બ્યુટેન સલ્ફોનેટ સેલ્યુલોઝ ઈથર વોટર રીડ્યુસરનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા

સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પના એસિડ હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા મેળવેલ પોલિમરાઇઝેશનની ચોક્કસ ડિગ્રી સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ (MCC)નો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે થતો હતો. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સક્રિયકરણ હેઠળ, સારી પાણીની દ્રાવ્યતા સાથે સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ (એસબીસી) વોટર રીડ્યુસર મેળવવા માટે તેને 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી. ઉત્પાદનનું માળખું ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (FT-IR), ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (NMR), સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM), એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) અને અન્ય વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓ અને પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી, કાચા માલના ગુણોત્તર, દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. અને MCC ની પ્રતિક્રિયા તપાસવામાં આવી હતી. કૃત્રિમ પ્રક્રિયાની સ્થિતિની અસરો જેમ કે તાપમાન, પ્રતિક્રિયા સમય અને ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરી પર સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટનો પ્રકાર. પરિણામો દર્શાવે છે કે: જ્યારે કાચા માલ MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 હોય છે, ત્યારે રિએક્ટન્ટ્સનો સમૂહ ગુણોત્તર છે: AGU (સેલ્યુલોઝ ગ્લુકોસાઇડ યુનિટ): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, આ સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલના સક્રિયકરણનો સમય 2 કલાક છે, અને ઉત્પાદનનો સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે. જ્યારે તાપમાન 80 ડિગ્રી સેલ્સિયસ હોય છે, ત્યારે પ્રાપ્ત ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોની અવેજીની ઉચ્ચતમ ડિગ્રી હોય છે, અને ઉત્પાદન શ્રેષ્ઠ પાણી-ઘટાડાનું પ્રદર્શન ધરાવે છે.

મુખ્ય શબ્દો:સેલ્યુલોઝ; સેલ્યુલોઝ બ્યુટીલસલ્ફોનેટ; પાણી ઘટાડવાનું એજન્ટ; પાણી ઘટાડવાની કામગીરી

1,પરિચય

કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર એ આધુનિક કોંક્રિટના અનિવાર્ય ઘટકોમાંનું એક છે. તે ચોક્કસપણે પાણી ઘટાડવાના એજન્ટના દેખાવને કારણે છે કે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સારી ટકાઉપણું અને કોંક્રિટની ઉચ્ચ શક્તિની પણ ખાતરી આપી શકાય છે. હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા વોટર રીડ્યુસરમાં મુખ્યત્વે નીચેની શ્રેણીઓનો સમાવેશ થાય છે: નેપ્થાલીન-આધારિત વોટર રીડ્યુસર (SNF), સલ્ફોનેટેડ મેલામાઈન રેઝિન-આધારિત વોટર-રીડ્યુસર (SMF), સલ્ફમેટ આધારિત વોટર-રીડ્યુસર (ASP), સંશોધિત લિગ્નોસલ્ફોનેટ સુપરપ્લાસ્ટીકાઈઝર ( ML), અને પોલીકાર્બોક્સિલેટ સુપરપ્લાસ્ટીકાઇઝર (PC), જે હાલમાં વધુ સક્રિય રીતે સંશોધન કરે છે. વોટર રીડ્યુસર્સની સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાનું પૃથ્થકરણ કરતાં, અગાઉના મોટાભાગના પરંપરાગત કન્ડેન્સેટ વોટર રીડ્યુસર્સ પોલીકન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયા માટે કાચા માલ તરીકે મજબૂત તીખી ગંધ સાથે ફોર્માલ્ડીહાઇડનો ઉપયોગ કરે છે, અને સલ્ફોનેશન પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે અત્યંત કાટ લાગતા ફ્યુમિંગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે કરવામાં આવે છે. આ અનિવાર્યપણે કામદારો અને આસપાસના પર્યાવરણ પર પ્રતિકૂળ અસરોનું કારણ બનશે, અને કચરાના અવશેષો અને કચરાના પ્રવાહીનો મોટો જથ્થો પણ ઉત્પન્ન કરશે, જે ટકાઉ વિકાસ માટે અનુકૂળ નથી; જો કે, પોલીકાર્બોક્સિલેટ વોટર રીડ્યુસર્સમાં સમય જતાં કોંક્રિટના નાના નુકસાન, ઓછી માત્રા, સારો પ્રવાહ તેના ફાયદાઓ છે અને તેમાં ઉચ્ચ ઘનતાના ફાયદા છે અને ફોર્માલ્ડિહાઇડ જેવા કોઈ ઝેરી પદાર્થો નથી, પરંતુ ચીનમાં તેનો પ્રચાર કરવો મુશ્કેલ છે. કિંમત કાચા માલના સ્ત્રોતના પૃથ્થકરણ પરથી, એ શોધવું મુશ્કેલ નથી કે ઉપરોક્ત મોટા ભાગના વોટર રિડ્યુસર્સ પેટ્રોકેમિકલ ઉત્પાદનો/બાય-પ્રોડક્ટ્સના આધારે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જ્યારે પેટ્રોલિયમ, બિન-નવીનીકરણીય સંસાધન તરીકે, વધુને વધુ દુર્લભ છે અને તેની કિંમત સતત વધી રહી છે. તેથી, નવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટીકાઇઝર્સ વિકસાવવા માટે કાચા માલ તરીકે સસ્તા અને વિપુલ પ્રમાણમાં કુદરતી નવીનીકરણીય સંસાધનોનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટીકાઇઝર્સ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંશોધન દિશા બની ગયું છે.

