clorid fel asiant etherifying yn unig. Yn ogystal â defnyddio methan clorid, mae cynhyrchu HPMC hefyd yn defnyddio propylen ocsid i gael grwpiau dirprwyon hydroxypropyl. Mae gan wahanol CE gyfraddau amnewid methyl a hydroxypropyl gwahanol, sy'n effeithio ar gydnawsedd organig a thymheredd gel thermol hydoddiant CE.

Gellir mynegi nifer y grwpiau Amnewid ar yr unedau strwythurol glwcos dadhydradedig o seliwlos gan ganran y màs neu nifer gyfartalog y grwpiau amnewid (hy, DS - Gradd Amnewid). Mae nifer y grwpiau dirprwyol yn pennu priodweddau cynhyrchion CE. Mae effaith cyfradd gyfartalog yr amnewid ar hydoddedd cynhyrchion etherification fel a ganlyn:

(1) gradd amnewid isel hydawdd mewn lye;

(2) gradd ychydig yn uchel o amnewid hydawdd mewn dŵr;

(3) lefel uchel o amnewid hydoddi mewn toddyddion organig pegynol;

(4) Graddfa uwch o amnewid wedi'i hydoddi mewn toddyddion organig an-begynol.

3. Dull diddymu CE

Mae gan CE eiddo hydoddedd unigryw, pan fydd y tymheredd yn codi i dymheredd penodol, mae'n anhydawdd mewn dŵr, ond yn is na'r tymheredd hwn, bydd ei hydoddedd yn cynyddu gyda'r gostyngiad tymheredd. Mae CE yn hydawdd mewn dŵr oer (ac mewn rhai achosion mewn toddyddion organig penodol) trwy'r broses o chwyddo a hydradu. Nid oes gan atebion CE y cyfyngiadau hydoddedd amlwg sy'n ymddangos wrth ddiddymu halwynau ïonig. Yn gyffredinol, mae crynodiad CE wedi'i gyfyngu i'r gludedd y gellir ei reoli gan yr offer cynhyrchu, ac mae hefyd yn amrywio yn ôl yr amrywiaeth gludedd a chemegol sy'n ofynnol gan y defnyddiwr. Mae crynodiad ateb o CE gludedd isel yn gyffredinol 10% ~ 15%, a CE gludedd uchel yn gyffredinol yn gyfyngedig i 2% ~ 3%. Gall gwahanol fathau o CE (fel powdr neu bowdr wedi'i drin â wyneb neu ronynnog) effeithio ar sut mae'r hydoddiant yn cael ei baratoi.

3.1 CE heb driniaeth arwyneb

Er bod CE yn hydawdd mewn dŵr oer, rhaid ei wasgaru'n llwyr mewn dŵr er mwyn osgoi clwmpio. Mewn rhai achosion, gellir defnyddio cymysgydd neu dwndis cyflymder uchel mewn dŵr oer i wasgaru powdr CE. Fodd bynnag, os caiff y powdr heb ei drin ei ychwanegu'n uniongyrchol at ddŵr oer heb ei droi'n ddigonol, bydd lympiau sylweddol yn ffurfio. Y prif reswm dros gaking yw nad yw'r gronynnau powdr CE yn gwbl wlyb. Pan fydd dim ond rhan o'r powdr yn cael ei ddiddymu, bydd ffilm gel yn cael ei ffurfio, sy'n atal y powdr sy'n weddill rhag parhau i ddiddymu. Felly, cyn diddymu, dylai'r gronynnau CE gael eu gwasgaru'n llawn cyn belled ag y bo modd. Defnyddir y ddau ddull gwasgariad canlynol yn gyffredin.

3.1.1 Dull gwasgaru cymysgedd sych

Defnyddir y dull hwn yn fwyaf cyffredin mewn cynhyrchion sment. Cyn ychwanegu dŵr, cymysgwch powdr arall â powdr CE yn gyfartal, fel bod gronynnau powdr CE yn cael eu gwasgaru. Cymhareb gymysgu isaf: Powdr arall: powdr CE =(3 ~ 7): 1.

Yn y dull hwn, cwblheir gwasgariad CE yn y cyflwr sych, gan ddefnyddio powdr arall fel y cyfrwng i wasgaru gronynnau CE â'i gilydd, er mwyn osgoi bondio gronynnau CE wrth ychwanegu dŵr ac effeithio ar ddiddymiad pellach. Felly, nid oes angen dŵr poeth ar gyfer gwasgariad, ond mae'r gyfradd diddymu yn dibynnu ar y gronynnau powdr a'r amodau troi.

