Zelulosa-eter zementuan oinarritutako produktuetan

Zelulosa-ether erabilera anitzeko gehigarri moduko bat da, zementuzko produktuetan erabil daitekeena. Artikulu honek zementuzko produktuetan erabili ohi diren metil zelulosa (MC) eta hidroxipropil metil zelulosa (HPMC /) propietate kimikoak, disoluzio garbiaren metodoa eta printzipioa eta disoluzioaren ezaugarri nagusiak aurkezten ditu. Zementuzko produktuen gel termikoaren tenperatura eta biskositatearen beherakada eztabaidatu zen ekoizpen-esperientzia praktikoan oinarrituta.

Hitz gakoak:zelulosa eter; Metil zelulosa;Hidroxipropil metil zelulosa; Gelaren tenperatura beroa; biskositatea

1. Ikuspegi orokorra

Zelulosa eterrea (CE laburbilduz) zelulosaz egiten da agente eterifikatzaile baten edo batzuen eterifikazio erreakzioaren bidez eta artezketa lehorren bidez. CE mota ioniko eta ez-ionikoetan bana daiteke, horien artean CE mota ez-ionikoa gel termikoen ezaugarri eta disolbagarritasun bereziagatik, gatzarekiko erresistentziagatik, beroarekiko erresistentziagatik eta gainazaleko jarduera egokia duelako. Ura atxikitzeko agente gisa erabil daiteke, esekidura-agente gisa, emultsionatzaile gisa, filma osatzeko agente gisa, lubrifikatzaile, itsasgarri eta hobetzaile erreologiko gisa. Atzerriko kontsumo-eremu nagusiak latexezko estaldurak, eraikuntza-materialak, petrolio-zulaketak eta abar dira. Atzerriko herrialdeekin alderatuta, ur-disolbagarrien CEren ekoizpena eta aplikazioa hastapenetan dago oraindik. Pertsonen osasunaren eta ingurumenaren kontzientziaren hobekuntzarekin. Uretan disolbagarriak den CE, fisiologiarentzat kaltegabea eta ingurumena kutsatzen ez duena, garapen handia izango du.

Eraikuntzako materialen eremuan normalean CE metil zelulosa (MC) eta hidroxipropil metil zelulosa (HPMC) da, pintura, igeltsu, mortero eta zementu-produktuen plastifikatzaile gisa erabil daiteke, biskosifikatzaile, ura atxikitzeko agente, airea erakartzeko agente eta agente atzeratzaile gisa. Eraikuntzako materialen industria gehiena tenperatura normalean erabiltzen da, nahasketa lehorra hautsa eta ura erabiltzen dira, gutxiago CEren disoluzio-ezaugarriak eta gel beroaren ezaugarriak inplikatzen dituztenak, baina zementu-produktuen ekoizpen mekanizatuan eta beste tenperatura-baldintza berezietan, ezaugarri hauek CEk paper beteagoa izango du.

2. CEren propietate kimikoak

CE metodo kimiko eta fisiko batzuen bidez zelulosa tratatuz lortzen da. Ordezkapen kimikoko egitura desberdinen arabera, normalean, honako hauek bana daitezke: MC, HPMC, hidroxietil zelulosa (HEC), etab.: CE bakoitzak zelularen oinarrizko egitura du - glukosa deshidratatua. CE ekoizteko prozesuan, zelulosa-zuntzak disoluzio alkalino batean berotzen dira eta gero agente eterifikatzaileekin tratatzen dira. Zuntzezko erreakzio-produktuak araztu eta pulverizatu egiten dira fintasun jakin bateko hauts uniforme bat osatzeko.

MC-ren ekoizpen-prozesuak metano kloruroa soilik erabiltzen du eterifikatzaile gisa. Metano kloruroa erabiltzeaz gain, HPMC-ren ekoizpenak propileno oxidoa ere erabiltzen du hidroxipropil ordezkatzaile-taldeak lortzeko. Hainbat CE metil eta hidroxipropil ordezkapen tasa desberdinak dituzte, eta horrek CE disoluzioaren bateragarritasun organikoari eta gel termikoko tenperaturari eragiten dio.