સેલ્યુલોઝ એ એક રેખીય મેક્રોમોલેક્યુલ છે જે ઘણા ડી-ગ્લુકોપાયરાનોઝને β-(1-4) ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ સાથે જોડીને રચાય છે. દરેક ગ્લુકોપાયરાનોસિલ રિંગ પર ત્રણ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો છે. યોગ્ય સારવાર ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ પેપરમાં, સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પનો પ્રારંભિક કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને પોલિમરાઇઝેશનની યોગ્ય ડિગ્રી સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ મેળવવા માટે એસિડ હાઇડ્રોલિસિસ પછી, તેને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્વારા સક્રિય કરવામાં આવ્યું હતું અને બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ એસિડ તૈયાર કરવા માટે 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી. સેલ્યુલોઝ ઈથર સુપરપ્લાસ્ટીકાઇઝર, અને દરેક પ્રતિક્રિયાના પ્રભાવિત પરિબળોની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી.

2. પ્રયોગ

2.1 કાચો માલ

સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી 576, ઝિનજિયાંગ આયોંગ ટેક્નોલોજી કંપની, લિ.; 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS), ઔદ્યોગિક ગ્રેડ, શાંઘાઈ જિયાચેન કેમિકલ કંપની લિમિટેડ દ્વારા ઉત્પાદિત; 52.5R સામાન્ય પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ, ઉરુમકી સિમેન્ટ ફેક્ટરી દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે; ચાઇના ISO પ્રમાણભૂત રેતી, Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd. દ્વારા ઉત્પાદિત; સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, આઇસોપ્રોપેનોલ, નિર્જળ મિથેનોલ, ઇથિલ એસિટેટ, એન-બ્યુટેનોલ, પેટ્રોલિયમ ઇથર, વગેરે, બધું વિશ્લેષણાત્મક રીતે શુદ્ધ, વ્યવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ છે.

2.2 પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

કપાસના પલ્પની ચોક્કસ માત્રાનું વજન કરો અને તેને યોગ્ય રીતે પીસી લો, તેને ત્રણ ગળાની બોટલમાં મૂકો, પાતળું હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની ચોક્કસ સાંદ્રતા ઉમેરો, ગરમ થવા માટે હલાવો અને ચોક્કસ સમય માટે હાઇડ્રોલાઈઝ કરો, ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરો, ફિલ્ટર કરો, તટસ્થ થાય ત્યાં સુધી પાણીથી ધોઈ લો, અને મેળવવા માટે 50 ° સે પર વેક્યૂમ સુકાવો, પોલિમરાઇઝેશનની વિવિધ ડિગ્રી સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ કાચો માલસામાન કર્યા પછી, સાહિત્ય અનુસાર પોલિમરાઇઝેશનની તેમની ડિગ્રીને માપો, તેને ત્રણ ગળાની પ્રતિક્રિયા બોટલમાં મૂકો, તેને સસ્પેન્ડ કરો. સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તેના માસથી 10 ગણું વધારે છે, હલાવતા નીચે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ જલીય દ્રાવણની ચોક્કસ માત્રા ઉમેરો, ચોક્કસ સમયગાળા માટે ઓરડાના તાપમાને હલાવો અને સક્રિય કરો, 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) ની ગણતરી કરેલ રકમ ઉમેરો, ગરમ કરો. પ્રતિક્રિયા તાપમાન પર, ચોક્કસ સમયગાળા માટે સતત તાપમાન પર પ્રતિક્રિયા આપો, ઉત્પાદનને ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરો અને સક્શન ફિલ્ટરેશન દ્વારા ક્રૂડ ઉત્પાદન મેળવો. 3 વખત પાણી અને મિથેનોલથી કોગળા કરો અને અંતિમ ઉત્પાદન મેળવવા માટે સક્શન વડે ફિલ્ટર કરો, એટલે કે સેલ્યુલોઝ બ્યુટીલસલ્ફોનેટ વોટર રીડ્યુસર (SBC).

