Nýmyndun og eiginleikar vatnsleysanlegs sellulósa eter ofurmýkingarefnis

Að auki var bómullarsellulósa útbúinn til að jafna Ling-off gráðu fjölliðunar og var hvarfað með natríumhýdroxíði, 1,4 mónóbútýlsúlfónólati (1,4, bútansúlton). súlfóbútýleraður sellulósaeter (SBC) með góðum vatnsleysni fékkst. Áhrif hvarfhitastigs, hvarftíma og hráefnishlutfalls á bútýlsúlfónatsellulósaeter voru rannsökuð. Bestu hvarfskilyrðin fengust og uppbygging vörunnar einkenndist af FTIR. Með því að rannsaka áhrif SBC á eiginleika sementmauks og steypuhræra kemur í ljós að varan hefur svipuð vatnsminnkandi áhrif og vatnsminnkandi efni í naftalen röð og vökvasöfnunin er betri en naftalen röð.vatnsminnkandi efni. SBC með mismunandi einkennandi seigju og brennisteinsinnihaldi hefur mismunandi töfrandi eiginleika fyrir sementmauk. Þess vegna er búist við að SBC verði vatnsminnkandi efni, hægfara vatnsminnkandi efni, hægfara vatnsskerandi efni, jafnvel mjög afkastamikið vatnsminnkandi efni. Eiginleikar þess ráðast aðallega af sameindabyggingu þess.

Lykilorð:sellulósa; Jafnvægisstig fjölliðunar; Bútýl súlfónat sellulósa eter; Vatnsminnkandi efni

Þróun og notkun á afkastamikilli steypu er nátengd rannsóknum og þróun á steypuvatnsminnkandi efni. Það er vegna útlits vatnsminnkandi efnis sem steypan getur tryggt mikla vinnuhæfni, góða endingu og jafnvel mikinn styrk. Sem stendur eru aðallega eftirfarandi tegundir af mjög áhrifaríkum vatnsminnkandi efnum mikið notaðar: naftalen röð vatnslosandi efni (SNF), súlfóneruð amín plastefni röð vatnslosandi efni (SMF), amínó súlfónat röð vatns afoxunarefni (ASP), breytt lignósúlfónat röð vatnsskerandi efni (ML), og pólýkarboxýlsýru röð vatnsskerandi efni (PC), sem er virkari í núverandi rannsóknum. Pólýkarboxýlsýru ofurmýkingarefni hefur þá kosti að vera lítið tímatap, lágur skammtur og mikill vökvi steypu. Hins vegar, vegna hás verðs, er erfitt að ná vinsældum í Kína. Þess vegna er naftalen ofurmýkingarefni enn aðalnotkunin í Kína. Flest þéttivatnsminnkandi efnin nota formaldehýð og önnur rokgjörn efni með lágan hlutfallslegan mólmassa, sem geta skaðað umhverfið í myndun og notkunarferlinu.