Zelulosaren glukosa deshidratatutako egitura-unitateen Ordezkatze-taldeen kopurua masa-portzentajearen edo ordezkapen-taldeen batez besteko kopuruaren arabera adieraz daiteke (hau da, DS — Ordezkapen-maila). Ordezkatzaile taldeen kopuruak CE produktuen propietateak zehazten ditu. Batez besteko ordezkapen-mailak eterifikazio-produktuen disolbagarritasunean duen eragina honako hau da:

(1) ordezkapen-maila baxua lijian disolbagarria;

(2) uretan disolbagarria den ordezkapen-maila apur bat altua;

(3) disolbatzaile organiko polarretan disolbatutako ordezkapen-maila handia;

(4) Disolbatzaile organiko ez-polarretan disolbatutako ordezkapen-maila handiagoa.

3. CEren disoluzio metodoa

CE-k disolbagarritasun-propietate berezia du, tenperatura tenperatura jakin batera igotzen denean, uretan disolbaezina da, baina tenperatura horretatik behera, disolbagarritasuna handitu egingo da tenperatura jaitsi ahala. CE ur hotzetan (eta zenbait kasutan disolbatzaile organiko espezifikoetan) disolbagarria da hantura eta hidratazio prozesuen bidez. CE disoluzioek ez dituzte gatz ionikoen disoluzioan agertzen diren disolbagarritasun-muga nabariak. CE-ren kontzentrazioa, oro har, ekoizpen-ekipoek kontrolatu dezaketen biskositatera mugatzen da, eta erabiltzaileak eskatzen duen biskositatearen eta barietate kimikoaren arabera ere aldatzen da. Biskositate baxuko CEren disoluzioaren kontzentrazioa % 10 ~ % 15 da, eta biskositate handiko CE, oro har, % 2 ~ % 3ra mugatzen da. CE mota ezberdinek (hautsa edo gainazaleko hautsa edo granularra, esaterako) disoluzioa nola prestatzen den eragin dezakete.

3.1 CE gainazaleko tratamendurik gabe

CE ur hotzetan disolbagarria den arren, guztiz sakabanatuta egon behar da uretan pilaketak saihesteko. Zenbait kasutan, abiadura handiko nahastailea edo inbutua erabil daiteke ur hotzetan CE hautsa barreiatzeko. Hala ere, tratatu gabeko hautsa zuzenean ur hotzetan gehitzen bada behar adina irabiatu gabe, pikor handiak sortuko dira. Opilatzeko arrazoi nagusia CE hauts-partikulak guztiz busti ez direla da. Hautsaren zati bat bakarrik disolbatzen denean, gel-film bat sortuko da, eta horrek gainerako hautsak disolbatzen jarraitzea eragozten du. Hori dela eta, disolbatu aurretik, CE partikulak ahalik eta gehien sakabanatu behar dira. Ondoko bi sakabanaketa metodo hauek erabili ohi dira.

3.1.1 Nahaste lehorra barreiatzeko metodoa

Metodo hau zementuzko produktuetan erabiltzen da gehien. Ura gehitu aurretik, nahastu beste hautsa CE hautsarekin uniformeki, CE hauts partikulak sakabanatu daitezen. Gutxieneko nahasketa-erlazioa: Beste hauts batzuk: CE hautsa = (3 ~ 7): 1.

Metodo honetan, CE dispertsioa egoera lehorrean osatzen da, beste hauts batzuk erabiliz CE partikulak elkarren artean sakabanatzeko, ura gehitzean CE partikulen elkarrekiko lotura saihesteko eta disoluzio gehiago eragiten duenean. Hori dela eta, ez da ur beroa behar dispertsiorako, baina disoluzio-abiadura hauts partikulen eta nahaste-baldintzen araberakoa da.

3.1.2 Ur beroaren sakabanaketa metodoa

(1) Beharrezko ura 90C-ra berotzeko lehen 1/5 ~ 1/3, gehitu CE, eta gero irabiatu partikula guztiak busti arte, eta, ondoren, gainerako ura ur hotzean edo izoztuan gehitu da tenperatura murrizteko. disoluzioa, behin CE disoluzio-tenperaturara iritsita, hautsa hidratatzen hasi zen, biskositatea handitu zen.