2.3 ઉત્પાદન વિશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા

2.3.1 ઉત્પાદન સલ્ફર સામગ્રીનું નિર્ધારણ અને અવેજીની ડિગ્રીની ગણતરી

FLASHEA-PE2400 એલિમેન્ટલ વિશ્લેષકનો ઉપયોગ સલ્ફર સામગ્રીને નિર્ધારિત કરવા માટે સૂકા સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ વોટર રીડ્યુસર પ્રોડક્ટ પર પ્રાથમિક વિશ્લેષણ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.

2.3.2 મોર્ટારની પ્રવાહીતાનું નિર્ધારણ

GB8076-2008 માં 6.5 અનુસાર માપવામાં આવે છે. એટલે કે, જ્યારે વિસ્તરણ વ્યાસ (180±2) મીમી હોય ત્યારે પ્રથમ પાણી/સિમેન્ટ/પ્રમાણભૂત રેતીના મિશ્રણને NLD-3 સિમેન્ટ મોર્ટાર પ્રવાહીતા ટેસ્ટર પર માપો. સિમેન્ટ, માપવામાં આવેલ બેન્ચમાર્ક પાણીનો વપરાશ 230 ગ્રામ છે), અને પછી સિમેન્ટ/વોટર રિડ્યુસિંગ એજન્ટ/સ્ટાન્ડર્ડ વોટર/સ્ટાન્ડર્ડ રેતી=450g/4.5g/ મુજબ, પાણીમાં એક વોટર રિડ્યુસિંગ એજન્ટ ઉમેરો કે જેનું દળ સિમેન્ટ માસના 1% છે. 230 ગ્રામ/ 1350 ગ્રામનો ગુણોત્તર JJ-5 સિમેન્ટ મોર્ટાર મિક્સરમાં મૂકવામાં આવે છે અને તેને સમાનરૂપે હલાવવામાં આવે છે, અને મોર્ટાર પ્રવાહીતા પરીક્ષક પર મોર્ટારનો વિસ્તૃત વ્યાસ માપવામાં આવે છે, જે માપેલ મોર્ટાર પ્રવાહીતા છે.

2.3.3 ઉત્પાદન લાક્ષણિકતા

Bruker કંપનીના EQUINOX 55 પ્રકાર ફૌરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને નમૂનાને FT-IR દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું; નમૂનાનું H NMR સ્પેક્ટ્રમ વેરિયન કંપનીના INOVA ZAB-HS પ્લો સુપરકન્ડક્ટિંગ ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું; ઉત્પાદનની મોર્ફોલોજી માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ જોવામાં આવી હતી; MAC કંપની M18XHF22-SRA ના એક્સ-રે ડિફ્રેક્ટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને નમૂના પર XRD વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.

3. પરિણામો અને ચર્ચા

3.1 લાક્ષણિકતા પરિણામો

3.1.1 FT-IR લાક્ષણિકતા પરિણામો

ઇન્ફ્રારેડ વિશ્લેષણ કાચા માલના માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ પર પોલિમરાઇઝેશન Dp=45 ની ડિગ્રી સાથે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું અને આ કાચા માલમાંથી સંશ્લેષિત ઉત્પાદન SBC. SC અને SH ના શોષણ શિખરો ખૂબ નબળા હોવાથી, તેઓ ઓળખ માટે યોગ્ય નથી, જ્યારે S=O ની શોષણની ટોચ મજબૂત છે. તેથી, પરમાણુ બંધારણમાં સલ્ફોનિક એસિડ જૂથ છે કે કેમ તે S=O ટોચના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. દેખીતી રીતે, સેલ્યુલોઝ સ્પેક્ટ્રમમાં, 3344 સેમી-1 ની તરંગ સંખ્યા પર મજબૂત શોષણ ટોચ છે, જે સેલ્યુલોઝમાં હાઇડ્રોક્સિલ સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશન પીકને આભારી છે; 2923 cm-1 ની તરંગ સંખ્યા પર વધુ મજબૂત શોષણ શિખર એ મિથાઈલીન (-CH2) નું સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશન પીક છે. કંપન શિખર; 1031, 1051, 1114 અને 1165cm-1થી બનેલા બેન્ડની શ્રેણી હાઇડ્રોક્સિલ સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશનના શોષણની ટોચ અને ઇથર બોન્ડ (COC) બેન્ડિંગ વાઇબ્રેશનના શોષણની ટોચને પ્રતિબિંબિત કરે છે; તરંગ નંબર 1646cm-1 હાઇડ્રોક્સિલ અને મુક્ત પાણી દ્વારા રચાયેલા હાઇડ્રોજનને પ્રતિબિંબિત કરે છે બોન્ડ શોષણ ટોચ; 1432~1318cm-1નો બેન્ડ સેલ્યુલોઝ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરના અસ્તિત્વને દર્શાવે છે. SBC ના IR સ્પેક્ટ્રમમાં, બેન્ડ 1432~1318cm-1 ની તીવ્રતા નબળી પડે છે; જ્યારે 1653 સેમી-1 પર શોષણની ટોચની તીવ્રતા વધે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતા મજબૂત છે; 1040, 605cm-1 વધુ મજબૂત શોષણ શિખરો દેખાય છે, અને આ બે સેલ્યુલોઝના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રતિબિંબિત થતા નથી, પહેલાનું S=O બોન્ડનું લાક્ષણિક શોષણ શિખર છે, અને બાદમાં SO બોન્ડનું લાક્ષણિક શોષણ શિખર છે. ઉપરોક્ત વિશ્લેષણના આધારે, તે જોઈ શકાય છે કે સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા પછી, તેની પરમાણુ સાંકળમાં સલ્ફોનિક એસિડ જૂથો છે.