Þróun steypublöndunar heima og erlendis stendur frammi fyrir skorti á kemískum hráefnum, verðhækkunum og öðrum vandamálum. Hvernig á að nota ódýrar og miklar náttúrulegar endurnýjanlegar auðlindir sem hráefni til að þróa nýja hágæða steypublöndur verður mikilvægt viðfangsefni rannsókna á steypublöndunum. Sterkja og sellulósa eru helstu fulltrúar þessarar tegundar auðlinda. Vegna mikillar uppsprettu hráefna, endurnýjanlegra, auðvelt að bregðast við sumum hvarfefnum, eru afleiður þeirra mikið notaðar á ýmsum sviðum. Sem stendur hafa rannsóknir á súlfónaðri sterkju sem vatnsminnkandi efni náð nokkrum framförum. Undanfarin ár hafa rannsóknir á vatnsleysanlegum sellulósaafleiðum sem vatnsminnkandi efni einnig vakið athygli fólks. Liu Weizhe o.fl. notaði bómullartrefjar sem hráefni til að búa til sellulósasúlfat með mismunandi hlutfallslegum mólþunga og skiptingarstigi. Þegar skiptingarstig þess er á ákveðnu bili getur það bætt vökva sementslausnar og styrk sementsþéttingarhluta. Einkaleyfið segir að sumar fjölsykruafleiður með efnahvörfum til að kynna sterka vatnssækna hópa, sé hægt að fá á sementi með góðri dreifingu vatnsleysanlegra fjölsykruafleiða, svo sem natríumkarboxýmetýlsellulósa, karboxýmetýlhýdroxýetýlsellulósa, karboxýmetýlsúlfónatsellulósa og svo framvegis. Hins vegar hafa Knaus o.fl. komist að því að CMHEC virðist ekki hentugur til notkunar sem steypuvatnsminnkandi efni. Aðeins þegar súlfónsýruhópur er settur inn í CMC og CMHEC sameindir og hlutfallslegur mólþungi hans er 1,0 × 105 ~ 1,5 × 105 g/mól, getur það haft hlutverk steypuvatnssafoxunarefnis. Skiptar skoðanir eru um hvort sumar vatnsleysanlegar sellulósaafleiður henti til notkunar sem vatnslosandi efni og það eru til margar tegundir af vatnsleysanlegum sellulósaafleiðum og því er nauðsynlegt að gera ítarlegar og kerfisbundnar rannsóknir á myndun og notkun nýrra sellulósaafleiða.

Í þessari grein var bómullarsellulósa notað sem upphafsefni til að útbúa jafnvægisfjölliðunargráðu sellulósa, og síðan með natríumhýdroxíð basa, velja viðeigandi hvarfhitastig, hvarftíma og 1,4 mónóbútýl súlfónólaktónhvarf, innleiðing súlfónsýruhóps á sellulósa sameindir, sem fæst vatnsleysanleg bútýlsúlfónsýru sellulósa eter (SBC) uppbyggingu greiningu og notkun tilraun. Rætt var um möguleikann á að nota það sem vatnslosandi efni.

1. Tilraun

1.1 Hráefni og tæki

Gleypandi bómull; Natríumhýdroxíð (greiningarhreint); Saltsýra (36% ~ 37% vatnslausn, greiningarhreint); Ísóprópýlalkóhól (greiningarhreint); 1,4 mónóbútýlsúlfónólaktón (iðnaðarflokkur, útvegaður af Siping Fine Chemical Plant); 32.5R venjulegt Portland sement (Dalian Onoda Cement Factory); Ofurmýkingarefni úr naftalen röð (SNF, Dalian Sicca).

Spectrum One-B Fourier Transform innrauða litrófsmælir, framleiddur af Perkin Elmer.

IRIS Advantage Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometer (IcP-AEs), framleiddur af Thermo Jarrell Ash Co.

ZETAPLUS-möguleikagreiningartæki (Brookhaven Instruments, USA) var notað til að mæla möguleika sementslausnar sem blandað er við SBC.

1.2 Undirbúningsaðferð SBC

Í fyrsta lagi var sellulósa með jafnvægi fjölliðunarstigs útbúinn samkvæmt aðferðunum sem lýst er í bókmenntum. Ákveðið magn af bómullarsellulósa var vigtað og bætt í þríhliða flösku. Í verndun köfnunarefnis var þynntri saltsýru með 6% styrkleika bætt við og hrært var í blöndunni. Síðan var það dreift með ísóprópýlalkóhóli í þriggja munna flösku, basískt í ákveðinn tíma með 30% natríumhýdroxíð vatnslausn, vigtað ákveðið magn af 1,4 mónóbútýlsúlfónólaktóni og sett í þriggja munna flöskuna, hrært í sama tíma og hélt hitastigi vatnsbaðs stöðugt hitastig. Eftir hvarfið í ákveðinn tíma var afurðin kæld niður í stofuhita, botnfelld með ísóprópýlalkóhóli, dælt og síuð og hráafurðin fengin. Eftir að hafa verið skoluð með metanólvatnslausn nokkrum sinnum, dælt og síuð, var afurðin að lokum lofttæmd við 60 ℃ til notkunar.