(2) Ur guztia berotu dezakezu eta, gero, CE gehitu irabiatzeko hozten den bitartean hidratazioa osatu arte. Hozte nahikoa oso garrantzitsua da CEren erabateko hidrataziorako eta biskositatea sortzeko. Biskositate ezin hobea izateko, MC soluzioa 0 ~ 5 ℃-ra hoztu behar da, eta HPMC 20 ~ 25 ℃ edo beherago baino ez da hoztu behar. Hidratazio osoak hozte nahikoa behar duenez, HPMC soluzioak ur hotza erabili ezin den lekuetan erabili ohi dira: informazioaren arabera, HPMCk tenperatura baxuagoetan MC baino tenperatura murrizketa txikiagoa du biskositate bera lortzeko. Aipatzekoa da ur beroaren sakabanaketa metodoak CE partikulak tenperatura altuagoan uniformeki barreiatzen dituela soilik, baina momentu honetan ez da soluziorik sortzen. Biskositate jakin bat duen disoluzioa lortzeko, berriro hoztu behar da.

3.2 Azalera tratatutako CE hauts sakabanatua

Kasu askotan, CEk ur hotzetan hidratazio bizkor eta sakabanagarriak (biskositatea osatzeko) ezaugarriak izatea eskatzen du. Gainazala tratatutako CE aldi baterako disolbaezina da ur hotzetan tratamendu kimiko berezi baten ondoren, eta horrek bermatzen du CE urari gehitzen zaionean ez duela berehala biskositate nabaria sortuko eta ebakidura-indar baldintza txikietan sakabanatu daitekeela. Hidratazioaren edo biskositatearen eraketaren "atzerapen-denbora" gainazaleko tratamendu-maila, tenperatura, sistemaren pH-a eta CE disoluzioaren kontzentrazioa konbinatzearen emaitza da. Hidratazioaren atzerapena, oro har, kontzentrazio, tenperatura eta pH maila altuagoetan murrizten da. Oro har, dena den, CEren kontzentrazioa ez da kontuan hartzen % 5era iritsi arte (uraren masa-erlazioa).

Emaitza hoberenak eta hidratazio osoa lortzeko, tratatutako CE gainazala minutu batzuetan nahasi behar da baldintza neutroetan, 8,5 eta 9,0 arteko pH tartearekin, biskositate maximoa lortu arte (normalean 10-30 minutu). pH-a oinarrizkora aldatzen denean (pH 8,5 eta 9,0), tratatutako CE gainazala guztiz eta azkar disolbatzen da, eta disoluzioa egonkorra izan daiteke pH 3tik 11ra. Hala ere, garrantzitsua da kontzentrazio handiko minda baten pHa doitzea. ponpatzeko eta isurtzeko biskositatea handiegia izatea eragingo du. pH-a egokitu behar da minda nahi den kontzentraziora diluitu ondoren.

Laburbilduz, CEren disoluzio-prozesuak bi prozesu barne hartzen ditu: sakabanaketa fisikoa eta disoluzio kimikoa. Gakoa CE partikulak elkarren artean sakabanatzea da disolbatu aurretik, tenperatura baxuko disoluzioan biskositate handia dela eta aglomerazioa saihesteko, eta horrek disoluzio gehiago eragingo du.

4. CE disoluzioaren propietateak

CE ur-disoluzio mota desberdinak beren tenperatura zehatzetan gelatik egingo dira. Gela guztiz itzulgarria da eta berriro hozten denean soluzioa sortzen du. CEren gelifikazio termiko itzulgarria berezia da. Zementu-produktu askotan, CEren biskositatearen eta dagozkion ura atxikitzeko eta lubrifikatzeko propietateen erabilera nagusia, eta biskositatea eta gelaren tenperatura harreman zuzena dute, gelaren tenperaturaren azpian, zenbat eta tenperatura baxuagoa izan, orduan eta handiagoa izango da CEren biskositatea, orduan eta hobea da dagokion ura atxikitzeko errendimendua.

