Vees lahustuva tselluloosi eetri superplastiliseerija süntees ja omadused

Lisaks valmistati puuvilla tselluloos polümerisatsiooni tasandamiseks ja see reageeris naatriumhüdroksiidiga, 1,4 monobutüülsulfonolaadiga (1,4, butaneSultone). Saadud sulfobutüleeritud tselluloosieter (SBC), millel oli hea vee lahustuvus. Uuriti reaktsioonitemperatuuri, reaktsiooniaja ja tooraine suhte mõju butüülsulfonaadi tselluloosi eetrile. Saadi optimaalsed reaktsioonitingimused ja toote struktuuri iseloomustas FTIR. Uurides SBC mõju tsemendipasta ja mördi omadustele, leitakse, et tootel on naftaleeniseeria vee vähendava ainega sarnane vesi vähendav toime ja voolavuse peetus on parem kui naftaleeni seeriavee vähendav aine. Erineva iseloomuliku viskoossuse ja väävli sisaldusega SBC -l on tsemendipasta jaoks erinev aeglustumisaste. Seetõttu peaks SBC muutuma aeglustuva vee redutseerivaks aineks, aeglustades suure tõhususega vee redutseeriva aine, isegi kõrge tõhususega vee redutseeriv aine. Selle omadused määrab peamiselt molekulaarstruktuur.

Märksõnad:tselluloos; Polümerisatsiooni tasakaal; Butüülsulfonaadi tselluloos eeter; Vee vähendav aine

Suure jõudlusega betooni väljatöötamine ja rakendamine on tihedalt seotud betoonist vee vähendava aine uurimise ja arendamisega. Just betoonist vee vähendava aine ilmnemise tõttu võib tagada kõrge töötavus, hea vastupidavus ja isegi suure tugevuse. Praegu on peamiselt järgmisi väga tõhusaid vee vähendavaid aineid, mida kasutatakse laialdaselt: naftaleeniseeria vee redutseeriv aine (SNF), sulfoonitud amiinivaigu seeria vee redutseeriv aine (SMF), aminosulfonaadi seeria vee redutseeriv aine (ASP), modifitseeritud lignosulfonaat Seeria vee redutseeriv aine (ML) ja polükarboksüülhappe seeria vee redutseerimisaine (PC), mis on praegustes uuringutes aktiivsem. Polükarboksüülhappe superplastiliseerijal on väikeste ajakadude, madala annuse ja betooni kõrge voolavuse eelised. Kõrge hinna tõttu on Hiinas siiski keeruline populariseerida. Seetõttu on Hiinas endiselt peamine rakendus naftaleeni superplastiliseerija. Enamik kondenseeruvatest vee vähendavatest ainetest kasutab madala suhtelise molekulmassiga formaldehüüdi ja muid lenduvaid aineid, mis võivad sünteesi ja kasutamisprotsessis keskkonda kahjustada.