3.1.2 Dull gwasgaru dŵr poeth

(1) Y 1/5 ~ 1/3 cyntaf o'r gwresogi dŵr gofynnol i 90C uchod, ychwanegu CE, ac yna ei droi nes bod yr holl ronynnau wedi'u gwasgaru'n wlyb, ac yna'r dŵr sy'n weddill mewn dŵr oer neu iâ wedi'i ychwanegu i leihau tymheredd y ateb, unwaith y cyrhaeddodd y tymheredd diddymu CE, dechreuodd y powdr i hydradu, cynyddodd gludedd.

(2) Gallwch hefyd gynhesu'r holl ddŵr, ac yna ychwanegu CE i'w droi wrth oeri nes bod hydradiad wedi'i gwblhau. Mae oeri digonol yn bwysig iawn ar gyfer hydradu CE yn llwyr a ffurfio gludedd. Ar gyfer gludedd delfrydol, dylid oeri hydoddiant MC i 0 ~ 5 ℃, tra bod angen oeri HPMC yn unig i 20 ~ 25 ℃ neu is. Gan fod angen digon o oeri ar hydradiad llawn, defnyddir datrysiadau HPMC yn gyffredin lle na ellir defnyddio dŵr oer: yn ôl y wybodaeth, mae gan HPMC lai o ostyngiad tymheredd na MC ar dymheredd is i gyflawni'r un gludedd. Mae'n werth nodi bod dull gwasgaru dŵr poeth yn gwneud gronynnau CE yn gwasgaru'n gyfartal ar dymheredd uwch yn unig, ond ni ffurfir unrhyw ateb ar hyn o bryd. I gael hydoddiant gyda gludedd penodol, rhaid ei oeri eto.

3.2 Powdr CE gwasgaradwy wedi'i drin â'r wyneb

Mewn llawer o achosion, mae'n ofynnol i CE gael nodweddion hydradu gwasgaradwy a chyflym (sy'n ffurfio gludedd) mewn dŵr oer. Mae CE trin wyneb yn anhydawdd dros dro mewn dŵr oer ar ôl triniaeth gemegol arbennig, sy'n sicrhau pan fydd CE yn cael ei ychwanegu at ddŵr, na fydd yn ffurfio gludedd amlwg ar unwaith a gellir ei wasgaru o dan amodau grym cneifio cymharol fach. Mae'r "amser oedi" o hydradu neu ffurfio gludedd yn ganlyniad i'r cyfuniad o raddau triniaeth arwyneb, tymheredd, pH y system, a chrynodiad hydoddiant CE. Yn gyffredinol, mae oedi hydradiad yn cael ei leihau ar grynodiadau uwch, tymereddau a lefelau pH. Yn gyffredinol, fodd bynnag, nid yw crynodiad CE yn cael ei ystyried nes ei fod yn cyrraedd 5% (cymhareb màs dŵr).

I gael y canlyniadau gorau a hydradiad cyflawn, dylid troi'r CE sydd wedi'i drin â'r wyneb am ychydig funudau o dan amodau niwtral, gyda'r ystod pH o 8.5 i 9.0, nes cyrraedd y gludedd uchaf (10-30 munud fel arfer). Unwaith y bydd y pH yn newid i sylfaenol (pH 8.5 i 9.0), mae'r arwyneb CE wedi'i drin yn diddymu'n llwyr ac yn gyflym, a gall yr ateb fod yn sefydlog ar pH 3 i 11. Fodd bynnag, mae'n bwysig nodi bod addasu pH slyri crynodiad uchel yn achosi i'r gludedd fod yn rhy uchel ar gyfer pwmpio ac arllwys. Dylid addasu'r pH ar ôl i'r slyri gael ei wanhau i'r crynodiad a ddymunir.

I grynhoi, mae proses ddiddymu CE yn cynnwys dwy broses: gwasgariad corfforol a diddymu cemegol. Yr allwedd yw gwasgaru gronynnau CE â'i gilydd cyn diddymu, er mwyn osgoi crynhoad oherwydd gludedd uchel yn ystod diddymiad tymheredd isel, a fydd yn effeithio ar ddiddymu pellach.