3.1.2 H NMR લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટનું H NMR સ્પેક્ટ્રમ જોઈ શકાય છે: γ=1.74~2.92 ની અંદર સાયક્લોબ્યુટીલનું હાઇડ્રોજન પ્રોટોન રાસાયણિક શિફ્ટ છે, અને γ=3.33~4.52 ની અંદર સેલ્યુલોઝ એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમ છે ઓક્સિજન પ્રોટોનનું રાસાયણિક શિફ્ટ γ=42=4. ~6 એ ઓક્સિજન સાથે જોડાયેલા બ્યુટીલસલ્ફોનિક એસિડ જૂથમાં મિથાઈલીન પ્રોટોનનું રાસાયણિક પરિવર્તન છે, અને γ=6~7 પર કોઈ શિખર નથી, જે દર્શાવે છે કે ઉત્પાદન અન્ય પ્રોટોન અસ્તિત્વમાં નથી.

3.1.3 SEM લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને પ્રોડક્ટ સેલ્યુલોઝ બ્યુટીલસલ્ફોનેટનું SEM અવલોકન. સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને પ્રોડક્ટ સેલ્યુલોઝ બ્યુટેન્સલ્ફોનેટ (SBC) ના SEM પૃથ્થકરણ પરિણામોનું વિશ્લેષણ કરીને, એવું જાણવા મળ્યું છે કે HCL સાથે હાઇડ્રોલિસિસ પછી મેળવેલ માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ સેલ્યુલોઝ ફાઇબરની રચનામાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કરી શકે છે. તંતુમય માળખું નાશ પામ્યું હતું, અને ઝીણવટભર્યા સેલ્યુલોઝ કણો મેળવવામાં આવ્યા હતા. BS સાથે વધુ પ્રતિક્રિયા કરીને મેળવેલા SBCમાં કોઈ તંતુમય માળખું નહોતું અને તે મૂળભૂત રીતે આકારહીન બંધારણમાં રૂપાંતરિત થયું હતું, જે પાણીમાં તેના વિસર્જન માટે ફાયદાકારક હતું.

3.1.4 XRD લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝની સ્ફટિકીયતા સમગ્રમાં સેલ્યુલોઝ એકમની રચના દ્વારા રચાયેલા સ્ફટિકીય પ્રદેશની ટકાવારીનો સંદર્ભ આપે છે. જ્યારે સેલ્યુલોઝ અને તેના ડેરિવેટિવ્સ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે પરમાણુમાં અને પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સનો નાશ થાય છે, અને સ્ફટિકીય પ્રદેશ આકારહીન પ્રદેશ બની જાય છે, જેનાથી સ્ફટિકીયતામાં ઘટાડો થાય છે. તેથી, પ્રતિક્રિયા પહેલાં અને પછી સ્ફટિકીયતામાં ફેરફાર એ સેલ્યુલોઝનું માપ છે પ્રતિભાવમાં ભાગ લેવો કે નહીં તે માપદંડોમાંનો એક છે. XRD વિશ્લેષણ માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને ઉત્પાદન સેલ્યુલોઝ બ્યુટેન્સલ્ફોનેટ પર કરવામાં આવ્યું હતું. તે સરખામણી દ્વારા જોઈ શકાય છે કે ઈથરિફિકેશન પછી, સ્ફટિકીયતા મૂળભૂત રીતે બદલાય છે, અને ઉત્પાદન સંપૂર્ણપણે આકારહીન બંધારણમાં રૂપાંતરિત થઈ ગયું છે, જેથી તે પાણીમાં ઓગળી શકાય.