Gelaren fenomenoaren egungo azalpena hau da: disoluzio prozesuan, antzekoa da

Hariaren polimero-molekulak ur-geruza molekularrarekin konektatzen dira, eta ondorioz, hantura sortzen da. Ur molekulek olio lubrifikatzailea bezala jokatzen dute, polimero molekulen kate luzeak aldendu ditzakete, beraz, soluzioak isurtzeko erraza den fluido likatsu baten propietateak ditu. Disoluzioaren tenperatura igotzen denean, zelulosa-polimeroak ura galtzen du pixkanaka eta disoluzioaren biskositatea gutxitzen da. Gel-puntura iristen denean, polimeroa guztiz deshidratatzen da, eta ondorioz polimeroen eta gelaren eraketaren arteko lotura sortzen da: gelaren indarrak areagotzen jarraitzen du tenperatura gel-puntuaren gainetik geratzen den heinean.

Disoluzioa hozten den heinean, gela alderantzikatzen hasten da eta biskositatea gutxitzen da. Azkenik, hozte-soluzioaren biskositatea hasierako tenperatura igoeraren kurbara itzultzen da eta tenperatura jaitsi ahala handitzen da. Disoluzioa hasierako biskositate-balioraino hoztu daiteke. Hori dela eta, CEren gel termikoaren prozesua itzulgarria da.

CE-ren eginkizun nagusia zementu-produktuetan biskosifikatzaile, plastifikatzaile eta ura atxikitzeko agente gisa da, beraz, nola kontrolatu biskositatea eta gelaren tenperatura faktore garrantzitsu bat bihurtu da zementu-produktuetan, normalean, bere hasierako gel-tenperatura-puntua erabiltzen dute kurbaren atal baten azpian, beraz, zenbat eta tenperatura baxuagoa izan, orduan eta likatasun handiagoa, orduan eta nabariagoa izango da biskosifikatzailearen ura atxikitzearen eragina. Estrusiozko zementu-taulen produkzio-lerroaren proben emaitzek ere erakusten dute materialaren tenperatura zenbat eta txikiagoa izan CEren eduki beraren azpian, orduan eta hobeagoa dela biskosifikazioa eta ura atxikitzeko efektua. Zementu-sistema propietate fisiko eta kimikoen sistema oso konplexua denez, faktore asko daude CE gelaren tenperatura eta biskositatearen aldaketan eragiten dutenak. Eta Taianin joera eta gradu ezberdinen eragina ez da berdina, beraz, aplikazio praktikoak zementu-sistema nahastu ondoren CEren benetako gel-tenperatura-puntua (hau da, kola eta ura atxikitzeko efektuaren beherakada oso nabaria da tenperatura honetan). ) produktuak adierazitako gel-tenperatura baino baxuagoak dira, beraz, CE produktuen aukeraketan gel-tenperaturaren beherakada eragiten duten faktoreak kontuan hartzeko. Honako hauek dira gure ustez CE disoluzioaren biskositatean eta gelaren tenperaturan eragiten duten faktore nagusiak zementuzko produktuetan.

4.1 pH balioaren eragina biskositatean

MC eta HPMC ez-ionikoak dira, beraz, soluzioaren biskositateak kola ioniko naturalaren biskositateak baino DH egonkortasunaren gama zabalagoa du, baina pH-aren balioa 3 ~ 11 bitartekoa gainditzen badu, pixkanaka-pixkanaka likatasuna murriztuko dute. tenperatura altuagoa edo denbora luzez biltegiratuta, batez ere biskositate handiko soluzioa. CE produktuaren soluzioaren biskositatea gutxitzen da azido sendoan edo base sendoan disoluzioan, hau da, batez ere, baseak eta azidoak eragindako CEren deshidratazioari esker. Hori dela eta, CEren biskositatea neurri batean murrizten da normalean zementuzko produktuen ingurune alkalinoan.

4.2 Berotze-tasa eta nahastearen eragina gel-prozesuan

Gel-puntuaren tenperatura berotze-tasa eta nahaste-zizaila-tasa-ren efektu konbinatuak eragingo du. Abiadura handiko nahasteak eta berotze azkarrak, oro har, gelaren tenperatura nabarmen handituko du, eta hori ona da nahasketa mekanikoaren bidez osatutako zementuzko produktuentzat.