4. Priodweddau datrysiad CE

Bydd gwahanol fathau o doddiannau dyfrllyd CE yn gelate ar eu tymereddau penodol. Mae'r gel yn gwbl gildroadwy ac yn ffurfio hydoddiant pan gaiff ei oeri eto. Mae gelation thermol cildroadwy CE yn unigryw. Mewn llawer o gynhyrchion sment, mae gan y prif ddefnydd o gludedd CE a'r eiddo cadw dŵr ac iro cyfatebol, ac mae gan y gludedd a thymheredd gel berthynas uniongyrchol, o dan y tymheredd gel, yr isaf yw'r tymheredd, yr uchaf yw'r gludedd CE, y gorau yw'r perfformiad cadw dŵr cyfatebol.

Yr esboniad presennol am y ffenomen gel yw hyn: yn y broses o ddiddymu, mae hyn yn debyg

Mae moleciwlau polymer yr edau yn cysylltu â'r haen moleciwlaidd dŵr, gan arwain at chwyddo. Mae moleciwlau dŵr yn gweithredu fel olew iro, a all dynnu cadwyni hir o foleciwlau polymer ar wahân, fel bod gan yr hydoddiant briodweddau hylif gludiog sy'n hawdd ei ollwng. Pan fydd tymheredd yr hydoddiant yn cynyddu, mae'r polymer seliwlos yn colli dŵr yn raddol ac mae gludedd yr hydoddiant yn lleihau. Pan gyrhaeddir y pwynt gel, mae'r polymer yn dadhydradu'n llwyr, gan arwain at y cysylltiad rhwng y polymerau a ffurfio'r gel: mae cryfder y gel yn parhau i gynyddu wrth i'r tymheredd aros yn uwch na'r pwynt gel.

Wrth i'r hydoddiant oeri, mae'r gel yn dechrau gwrthdroi ac mae'r gludedd yn lleihau. Yn olaf, mae gludedd yr ateb oeri yn dychwelyd i'r gromlin codiad tymheredd cychwynnol ac yn cynyddu gyda'r gostyngiad tymheredd. Efallai y bydd yr hydoddiant yn cael ei oeri i'w werth gludedd cychwynnol. Felly, mae proses gel thermol CE yn gildroadwy.

Prif rôl CE mewn cynhyrchion sment yw fel viscosifier, plastigydd ac asiant cadw dŵr, felly mae sut i reoli'r gludedd a thymheredd gel wedi dod yn ffactor pwysig mewn cynhyrchion sment fel arfer yn defnyddio ei bwynt tymheredd gel cychwynnol o dan adran o'r gromlin, felly po isaf yw'r tymheredd, yr uchaf yw'r gludedd, y mwyaf amlwg yw effaith cadw dŵr viscosifier. Mae canlyniadau prawf llinell gynhyrchu bwrdd sment allwthio hefyd yn dangos mai'r isaf yw'r tymheredd deunydd o dan yr un cynnwys CE, y gorau yw'r effaith viscosification a chadw dŵr. Gan fod system sment yn system eiddo ffisegol a chemegol hynod gymhleth, mae yna lawer o ffactorau sy'n effeithio ar newid tymheredd gel CE a gludedd. Ac nid yw dylanwad gwahanol duedd a gradd Taianin yr un peth, felly canfu'r cymhwysiad ymarferol hefyd, ar ôl cymysgu system sment, fod pwynt tymheredd gel gwirioneddol CE (hynny yw, dirywiad effaith glud a chadw dŵr yn amlwg iawn ar y tymheredd hwn ) yn is na'r tymheredd gel a nodir gan y cynnyrch, felly, wrth ddewis cynhyrchion CE i gymryd i ystyriaeth y ffactorau sy'n achosi dirywiad tymheredd gel. Y canlynol yw'r prif ffactorau y credwn sy'n effeithio ar gludedd a thymheredd gel hydoddiant CE mewn cynhyrchion sment.

4.1 Dylanwad gwerth pH ar gludedd

Nid yw MC a HPMC yn ïonig, felly mae gan gludedd yr hydoddiant na gludedd glud ïonig naturiol ystod ehangach o sefydlogrwydd DH, ond os yw'r gwerth pH yn fwy na'r ystod o 3 ~ 11, byddant yn lleihau'r gludedd yn raddol ar a tymheredd uwch neu mewn storfa am gyfnod hir o amser, yn enwedig hydoddiant gludedd uchel. Mae gludedd hydoddiant cynnyrch CE yn lleihau mewn asid cryf neu hydoddiant sylfaen cryf, sy'n bennaf oherwydd dadhydradiad CE a achosir gan sylfaen ac asid. Felly, mae gludedd CE fel arfer yn gostwng i raddau yn amgylchedd alcalïaidd cynhyrchion sment.