3.2 ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરી પર કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રીની અસર

મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરીને સીધી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે, અને ઉત્પાદનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ એ મોર્ટારની પ્રવાહીતાને અસર કરતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળોમાંનું એક છે. મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરીને માપે છે.

પોલિમરાઇઝેશનની વિવિધ ડિગ્રી સાથે MCC તૈયાર કરવા માટે હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ બદલ્યા પછી, ઉપરોક્ત પદ્ધતિ અનુસાર, SBC ઉત્પાદનો તૈયાર કરવા માટે ચોક્કસ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા પસંદ કરો, ઉત્પાદનની અવેજીની ડિગ્રીની ગણતરી કરવા માટે સલ્ફરનું પ્રમાણ માપો અને SBC ઉત્પાદનોને પાણીમાં ઉમેરો. /સિમેન્ટ/સ્ટાન્ડર્ડ રેતી મિશ્રણ સિસ્ટમ મોર્ટારની પ્રવાહીતાને માપો.

તે પ્રાયોગિક પરિણામો પરથી જોઈ શકાય છે કે સંશોધન શ્રેણીની અંદર, જ્યારે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ કાચી સામગ્રીની પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી વધારે હોય છે, ત્યારે ઉત્પાદનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ (અવેજી ડિગ્રી) અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઓછી હોય છે. આનું કારણ છે: કાચા માલનું પરમાણુ વજન ઓછું હોય છે, જે કાચા માલના એકસમાન મિશ્રણ અને ઇથરિફિકેશન એજન્ટના ઘૂંસપેંઠ માટે અનુકૂળ હોય છે, જેનાથી ઉત્પાદનના ઇથરિફિકેશનની ડિગ્રીમાં સુધારો થાય છે. જો કે, કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રીના ઘટાડા સાથે ઉત્પાદન પાણી ઘટાડવાનો દર સીધી રેખામાં વધતો નથી. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે પોલિમરાઇઝેશન ડીપી<96 (મોલેક્યુલર વેઇટ<15552) ની ડિગ્રી સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને SBC સાથે મિશ્રિત સિમેન્ટ મોર્ટાર મિશ્રણની મોર્ટાર પ્રવાહીતા 180 mm કરતા વધારે છે (જે વોટર રીડ્યુસર વિના તેના કરતા વધારે છે) . બેન્ચમાર્ક પ્રવાહિતા), જે દર્શાવે છે કે SBC 15552 કરતા ઓછા મોલેક્યુલર વજન સાથે સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરી શકાય છે અને ચોક્કસ પાણી ઘટાડવાનો દર મેળવી શકાય છે; SBC 45 (મોલેક્યુલર વેઇટ: 7290) ની પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને કોંક્રિટ મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, મોર્ટારની માપેલ પ્રવાહીતા સૌથી મોટી છે, તેથી એવું માનવામાં આવે છે કે પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી સાથે સેલ્યુલોઝ લગભગ 45 SBC ની તૈયારી માટે સૌથી યોગ્ય છે; જ્યારે કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે મોર્ટારની પ્રવાહીતા ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે, જેનો અર્થ છે કે પાણી ઘટાડવાનો દર ઘટે છે. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે પરમાણુ વજન મોટું હોય છે, ત્યારે એક તરફ, મિશ્રણ પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા વધશે, સિમેન્ટની વિક્ષેપ એકરૂપતા બગડશે, અને કોંક્રિટમાં ફેલાવો ધીમો હશે, જે વિખેરવાની અસરને અસર કરશે; બીજી બાજુ, જ્યારે પરમાણુ વજન મોટું હોય છે, ત્યારે સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝરના મેક્રોમોલેક્યુલ્સ રેન્ડમ કોઇલ કન્ફોર્મેશનમાં હોય છે, જે સિમેન્ટના કણોની સપાટી પર શોષણ કરવું પ્રમાણમાં મુશ્કેલ હોય છે. પરંતુ જ્યારે કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 કરતા ઓછી હોય છે, તેમ છતાં ઉત્પાદનની સલ્ફર સામગ્રી (અવેજી ડિગ્રી) પ્રમાણમાં મોટી હોય છે, મોર્ટાર મિશ્રણની પ્રવાહીતા પણ ઘટવા લાગે છે, પરંતુ ઘટાડો ખૂબ જ નાનો છે. કારણ એ છે કે જ્યારે પાણી ઘટાડતા એજન્ટનું પરમાણુ વજન નાનું હોય છે, જો કે પરમાણુ પ્રસરણ સરળ હોય છે અને સારી ભીની ક્ષમતા ધરાવે છે, ત્યારે પરમાણુની શોષણ ગતિ અણુ કરતા મોટી હોય છે, અને જળ પરિવહન સાંકળ ખૂબ ટૂંકી હોય છે, અને કણો વચ્ચેનું ઘર્ષણ મોટું છે, જે કોંક્રિટ માટે હાનિકારક છે. વિખેરવાની અસર મોટા પરમાણુ વજનવાળા પાણીના ઘટાડાની અસર જેટલી સારી નથી. તેથી, વોટર રીડ્યુસરની કામગીરી સુધારવા માટે પિગ ફેસ (સેલ્યુલોઝ સેગમેન્ટ) ના મોલેક્યુલર વજનને યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત કરવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