1.3 SBC árangursmæling

Afurðin SBC var leyst upp í 0,1 mól/L NaNO3 vatnslausn og seigja hvers þynningarpunkts sýnisins var mæld með Ustner seigjumælinum til að reikna út einkennandi seigju þess. Brennisteinsinnihald vörunnar var ákvarðað með ICP – AES tæki. SBC sýni voru dregin út með asetoni, þurrkuð í lofttæmi og síðan voru um það bil 5 mg sýni möluð og pressuð saman með KBr til undirbúnings sýna. Innrauð litrófspróf var gerð á SBC og sellulósasýnum. Sementssviflausn var útbúin með vatn-sement hlutfallinu 400 og vatnssafoxunarefni 1% af sementsmassa. Möguleiki þess var prófaður innan 3 mín.

Vökvahlutfall sementsglöss og vatnslækkunarhraði sementsmúrs eru mæld samkvæmt GB/T 8077-2000 „Prófunaraðferð fyrir einsleitni steypublöndu“, mw/me= 0,35. Stillingartímaprófið á sementmauki er framkvæmt í samræmi við GB/T 1346-2001 „Prófunaraðferð fyrir vatnsnotkun, stillingartíma og stöðugleika sementsstaðalsamræmis“. Þrýstistyrkur sementsmúrsteins samkvæmt GB/T 17671-1999 "sementsteypuhræraþolsprófunaraðferð (IS0 aðferð)" ákvörðunaraðferðina.

2. Niðurstöður og umræður

2.1 IR greining á SBC

Innrauð litróf af óunnum sellulósa og afurð SBC. Vegna þess að frásogstoppur S — C og S — H er mjög veik er hann ekki hentugur til auðkenningar á meðan s=o hefur sterkan frásogstopp. Þess vegna er hægt að ákvarða tilvist súlfónsýruhóps í sameindabyggingunni með því að ákvarða tilvist S=O topps. Samkvæmt innrauða litrófi hráefnis sellulósa og vöru SBC, í sellulósarófinu, er sterkur frásogstoppur nálægt bylgjutölunni 3350 cm-1, sem er flokkaður sem hýdroxýl teygjanlegur titringur í sellulósa. Sterkari frásogstoppurinn nálægt bylgju númer 2 900 cm-1 er metýlen (CH2 1) teygjanlegt titringstopp. Röð af böndum sem samanstanda af 1060, 1170, 1120 og 1010 cm-1 endurspegla teygjanlega titringsupptökutinda hýdroxýlhópsins og beygjanlegu titringsupptökutinda etertengis (C — o — C). Bylgjutalan um 1650 cm-1 endurspeglar frásogshámark vetnisbindinga sem myndast af hýdroxýlhópi og óbundnu vatni. Bandið 1440 ~ 1340 cm-1 sýnir kristallaða uppbyggingu sellulósa. Í IR litróf SBC er styrkleiki bandsins 1440~1340 cm-1 veiktur. Styrkur frásogstoppsins nálægt 1650 cm-1 jókst, sem bendir til þess að geta til að mynda vetnistengi hafi styrkst. Sterkir frásogstoppar komu fram við 1180.628 cm-1, sem endurspegluðust ekki í innrauðri litrófsgreiningu sellulósa. Hið fyrra var einkennandi frásogstopp s=o tengis, en hið síðarnefnda var einkennandi frásogstopp s=o tengis. Samkvæmt ofangreindri greiningu er súlfónsýruhópur til á sameindakeðju sellulósa eftir eterunarviðbrögð.