4.2 Dylanwad cyfradd gwresogi a throi ar y broses gel

Bydd tymheredd y pwynt gel yn cael ei effeithio gan effaith gyfun cyfradd gwresogi a chyfradd cneifio gan ei droi. Yn gyffredinol, bydd troi cyflymder uchel a gwresogi cyflym yn cynyddu'r tymheredd gel yn sylweddol, sy'n ffafriol i gynhyrchion sment a ffurfiwyd gan gymysgu mecanyddol.

4.3 Dylanwad canolbwyntio ar gel poeth

Mae cynyddu crynodiad yr ateb fel arfer yn gostwng y tymheredd gel, ac mae pwyntiau gel gludedd isel CE yn uwch na rhai CE gludedd uchel. Megis METHOCEL A DOW

Bydd tymheredd y gel yn cael ei ostwng 10 ℃ am bob cynnydd o 2% yng nghrynodiad y cynnyrch. Bydd cynnydd o 2% yn y crynodiad o gynhyrchion math-F yn lleihau tymheredd y gel 4 ℃.

4.4 Dylanwad ychwanegion ar gelation thermol

Ym maes deunyddiau adeiladu, mae llawer o ddeunyddiau yn halwynau anorganig, a fydd yn cael effaith sylweddol ar dymheredd gel hydoddiant CE. Yn dibynnu a yw'r ychwanegyn yn gweithredu fel ceulydd neu asiant hydoddi, gall rhai ychwanegion gynyddu tymheredd gel thermol CE, tra gall eraill ostwng tymheredd gel thermol CE: er enghraifft, ethanol sy'n gwella toddyddion, PEG-400 (glycol polyethylen) , anediol, ac ati, yn gallu cynyddu'r pwynt gel. Bydd halwynau, glyserin, sorbitol a sylweddau eraill yn lleihau'r pwynt gel, yn gyffredinol ni fydd CE nad yw'n ïonig yn cael ei waddodi oherwydd ïonau metel amlfalent, ond pan fydd crynodiad yr electrolyte neu sylweddau toddedig eraill yn fwy na therfyn penodol, gellir halltu cynhyrchion CE yn ateb, mae hyn oherwydd cystadleuaeth electrolytau i ddŵr, gan arwain at leihau hydradiad CE, Mae cynnwys halen hydoddiant y cynnyrch CE yn gyffredinol ychydig yn uwch na chynnyrch Mc, ac mae'r cynnwys halen ychydig yn wahanol mewn gwahanol HPMC.

Bydd llawer o gynhwysion mewn cynhyrchion sment yn gwneud y pwynt gel o ollwng CE, felly dylai'r detholiad o ychwanegion gymryd i ystyriaeth y gallai hyn achosi pwynt gel a gludedd newidiadau CE.

5.Conclusion

(1) mae ether cellwlos yn seliwlos naturiol trwy adwaith etherification, mae ganddo'r uned strwythurol sylfaenol o glwcos wedi'i ddadhydradu'n, yn ôl y math a nifer y grwpiau amnewidiol ar ei safle amnewid ac mae ganddo briodweddau gwahanol. Gellir defnyddio'r ether nad yw'n ïonig fel MC a HPMC fel viscosifier, asiant cadw dŵr, asiant entrainment aer ac eraill a ddefnyddir yn eang mewn cynhyrchion deunyddiau adeiladu.

(2) Mae gan CE hydoddedd unigryw, gan ffurfio hydoddiant ar dymheredd penodol (fel tymheredd gel), a ffurfio cymysgedd gel solet neu gronynnau solet ar dymheredd gel. Y prif ddulliau diddymu yw dull gwasgaru cymysgu sych, dull gwasgaru dŵr poeth, ac ati, mewn cynhyrchion sment a ddefnyddir yn gyffredin yw dull gwasgaru cymysgu sych. Yr allwedd yw gwasgaru CE yn gyfartal cyn iddo ddiddymu, gan ffurfio datrysiad ar dymheredd isel.

(3) Bydd crynodiad datrysiad, tymheredd, gwerth pH, ​​priodweddau cemegol ychwanegion a chyfradd droi yn effeithio ar dymheredd gel a gludedd hydoddiant CE, yn enwedig cynhyrchion sment yn atebion halen anorganig mewn amgylchedd alcalïaidd, fel arfer yn lleihau tymheredd gel a gludedd hydoddiant CE , gan ddod ag effeithiau andwyol. Felly, yn ôl nodweddion CE, yn gyntaf, dylid ei ddefnyddio ar dymheredd isel (islaw'r tymheredd gel), ac yn ail, dylid ystyried dylanwad ychwanegion.