3.3 ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરી પર પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિની અસર

પ્રયોગો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી ઉપરાંત, રિએક્ટન્ટ્સનો ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયા તાપમાન, કાચા માલનું સક્રિયકરણ, ઉત્પાદનના સંશ્લેષણનો સમય અને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટનો પ્રકાર આ બધું ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરીને અસર કરે છે.

3.3.1 રિએક્ટન્ટ રેશિયો

(1) BS ની માત્રા

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત શરતો હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ isopropanol છે, ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝનું સક્રિયકરણ સમય 2h છે, ઉત્પાદનના બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોની અવેજીની ડિગ્રી પર ઇથેરિફિકેશન એજન્ટ 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) ની માત્રાની અસરની તપાસ કરવા માટે સંશ્લેષણનું તાપમાન 80°C છે અને સંશ્લેષણનો સમય 5h છે. મોર્ટાર

તે જોઈ શકાય છે કે જેમ જેમ BS ની માત્રા વધે છે, બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. જ્યારે BS અને MCC નો ગુણોત્તર 2.2:1 સુધી પહોંચે છે, ત્યારે DS અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા મહત્તમ સુધી પહોંચે છે. મૂલ્ય, એવું માનવામાં આવે છે કે આ સમયે પાણી ઘટાડવાનું પ્રદર્શન શ્રેષ્ઠ છે. BS મૂલ્ય વધવાનું ચાલુ રાખ્યું, અને અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા બંનેમાં ઘટાડો થવા લાગ્યો. આ એટલા માટે છે કારણ કે જ્યારે BS વધુ પડતું હોય છે, ત્યારે BS HO-(CH2)4SO3Na જનરેટ કરવા NaOH સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે. તેથી, આ પેપર BS થી MCC ના શ્રેષ્ઠ સામગ્રી ગુણોત્તરને 2.2:1 તરીકે પસંદ કરે છે.

(2) NaOH ની માત્રા

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત શરતો હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45, n(BS):n(MCC)=2.2:1 છે. સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ isopropanol છે, ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝનું સક્રિયકરણ સમય 2h છે, ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોની અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા પર સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના જથ્થાની અસરની તપાસ કરવા માટે સંશ્લેષણનું તાપમાન 80°C છે, અને સંશ્લેષણનો સમય 5h છે.

તે જોઈ શકાય છે કે, ઘટાડાની રકમના વધારા સાથે, SBC ની અવેજીની ડિગ્રી ઝડપથી વધે છે, અને ઉચ્ચતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યા પછી ઘટવાનું શરૂ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે, જ્યારે NaOH સામગ્રી વધારે હોય છે, ત્યારે સિસ્ટમમાં ઘણા બધા મુક્ત પાયા હોય છે, અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓની સંભાવના વધે છે, પરિણામે વધુ ઇથરિફિકેશન એજન્ટો (BS) બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે, જેનાથી સલ્ફોનિકની અવેજીની ડિગ્રીમાં ઘટાડો થાય છે. ઉત્પાદનમાં એસિડ જૂથો. ઊંચા તાપમાને, ખૂબ વધારે NaOH ની હાજરી સેલ્યુલોઝને પણ અધોગતિ કરશે, અને ઉત્પાદનની પાણી-ઘટાડી કામગીરીને પોલિમરાઇઝેશનની નીચી ડિગ્રી પર અસર થશે. પ્રાયોગિક પરિણામો અનુસાર, જ્યારે NaOH થી MCC નો દાળ ગુણોત્તર લગભગ 2.1 હોય છે, ત્યારે અવેજીની ડિગ્રી સૌથી મોટી હોય છે, તેથી આ પેપર નક્કી કરે છે કે NaOH અને MCC નો દાળ ગુણોત્તર 2.1:1.0 છે.