2.2 Áhrif hvarfskilyrða á frammistöðu SBC

Það má sjá af samhenginu milli hvarfskilyrða og eiginleika SBC að hitastig, hvarftími og efnishlutfall hefur áhrif á eiginleika tilbúnu afurðanna. Leysni SBC afurða ræðst af þeim tíma sem þarf til að 1g afurð leysist alveg upp í 100mL afjónuðu vatni við stofuhita; Í prófun á vatnslækkunarhraða steypuhræra er SBC innihald 1,0% af sementsmassa. Þar að auki, þar sem sellulósa er aðallega samsett úr anhýdróglúkósaeiningu (AGU), er magn sellulósa reiknað sem AGU þegar hlutfall hvarfefna er reiknað. Í samanburði við SBCl ~ SBC5 hefur SBC6 lægri innri seigju og hærra brennisteinsinnihald og vatnslækkunarhraði steypuhrærunnar er 11,2%. Einkennandi seigja SBC getur endurspeglað hlutfallslegan mólmassa þess. Mikil einkennandi seigja gefur til kynna að hlutfallslegur mólmassi þess sé stór. Hins vegar, á þessum tíma, mun seigja vatnslausnar með sama styrk óhjákvæmilega aukast og frjáls hreyfing stórsameinda verður takmörkuð, sem er ekki stuðlað að aðsog þess á yfirborði sementagna, og hefur þannig áhrif á leik vatnsins. dregur úr dreifingargetu SBC. Brennisteinsinnihald SBC er hátt, sem gefur til kynna að bútýlsúlfónatskiptigráða er hátt, SBC sameindakeðja ber meira hleðslunúmer og yfirborðsáhrif sementagna eru sterk, þannig að dreifing þess á sementögnum er einnig sterk.

Við eteringu á sellulósa, til að bæta eterunarstig og gæði vöru, er aðferðin við margfeldi basískrar eterunar almennt notuð. SBC7 og SBC8 eru afurðirnar sem fást með endurtekinni basískri eteringu 1 og 2 sinnum, í sömu röð. Augljóslega er einkennandi seigja þeirra lág og brennisteinsinnihald er hátt, endanleg vatnsleysni er góð, vatnslækkunarhraði sementmúrsteins getur náð 14,8% og 16,5%, í sömu röð. Þess vegna, í eftirfarandi prófunum, eru SBC6, SBC7 og SBC8 notaðir sem rannsóknarhlutir til að ræða notkunaráhrif þeirra í sementmauk og steypuhræra.

2.3 Áhrif SBC á eiginleika sements

2.3.1 Áhrif SBC á vökvavirkni sementmauks

Áhrifakúrfa innihalds vatnsminnkandi efna á vökva sementmauks. SNF er ofurmýkingarefni úr naftalen röð. Það má sjá af áhrifaferli innihalds vatnsminnkandi efnis á vökva sementmauks, þegar innihald SBC8 er minna en 1,0%, eykst fljótandi sementmauk smám saman með aukningu innihaldsins og áhrifin. er svipað og hjá SNF. Þegar innihaldið fer yfir 1,0% hægir smám saman á vexti fljótandi slurrysins og ferillinn fer inn á pallsvæðið. Telja má að mettað innihald SBC8 sé um 1,0%. SBC6 og SBC7 höfðu einnig svipaða þróun og SBC8, en mettunarinnihald þeirra var marktækt hærra en SBC8, og aukningin á hreinni slurry vökva var ekki eins mikil og SBC8. Hins vegar er mettað innihald SNF um 0,7% ~ 0,8%. Þegar innihald SNF heldur áfram að aukast, heldur vökvi slurrys einnig áfram að aukast, en samkvæmt blæðingarhringnum má draga þá ályktun að aukningin á þessum tíma sé að hluta til vegna aðskilnaðar blæðandi vatns með sementslausn. Að lokum, þó að mettað innihald SBC sé hærra en SNF, þá er samt ekkert augljóst blæðingarfyrirbæri þegar innihald SBC fer mikið yfir mettað innihald þess. Þess vegna er hægt að dæma til bráðabirgða að SBC hafi þau áhrif að draga úr vatni og hafi einnig ákveðna vökvasöfnun, sem er frábrugðin SNF. Þetta verk þarf að rannsaka frekar.