Betoonise segude arendamine kodus ja välismaal seisab silmitsi keemiliste toorainete, hinnatõus ja muude probleemide puudusega. Kuidas kasutada odavaid ja rikkalikke looduslikke taastuvaid ressursse uute suure jõudlusega betoonise lisandite väljatöötamiseks toorainetena, saab konkreetsete segude uurimise oluline teema. Tärklis ja tselluloos on sedalaadi ressursside peamised esindajad. Kuna nende laialt leidub mõne reaktiiviga, on nende tuletisinstrumente laialdaselt laialdaselt kasutatud tooraine, taastuv, hõlpsasti reageeritav. Praegu on summeeritud tärklise uurimine vee redutseeriva ainena teinud teatavaid edusamme. Viimastel aastatel on ka vees lahustuvate tselluloosi derivaatide kui vee vähendavate ainete uurimine pälvinud inimeste tähelepanu. Liu Weizhe jt. Kasutatud puuvillast kiu kiudainetena tselluloossulfaadi sünteesimiseks erineva suhtelise molekulmassi ja asendusastmega. Kui selle asendamise aste on teatud vahemikus, võib see parandada tsemendi läga voolavust ja tsemendi konsolideerimisorgani tugevust. Patendis öeldakse, et mõned polüsahhariidide derivaadid keemilise reaktsiooni kaudu tugevate hüdrofiilsete rühmade sisseviimiseks võib saada tsemendil vees lahustuvate polüsahhariidide derivaatide hea dispersiooniga, näiteks naatriumkarboksümetüül tselluloos, karboksümetüül hüdroksüetüülselluloos, karboksümetüülsulfoonaat cecelloes, ja nii. Kuid Knaus jt. leidis, et CMHEC näib olevat sobiv kasutamiseks betoonvee redutseeriva ainena. Ainult siis, kui sulfoonhappe rühm viidi CMC ja CMHEC molekulidesse ning selle suhteline molekulmass on 1,0 × 105 ~ 1,5 × 105 g/mol, võib sellel olla betoonvee redutseeriva aine funktsioon. On erinevaid arvamusi selle kohta, kas mõned vees lahustuvad tselluloosi derivaadid sobivad kasutamiseks vee vähendavate ainetena, ja vees lahustuvaid tselluloosi derivaate on palju tüüpi, seetõttu on vaja teha sünteesi põhjalikke ja süstemaatilisi uuringuid ja sünteesi ja süstemaatilisi uuringuid läbi viia. Uute tselluloosi derivaatide rakendamine.

Selles artiklis kasutati tasakaalustatud polümerisatsiooni tselluloosi valmistamiseks lähtematerjalina puuvilla tselluloosi ja seejärel valige naatriumhüdroksiidi leeliseerimise kaudu sobiv reaktsioonitemperatuur, reaktsiooniaeg ja 1,4 monobutüülsulfonolaktooni reaktsiooni, mis on sulfoonhappe rühma sissejuhatus tselluloosile sissetoomine tselluloosile Molekulid, saadud vees lahustuv butüülsulfoonhappe tselluloos eetri (SBC) struktuuri analüüs ja rakendus eksperiment. Arutati võimalust seda kasutada vee redutseeriva ainena.

1. Eksperiment

1.1 tooraine ja instrumendid

Imav puuvill; Naatriumhüdroksiid (analüütiline puhas); Vesinikkloriidhape (36% ~ 37% vesilahus, analüütiliselt puhas); Isopropüülalkohol (analüütiliselt puhas); 1,4 monobutüülsulfonolaktoon (tööstuslik aste, mis on ette nähtud peene keemiatehase siplimisel); 32,5R tavaline Portlandi tsement (Dalian Onoda tsemendi tehas); Naftaleeni seeria superplastisti (SNF, Dalian Sicca).

Spectrum One-B Fourier teisenduse infrapunaspektromeeter, toodetud Perkin Elmer.

Irise eelis induktiivselt ühendatud plasmaheite spektromeeter (ICP-AES), mille on toodetud Thermo Jarrell Ash Co.

SBC -ga segatud tsemendi läga potentsiaali mõõtmiseks kasutati Zetaplus potentsiaalset analüsaatorit (Brookhaven Instruments, USA).

1.2 SBC ettevalmistamise meetod

Esiteks valmistati tasakaalustatud polümerisatsiooni aste tselluloos vastavalt kirjanduses kirjeldatud meetoditele. Kaaluti teatud kogus puuvilla tselluloosi ja lisati kolmesuunalisse kolbi. Lämmastiku kaitse all lisati lahjendatud vesinikkloriidhappe kontsentratsiooniga 6% ja segu segati tugevalt. Seejärel suspendeeriti see isopropüülalkoholiga kolmes suhu kolvi, mis oli teatud ajaks leeliliiniga 30% naatriumhüdroksiidi vesilahusega, kaalus teatud kogust 1,4 monobutüülsulfonolaktooni ja langes kolmemuusse kolbi, segati, segati samal ajal ja hoidis püsiva temperatuuri veevanni temperatuuri stabiilsena. Pärast teatud aja reaktsiooni jahutati toode toatemperatuurini, sadestati isopropüülalkoholiga, pumbati ja filtriti ning saadi toorprodukt. Pärast loputamist metanooli vesilahusega mitu korda, pumbati ja filtreeriti, kuivatati toode kasutamiseks lõpuks 60 ℃ juures.