3.3.2 ઉત્પાદન પાણી-ઘટાડવાની કામગીરી પર પ્રતિક્રિયા તાપમાનની અસર

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત શરતો હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2 છે, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ isopropanol છે, અને સક્રિયકરણનો સમય ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝ 2 કલાકનો સમય છે), ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના સ્થાનાંતરણની ડિગ્રી પર સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાનની તપાસ કરવામાં આવી હતી.

તે જોઈ શકાય છે કે જેમ જેમ પ્રતિક્રિયા તાપમાન વધે છે તેમ, SBC ની સલ્ફોનિક એસિડ અવેજીની ડિગ્રી DS ધીમે ધીમે વધે છે, પરંતુ જ્યારે પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80 °C થી વધી જાય છે, ત્યારે DS નીચે તરફનું વલણ દર્શાવે છે. 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન અને સેલ્યુલોઝ વચ્ચેની ઇથેરીફિકેશન પ્રતિક્રિયા એ એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે, અને પ્રતિક્રિયાના તાપમાનમાં વધારો એ ઇથરિફાઇંગ એજન્ટ અને સેલ્યુલોઝ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા માટે ફાયદાકારક છે, પરંતુ તાપમાનમાં વધારો સાથે, NaOH અને સેલ્યુલોઝની અસર ધીમે ધીમે વધે છે. . તે મજબૂત બને છે, જેના કારણે સેલ્યુલોઝ ક્ષીણ થાય છે અને પડી જાય છે, પરિણામે સેલ્યુલોઝના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો થાય છે અને નાના પરમાણુ શર્કરાનું નિર્માણ થાય છે. આવા નાના પરમાણુઓની ઈથરફાઈંગ એજન્ટો સાથેની પ્રતિક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ છે, અને વધુ ઈથરીફાઈંગ એજન્ટોનો વપરાશ થશે, જે ઉત્પાદનના અવેજીની ડિગ્રીને અસર કરશે. તેથી, આ થીસીસ માને છે કે BS અને સેલ્યુલોઝની ઇથરફિકેશન પ્રતિક્રિયા માટે સૌથી યોગ્ય પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80℃ છે.

3.3.3 ઉત્પાદન પાણી-ઘટાડવાની કામગીરી પર પ્રતિક્રિયા સમયની અસર

પ્રતિક્રિયા સમયને ઓરડાના તાપમાને કાચી સામગ્રીના સક્રિયકરણ અને ઉત્પાદનોના સતત તાપમાન સંશ્લેષણના સમયમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

(1) ઓરડાના તાપમાને કાચા માલના સક્રિયકરણનો સમય

ઉપરોક્ત શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા શરતો હેઠળ (પોલિમરાઇઝેશનની MCC ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ isopropanol છે, સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80°C છે, ઉત્પાદન સતત તાપમાન સંશ્લેષણ સમય 5h), ઉત્પાદન બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથના સ્થાનાંતરણની ડિગ્રી પર ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ સમયના પ્રભાવની તપાસ કરો.

તે જોઈ શકાય છે કે ઉત્પાદન SBC ના બ્યુટેન્સલ્ફોનિક એસિડ જૂથની અવેજીની ડિગ્રી પહેલા વધે છે અને પછી સક્રિયકરણ સમય લંબાવવાની સાથે ઘટે છે. વિશ્લેષણનું કારણ એ હોઈ શકે છે કે NaOH ક્રિયા સમયના વધારા સાથે, સેલ્યુલોઝનું અધોગતિ ગંભીર છે. નાની પરમાણુ શર્કરા પેદા કરવા માટે સેલ્યુલોઝના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો કરો. આવા નાના પરમાણુઓની ઈથરફાઈંગ એજન્ટો સાથેની પ્રતિક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ છે, અને વધુ ઈથરીફાઈંગ એજન્ટોનો વપરાશ થશે, જે ઉત્પાદનના અવેજીની ડિગ્રીને અસર કરશે. તેથી, આ પેપર ધ્યાનમાં લે છે કે કાચા માલના ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણનો સમય 2 કલાક છે.