4.3 Kontzentrazioaren eragina gel beroan

Disoluzioaren kontzentrazioa handitzeak gelaren tenperatura jaisten du normalean, eta CE biskositate baxuko gel puntuak CE biskositate handikoak baino altuagoak dira. Esaterako, DOW-en METOCEL A

Gelaren tenperatura 10 ℃ murriztuko da produktuaren kontzentrazioa % 2 handitzen den bakoitzean. F motako produktuen kontzentrazioa %2 handitzeak gelaren tenperatura 4 ℃ murriztuko du.

4.4 Gehigarrien eragina gelifikazio termikoan

Eraikuntzako materialen arloan, material asko gatz ez-organikoak dira, eta horrek eragin handia izango du CE disoluzioaren gel-tenperaturan. Gehigarriak koagulatzaile edo disolbatzaile gisa jarduten duen ala ez, gehigarri batzuek CEren gel termikoaren tenperatura handitu dezakete, eta beste batzuek, berriz, CEren gel termikoaren tenperatura txikiagotu dezakete: adibidez, disolbatzaile hobetzen duen etanola, PEG-400 (polietilenglikola). , anediol, etab., gel-puntua handitu dezakete. Gatzak, glizerinak, sorbitolak eta beste substantzia batzuek gel-puntua murriztuko dute, CE ez-ionikoa, oro har, ez da hauspeatuko ioi metaliko polibalenteen ondorioz, baina elektrolito-kontzentrazioa edo disolbatutako beste substantzia batzuk muga jakin bat gainditzen dutenean, CE produktuak gatz daitezke. konponbidea, hau elektrolitoek urarekiko duten lehiaren ondorioz gertatzen da, CEren hidratazioa murriztearen ondorioz, CE produktuaren disoluzioaren gatz-edukia, oro har, Mc produktuarena baino apur bat handiagoa da eta gatz-edukia zertxobait desberdina da. HPMC desberdinetan.

Zementu-produktuetako osagai askok CEren gel-puntua jaitsiko dute, beraz, gehigarrien aukeraketak kontuan izan behar du horrek CE-ren gel-puntua eta biskositatea aldaketak eragin ditzakeela.

5.Ondorioa

(1) zelulosa-ether zelulosa naturala da eterifikazio-erreakzioaren bidez, glukosa deshidratatuaren oinarrizko egitura-unitatea du, ordezko posizioan dauden ordezkatzaile-talde mota eta kopuruaren arabera eta propietate desberdinak ditu. MC eta HPMC bezalako eter ez-ionikoa biskosifikatzaile gisa erabil daiteke, ura atxikitzeko agente gisa, airea eramateko agente gisa eta eraikuntzako materialen produktuetan oso erabilia.

(2) CEk disolbagarritasun berezia du, tenperatura jakin batean disoluzioa eratzen du (adibidez, gelaren tenperaturan), eta gel solidoa edo partikula solidoaren nahasketa gelaren tenperaturan eratzen du. Disoluzio-metodo nagusiak nahasketa lehorra barreiatzeko metodoa, ur beroaren sakabanaketa metodoa eta abar dira, normalean erabiltzen diren zementu-produktuetan nahasketa lehorra barreiatzeko metodoa da. Gakoa disolbatu aurretik CE uniformeki barreiatzea da, tenperatura baxuetan disoluzioa osatuz.

(3) Disoluzioaren kontzentrazioa, tenperatura, pH balioa, gehigarrien propietate kimikoak eta nahaste-tasa CE disoluzioaren gel-tenperaturan eta biskositatean eragina izango dute, batez ere zementu-produktuak gatz-disoluzio ez-organikoak dira ingurune alkalinoan, normalean CE disoluzioaren gel-tenperatura eta biskositatea murrizten dute. , ondorio kaltegarriak ekarriz. Hori dela eta, CEren ezaugarrien arabera, lehenik eta behin, tenperatura baxuan erabili behar da (gelaren tenperaturaren azpitik), eta bigarrenik, gehigarrien eragina kontuan hartu behar da.