Það má sjá á tengslum ferlinum milli vökva sementmauks með 1,0% vatnssafoxunarefnisinnihaldi og tíma að vökvatap sementmauks sem blandað er við SBC er mjög lítið innan 120 mín., sérstaklega SBC6, en upphaflegt vökvamagn er aðeins um 200 mm. , og vökvatapið er minna en 20%. Vökvatapið á vökvanum slurry var í röðinni SNF>SBC8>SBC7>SBC6. Rannsóknir hafa sýnt að naftalen ofurmýkingarefni frásogast aðallega á yfirborði sementagna með flugvél fráhrindandi krafti. Með framgangi vökvunar minnkar leifar vatnsskerandi efnissameindanna í grugglausninni, þannig að aðsogað vatnsafoxunarefnissameindir á yfirborði sementagna minnka einnig smám saman. Frásogið milli agna er veikt og sementagnir framleiða líkamlega þéttingu, sem sýnir lækkun á vökvaþéttni nettó slurry. Þess vegna er flæðistap af sementslausn sem er blandað með naftalen ofurmýkingarefni meira. Hins vegar hefur flestum naftalen röð vatnsskerandi efnum sem notuð eru í verkfræði verið blandað á réttan hátt til að bæta þennan galla. Svona, hvað varðar lausafjáreign, er SBC betri en SNF.

2.3.2 Áhrif möguleika og bindingartíma sementmauks

Eftir að vatnsminnkandi efni hefur verið bætt við sementblönduna, aðsoguðu sementagnirnar vatnsafoxunarefnissameindir, þannig að hægt er að breyta hugsanlegum rafeiginleikum sementagna úr jákvæðu í neikvætt og algildið eykst augljóslega. Heildargildi agnagetu sements blandaðs við SNF er hærra en SBC. Á sama tíma var þéttingartími sementmauksins sem var blandaður við SBC lengdur í mismunandi gráður samanborið við núllsýnið og stillingartíminn var í röðinni SBC6>SBC7>SBC8 frá löngu til stutts. Það má sjá að með lækkun á SBC einkennandi seigju og aukningu á brennisteinsinnihaldi styttist þéttingartími sementmauks smám saman. Þetta er vegna þess að SBC tilheyrir fjölfjölsykruafleiðum og það eru fleiri hýdroxýlhópar á sameindakeðjunni, sem hefur mismikil töfrandi áhrif á vökvunarviðbrögð Portland sements. Það eru í grófum dráttum fjórar tegundir af töfrandi efni, og töfrunarbúnaður SBC er í grófum dráttum sem hér segir: Í basískum miðli sementsvökvunar mynda hýdroxýlhópurinn og frjáls Ca2+ óstöðugt flókið, þannig að styrkur Ca2 10 í vökvafasanum. minnkar, en getur einnig aðsogast á yfirborð sementagna og vökvaafurða á yfirborði 02- til að mynda vetnistengi, og aðrar hýdroxýlhópa og vatnssameindir í gegnum vetnistengisamband, þannig að yfirborð sementsagna myndaði lag af stöðug leyst vatnsfilma. Þannig er vökvunarferli sements hindrað. Hins vegar er fjöldi hýdroxýlhópa í keðjunni af SBC með mismunandi brennisteinsinnihald mjög mismunandi, þannig að áhrif þeirra á sementvökvunarferlið verða að vera mismunandi.