1.3 SBC jõudluse mõõtmine

Produkt SBC lahustati 0,1 mol/L nano3 vesilahuses ja proovi iga lahjenduspunkti viskoossus mõõdeti USTNERi viskarmeti abil, et arvutada selle iseloomulik viskoossus. Toote väävli sisaldus määrati ICP - AES -instrumendi abil. SBC proovid ekstraheeriti atsetooniga, vaakum kuivatati ja seejärel jahvatati umbes 5 mg proovi ja suruti proovi ettevalmistamiseks koos KBR -iga. Infrapunaspektri test viidi läbi SBC ja tselluloosiproovides. Tsemendi suspensioon valmistati veetsemendi suhtega 400 ja vee vähendava aine sisaldus 1% tsemendimassist. Selle potentsiaali testiti 3 minuti jooksul.

Tsemendi läga voolavus ja tsemendimördi vee vähendamise kiirus mõõdetakse vastavalt GB/T 8077-2000 „betooniseadme ühtluseks mõeldud katsemeetodile”, MW/ME = 0,35. Tsemendipasta seadistamisaja test viiakse läbi vastavalt GB/T 1346-2001-le „Testimismeetod vee tarbimiseks, tsemendistandardi järjepidevuse seadmiseks ja stabiilsuseks”. Tsemendimördi survetugevus vastavalt GB/T 17671-1999 “Tsemendi mördi tugevuse testi meetod (IS0 meetod)” määramismeetod.

2. tulemused ja arutelu

2.1 SBC IR -analüüs

Tselluloosi ja produkti SBC infrapunaspektrid. Kuna S - C ja S - H neeldumispiip on väga nõrk, ei sobi see identifitseerimiseks, samas kui S = O on tugev neeldumispiip. Seetõttu saab sulfoonhappe rühma olemasolu molekulaarses struktuuris määrata, määrates kindlaks S = O piigi olemasolu. Tselluloosi ja produkti SBC infrapunaspektrite kohaselt on tselluloosi spektrites lainearvu 3350 cm-1 lähedal tugev neeldumissiik, mis klassifitseeritakse tselluloosi hüdroksüül venituse vibratsiooni piigiks. Tugevam neeldumispiip lainearvu 2 900 cm-1 lähedal on metüleen (CH2 1) veniva vibratsiooni tipp. Ribade seeria, mis koosneb 1060, 1170, 1120 ja 1010 cm-1-st, peegeldavad hüdroksüülrühma venitusvibratsiooni neeldumispiite ja eetri sideme paindevibratsiooni neeldumise piigi (C-O-C). Laine arv umbes 1650 cm-1 kajastab vesiniksideme neeldumise piigi, mis on moodustatud hüdroksüülrühma ja vaba veega. Riba 1440 ~ 1340 cm-1 näitab tselluloosi kristalset struktuuri. SBC IR-spektrites nõrgeneb riba 1440 ~ 1340 cm-1 intensiivsus. Suurenes neeldumispiigi tugevus 1650 cm-1 lähedal, mis näitab, et vesiniksidemete moodustamise võime tugevnes. Tugevad neeldumispiigid ilmnesid 1180 628 cm-1 juures, mis ei kajastu tselluloosi infrapunaspektroskoopias. Esimene oli S = O -sideme iseloomulik neeldumispiip, samas kui viimane oli S = O sideme iseloomulik neeldumispiip. Ülaltoodud analüüsi kohaselt eksisteerib sulfoonhappe rühm pärast eetri reaktsiooni tselluloosi molekulaarses ahelas.