(2) ઉત્પાદન સંશ્લેષણ સમય

ઉપરોક્ત શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા શરતો હેઠળ, ઉત્પાદનના બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથના સ્થાનાંતરણની ડિગ્રી પર ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ સમયની અસરની તપાસ કરવામાં આવી હતી. તે જોઈ શકાય છે કે પ્રતિક્રિયા સમયના લંબાણ સાથે, અવેજીની ડિગ્રી પહેલા વધે છે, પરંતુ જ્યારે પ્રતિક્રિયા સમય 5h સુધી પહોંચે છે, ત્યારે DS નીચે તરફનું વલણ દર્શાવે છે. આ સેલ્યુલોઝની ઇથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયામાં હાજર મુક્ત આધાર સાથે સંબંધિત છે. ઊંચા તાપમાને, પ્રતિક્રિયા સમય લંબાવવાથી સેલ્યુલોઝના આલ્કલી હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રીમાં વધારો થાય છે, સેલ્યુલોઝ મોલેક્યુલર સાંકળ ટૂંકી થાય છે, ઉત્પાદનના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો થાય છે અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાં વધારો થાય છે, પરિણામે અવેજી. ડિગ્રી ઘટે છે. આ પ્રયોગમાં, આદર્શ સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે.

3.3.4 ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરી પર સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટના પ્રકારની અસર

શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા શરતો હેઠળ (MCC પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલના સક્રિયકરણનો સમય 2h છે, સતત તાપમાન સંશ્લેષણનો સમય ઉત્પાદનોનો 5h છે, અને સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80 ℃), અનુક્રમે આઇસોપ્રોપાનોલ, ઇથેનોલ, એન-બ્યુટેનોલ, ઇથિલ એસીટેટ અને પેટ્રોલિયમ ઇથરને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે પસંદ કરો અને ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડાની કામગીરી પર તેમના પ્રભાવની ચર્ચા કરો.

દેખીતી રીતે, આઇસોપ્રોપેનોલ, એન-બ્યુટેનોલ અને ઇથિલ એસિટેટનો ઉપયોગ આ ઇથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયામાં સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે થઈ શકે છે. સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટની ભૂમિકા, રિએક્ટન્ટ્સને વિખેરવા ઉપરાંત, પ્રતિક્રિયા તાપમાનને નિયંત્રિત કરી શકે છે. આઇસોપ્રોપેનોલનું ઉત્કલન બિંદુ 82.3 ° સે છે, તેથી આઇસોપ્રોપેનોલનો ઉપયોગ સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે, સિસ્ટમનું તાપમાન મહત્તમ પ્રતિક્રિયા તાપમાનની નજીક નિયંત્રિત કરી શકાય છે, અને ઉત્પાદનમાં બ્યુટેન્સલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના સ્થાનાંતરણની ડિગ્રી અને પ્રવાહીતા. મોર્ટાર પ્રમાણમાં વધારે છે; જ્યારે ઇથેનોલનો ઉત્કલન બિંદુ ખૂબ ઊંચો છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા તાપમાન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરતું નથી, ઉત્પાદનમાં બ્યુટેન્સલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના સ્થાનાંતરણની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઓછી છે; પેટ્રોલિયમ ઈથર પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લઈ શકે છે, તેથી કોઈ વિખરાયેલ ઉત્પાદન મેળવી શકાતું નથી.

4 નિષ્કર્ષ

(1) કપાસના પલ્પનો પ્રારંભિક કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરવો,માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ (MCC)પોલિમરાઇઝેશનની યોગ્ય ડિગ્રી સાથે તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, NaOH દ્વારા સક્રિય કરવામાં આવ્યું હતું, અને પાણીમાં દ્રાવ્ય બ્યુટીલસલ્ફોનિક એસિડ સેલ્યુલોઝ ઈથર, એટલે કે, સેલ્યુલોઝ આધારિત વોટર રીડ્યુસર તૈયાર કરવા માટે 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન સાથે પ્રતિક્રિયા આપી હતી. ઉત્પાદનનું માળખું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, અને એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા પછી, તેની પરમાણુ સાંકળ પર સલ્ફોનિક એસિડ જૂથો હતા, જે આકારહીન બંધારણમાં રૂપાંતરિત થયા હતા, અને વોટર રીડ્યુસર પ્રોડક્ટમાં સારી પાણીની દ્રાવ્યતા હતી;

(2) પ્રયોગો દ્વારા, એવું જાણવા મળે છે કે જ્યારે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 હોય છે, ત્યારે મેળવેલા ઉત્પાદનનું પાણી-ઘટાડાનું પ્રદર્શન શ્રેષ્ઠ છે; શરત હેઠળ કે કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી નક્કી કરવામાં આવે છે, રિએક્ટન્ટ્સનો ગુણોત્તર n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2 છે, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલના સક્રિયકરણનો સમય છે 2h, ઉત્પાદન સંશ્લેષણ તાપમાન 80°C છે, અને સંશ્લેષણ સમય 5h છે. પાણીની કામગીરી શ્રેષ્ઠ છે.