2.3.3 Vatnsrennslishraði og styrkleikaprófun

Þar sem frammistaða steypu getur endurspeglað frammistöðu steinsteypu að einhverju leyti, rannsakar þessi grein aðallega frammistöðu steypuhræra blandaðs við SBC. Vatnsnotkun steypuhræra var stillt í samræmi við staðalinn til að prófa vatnslækkunarhraða steypuhræra þannig að stækkun steypuhrærasýnis náði (180±5) mm og 40 mm×40 mlTl×160 mill sýni voru útbúin til að prófa þjöppunarefnið styrkur hvers aldurs. Í samanburði við auð sýni án vatnsminnkandi efnis hefur styrkur steypuhræra með vatnsminnkandi efni á hverjum aldri verið bætt í mismunandi mæli. Þrýstistyrkur sýna sem dópaður var með 1,0% SNF jókst um 46%, 35% og 20% ​​í sömu röð eftir 3, 7 og 28 daga. Áhrif SBC6, SBC7 og SBC8 á þrýstistyrk steypuhræra eru ekki þau sömu. Styrkur steypuhræra sem blandað er við SBC6 eykst lítið við hvern aldur og styrkur steypuhræra við 3 d, 7 d og 28d eykst um 15%, 3% og 2%. Þrýstistyrkur steypuhræra sem blandaður er við SBC8 jókst mikið og styrkur þess jókst eftir 3, 7 og 28 daga um 61%, 45% og 18%, í sömu röð, sem bendir til þess að SBC8 hafi mikil vatnsminnkandi og styrkjandi áhrif á sementsmúr.

2.3.4 Áhrif SBC sameindabyggingareiginleika

Ásamt ofangreindri greiningu á áhrifum SBC á sementmauk og steypuhræra er ekki erfitt að komast að því að sameindabygging SBC, svo sem einkennandi seigju (tengt hlutfallslegum mólþunga þess, almenn einkennandi seigja er mikil, hlutfallsleg hennar mólþungi er hár), brennisteinsinnihald (tengt því hversu sterkir vatnssæknir hópar eru skipt út á sameindakeðjunni, hátt brennisteinsinnihald er mikil skipting og öfugt) ákvarðar notkunarframmistöðu SBC. Þegar innihald SBC8 með lága innri seigju og hátt brennisteinsinnihald er lágt getur það haft sterka dreifingargetu til að sementa agnir og mettunarinnihaldið er einnig lágt, um 1,0%. Framlenging á stillingartíma sementmauks er tiltölulega stutt. Þrýstistyrkur steypuhræra með sama vökva eykst augljóslega á hverjum aldri. Hins vegar hefur SBC6 með mikla innri seigju og lágt brennisteinsinnihald minni vökva þegar innihald þess er lágt. Hins vegar, þegar innihald þess er aukið í um 1,5%, er dreifihæfni þess til að sementa agnir einnig töluverð. Hins vegar lengist hrörnunartími hreinu slurrys meira, sem sýnir eiginleika hæga stillingar. Endurbætur á þjöppunarstyrk steypuhræra undir mismunandi aldri er takmörkuð. Almennt séð er SBC betri en SNF í vökvasöfnun steypuhræra.

3. Niðurstaða

1. Sellulósi með jafnvægi fjölliðunarstigs var framleiddur úr sellulósa, sem var eteraður með 1,4 mónóbútýlsúlfónólaktóni eftir NaOH alkalísetningu, og síðan var vatnsleysanlegt bútýlsúlfónólaktón útbúið. Bestu hvarfskilyrði vörunnar eru sem hér segir: röð (NaOH); Eftir (AGU); n(BS) -2,5:1,0:1,7, hvarftími var 4,5 klst., hvarfhiti var 75 ℃. Endurtekin basalization og eterun getur dregið úr einkennandi seigju og aukið brennisteinsinnihald vörunnar.

2. SBC með viðeigandi einkennandi seigju og brennisteinsinnihaldi getur verulega bætt vökva sementslausnar og bætt vökvatapið. Þegar vatnslækkunarhlutfall steypuhræra nær 16,5% eykst þrýstistyrkur steypuhræra á hverjum aldri augljóslega.

3. Notkun SBC sem vatnsminnkandi efni sýnir ákveðna seinkun. Við skilyrði viðeigandi einkennandi seigju er hægt að fá afkastamikil vatnsskerandi efni með því að auka brennisteinsinnihald og draga úr töfum. Með vísan til viðeigandi innlendra staðla um steypublöndur, er gert ráð fyrir að SBC verði vatnsminnkandi efni með hagnýtu notkunargildi, seinkar vatnsminnkandi efni, hægir mjög afkastamikið vatnsminnkandi efni og jafnvel afkastamikill vatnsskerandi efni.