2.2 Reaktsioonitingimuste mõju SBC jõudlusele

Reaktsioonitingimuste ja SBC omaduste vahelist seost võib näha, et temperatuur, reaktsiooniaja ja materjali suhe mõjutavad sünteesitud toodete omadusi. SBC toodete lahustuvus määratakse 1G produkti vajaliku aja jooksul 100 ml deioniseeritud vees täielikult lahustumiseks toatemperatuuril; Mördi vee vähendamise testis on SBC sisaldus 1,0% tsemendimassist. Lisaks, kuna tselluloos koosneb peamiselt anhüdroglükoosiüksusest (AGU), arvutatakse tselluloosi kogus AGU -na, kui arvutatakse reagendi suhe. Võrreldes SBCL ~ SBC5 -ga on SBC6 sisemine viskoossus ja suurem väävli sisaldus ning mördi vee vähendamise määr on 11,2%. SBC iseloomulik viskoossus võib kajastada selle suhtelist molekulmassi. Kõrge iseloomulik viskoossus näitab, et selle suhteline molekulmass on suur. Kuid sel ajal suureneb sama kontsentratsiooniga vesilahuse viskoossus paratamatult ja makromolekulide vaba liikumine on piiratud, mis ei soodusta selle adsorptsiooni tsemendiosakeste pinnal, mõjutades seega vee mängu mängimist SBC dispersiooni jõudluse vähendamine. SBC väävlisisaldus on kõrge, mis näitab, et butüülsulfonaadi asendamise kraad on kõrge, SBC molekulaarse ahelaga on rohkem laenguarvu ja tsemendiosakeste pinna efekt on tugev, seega on ka tsemendiosakeste hajumine tugev.

Tselluloosi eeterlikus kasutatakse eetri kraadi ja toote kvaliteedi parandamiseks üldiselt mitmesuguse eetristumise meetodit. SBC7 ja SBC8 on tooted, mis on saadud vastavalt korduva alkalisatsiooni eetri abil vastavalt 1 ja 2 korda. Ilmselt on nende iseloomulik viskoossus madal ja väävli sisaldus kõrge, vee lõplik lahustuvus on hea, tsemendimördi vee vähendamise määr võib ulatuda vastavalt 14,8% ja 16,5%. Seetõttu kasutatakse järgmistes testides SBC6, SBC7 ja SBC8 uurimisobjektidena, et arutada nende rakenduse mõju tsemendipastas ja mördis.

2.3 SBC mõju tsemendi omadustele

2.3.1 SBC mõju tsemendipasta sujuvale

Vesi vähendava aine sisalduse mõju tsemendipasta voolavuse mõjutamine. SNF on naftaleeni seeria superplastiliseerija. Seda võib näha vee redutseeriva aine sisalduse mõju kõverast tsemendipasta voolatamisele, kui SBC8 sisaldus on väiksem kui 1,0%, suureneb tsemendipasta voolavus järk -järgult sisalduse suurenemisega ja efektiga ja efekt sarnaneb SNF -i omaga. Kui sisu ületab 1,0%, aeglustub läga voolavuse kasv järk -järgult ja kõver siseneb platvormi piirkonda. Võib arvata, et SBC8 küllastunud sisaldus on umbes 1,0%. SBC6 ja SBC7 oli ka SBC8 -ga sarnane suundumus, kuid nende küllastussisaldus oli oluliselt kõrgem kui SBC8 ja puhta läga voolavuse paranemissaste polnud nii kõrge kui SBC8. SNF -i küllastunud sisaldus on aga umbes 0,7% ~ 0,8%. Kui SNF -i sisaldus kasvab jätkuvalt, suureneb ka läga voolavus, kuid verejooksu rõnga kohaselt võib järeldada, et selle aja suurenemine on osaliselt põhjustatud verejooksu vee eraldamine tsemendi läga abil. Kokkuvõtteks võib öelda, et kuigi SBC küllastunud sisaldus on suurem kui SNF -il, pole siiski ilmselget verejooksu nähtust, kui SBC sisaldus ületab selle küllastunud sisalduse palju võrra. Seetõttu võib esialgselt hinnata, et SBC mõjutab vee vähendamist ja sellel on ka teatud veepeetus, mis erineb SNF -ist. Seda tööd tuleb täiendavalt uurida.

Tsemendipasta voolavuse vahelise suhte kõverast võib näha 1,0% vee vähendava aine sisaldusega ja ajaliselt, et SBC-ga segatud tsemendipasta voolavus on 120 minuti jooksul väga väike, eriti SBC6, mille esialgne voolavus on ainult umbes 200 mm ja voolavuse kaotus on alla 20%. Läga sujuvuse kaotus oli järjekorras SNF> SBC8> SBC7> SBC6. Uuringud on näidanud, et naftaleeni superplastiliseerija imendub peamiselt tsemendiosakeste pinnale tasapinnalise jõuga. Hüdratsiooni edenemisega vähendatakse läga vee redutseerivate ainete jääkmolekulide molekule, nii et järk -järgult vähendatakse ka adsorbeeritud vee redutseerivate ainete molekulid tsemendiosakeste pinnal. Osakeste vaheline tõrjumine on nõrgenenud ja tsemendiosakesed tekitavad füüsilist kondenseerumist, mis näitab võrgu läga voolavuse langust. Seetõttu on tsemendi läga kadu, mis on segatud naftaleeni superplastistiga. Enamik naftaleeniseeria vee vähendavaid aineid, mida inseneritöös kasutavad, on selle defekti parandamiseks korralikult segatud. Seega on SBC likviidsuse säilitamise osas SNF -ist parem.

2.3.2 Tsemendipasta potentsiaali mõju ja seadistamise aeg

Pärast vee redutseerimisvahendi lisamist tsemendisegule adsorbeerunud tsemendiosakesed adsorbeeritud vee redutseerivate ainete molekulid, seega saab tsemendiosakeste potentsiaalseid elektrilisi omadusi muuta positiivsest negatiivseks ja absoluutväärtus suureneb ilmselgelt. SNF -iga segatud tsemendi osakeste potentsiaali absoluutväärtus on suurem kui SBC -l. Samal ajal laiendati SBC -ga segatud tsemendipasta seadistusaega tühja prooviga võrreldes erineval määral ja seadistusaeg oli SBC6> SBC7> SBC8 järjekorras pikalt. On näha, et SBC iseloomuliku viskoossuse vähenemise ja väävli sisalduse suurenemisega lüheneb tsemendipasta seadmise aeg järk -järgult. Selle põhjuseks on asjaolu, et SBC kuulub polüpolüsahhariidide derivaatidesse ja molekulaarses ahelas on rohkem hüdroksüülrühmi, millel on erinev aeglustava toime aste Portlandi tsemendi hüdratsioonireaktsioonile. Ligikaudu nelja tüüpi aeglustumisagentide mehhanismi on umbes nelja tüüpi ja SBC aeglustumismehhanism on umbes järgmine: tsemendi hüdratsiooni aluselises söötmes moodustuvad hüdroksüülrühm ja vaba Ca2+ ebastabiilne kompleks, nii et Ca2 10 kontsentratsioon vedelas faasis väheneb, kuid võib adsorbeeruda ka tsemendiosakeste pinnal ja hüdratsioonitoodete pinnal 02-, moodustades vesiniksidemed, ning muud hüdroksüülrühmad ja vesiniksideme assotsiatsiooni kaudu vee molekulid, nii et tsemendiosakeste pind moodustas kihi kihi Stabiilne lahendatud veekile. Seega on tsemendi hüdratsiooniprotsess pärsitud. Erineva väävli sisaldusega SBC ahelas on hüdroksüülrühmade arv üsna erinev, seega peab nende mõju tsemendi hüdratsiooniprotsessile olema erinev.

2.3.3 Mördi vee alandamise määr ja tugevuse test

Kuna mördi jõudlus võib kajastada betooni jõudlust mingil määral, uurib see artikkel peamiselt SBC -ga segatud mördi jõudlust. Mördi veetarbimist reguleeriti vastavalt mördi vee alandamise kiirusele testimise tasemele, nii et mördiproovi paisumine saavutas (180 ± 5) mM ja 40 mm × 40 mLTL × 160 Mill proovid olid ette valmistatud, et testida surm iga vanuse tugevus. Võrreldes tühjade proovidega, millel pole vee vähendavat ainet, on igas vanuses vee vähendava ainega mördiproovide tugevust paranenud erineval määral. 1,0% SNF -ga leotatud proovide survetugevus kasvas vastavalt 3, 7 ja 28 päeva jooksul vastavalt 46%, 35% ja 20%. SBC6, SBC7 ja SBC8 mõju mördi survetugedele ei ole sama. SBC6 -ga segatud mördi tugevus suureneb igal vanusel vähe ja mördi tugevus 3 päeva, 7 päeva ja 28d suureneb vastavalt 15%, 3% ja 2%. SBC8-ga segunenud mördi survetugevus suurenes oluliselt ja selle tugevus 3, 7 ja 28 päeva juures suurenes vastavalt 61%, 45%ja 18%, mis näitab, et SBC8-l on tugevat vee vähendavat ja tugevdavat mõju tsemendimördile.

2.3.4 SBC molekulaarstruktuuri omaduste mõju

Koos ülaltoodud analüüsiga SBC mõju kohta tsemendipastale ja mördile pole raske leida, et SBC molekulaarne struktuur, näiteks iseloomulik viskoossus (mis on seotud selle suhtelise molekulmassiga, on üldine iseloomulik viskoossus kõrge, selle suhteline, selle suhteline molekulmass on kõrge), väävli sisaldus (mis on seotud tugevate hüdrofiilsete rühmade asendamise astmega molekulaarses ahelas, kõrge väävli sisaldus on kõrge asendamise aste ja vastupidi) määrab SBC rakenduse jõudluse. Kui madala sisemise viskoossuse ja kõrge väävli sisaldusega SBC8 sisaldus on madal, võib sellel olla tugev dispersioonivõime osakesi tsementeerimiseks ja küllastussisaldus on ka madal, umbes 1,0%. Tsemendipasta seadistusaja laiendamine on suhteliselt lühike. Sama sujuvusega mördi survetugevus suureneb ilmselgelt igas vanuses. Kuid kõrge sisemise viskoossuse ja madala väävlisisaldusega SBC6 -l on väiksem voolavus, kui selle sisaldus on madal. Kuid kui selle sisaldust suurendatakse umbes 1,5%-ni, on ka selle dispersioonioskus osakeste tsementeerimiseks märkimisväärne. Puhta läga seadisaeg on aga rohkem pikenenud, mis näitab aeglase seadistamise omadusi. Mördi survetugevuse parandamine erinevates vanustes on piiratud. Üldiselt on SBC mördi voolavuse säilitamisel parem kui SNF.

3. Kokkuvõte

1. Tselluloosiga tselluloosiga tselluloos valmistati tselluloosist, mis pärast NaOH leeliseerimist oli 1,4 monobutüülsulfonolaktooniga ja seejärel valmistati vees lahustuv butüülsulfonolaktoon. Toote optimaalsed reaktsioonitingimused on järgmised: rida (Na0H); Autor (Agu); n (bs) -2,5: 1,0: 1,7, reaktsiooniaeg oli 4,5H, reaktsiooni temperatuur oli 75 ℃. Korduv alkalisatsioon ja eeterlik võib vähendada iseloomulikku viskoossust ja suurendada toote väävli sisaldust.

2. SBC, millel on sobiv iseloomulik viskoossus ja väävli sisaldus, võib tsemendi läga voolavust märkimisväärselt parandada ja voolavuse kadu parandada. Kui mördi vee alandamise määr ulatub 16,5%-ni, suureneb mördiproovi survetugevus igal vanusel ilmselgelt.

3. SBC rakendamine vee vähendava ainena näitab teatavat aeglustumist. Sobiva iseloomuliku viskoossuse tingimustes on võimalik saada kõrge tõhususega vee redutseeriv aine, suurendades väävli sisaldust ja vähendades aeglustumisastet. Viidates betoonise lisandite asjakohastele riiklikele standarditele, peaks SBC -st saama vee redutseerivaks aineks, millel on praktiline rakendusväärtus, aeglustamine vee redutseeriv aine, aeglustamine kõrge efektiivsusega vee redutseeriv aine ja isegi suure tõhususega vee redutseeriv aine.