Целулоза етер во производи базирани на цемент

Целулозниот етер е еден вид повеќенаменски адитив кој може да се користи во цементните производи. Овој труд ги воведува хемиските својства на метил целулоза (MC) и хидроксипропил метил целулоза (HPMC /) кои вообичаено се користат во цементните производи, методот и принципот на нето растворот и главните карактеристики на растворот. Намалувањето на температурата и вискозноста на термичкиот гел во цементните производи беше дискутирано врз основа на практичното производствено искуство.

Клучни зборови:целулоза етер; Метил целулоза;Хидроксипропил метил целулоза; Температура на топол гел; вискозност

1. Преглед

Целулозниот етер (СЕ накратко) е направен од целулоза преку реакција на етерификација на еден или неколку средства за етерификација и суво мелење. CE може да се подели на јонски и нејонски типови, меѓу кои нејонски тип CE поради неговите уникатни карактеристики на термички гел и растворливост, отпорност на сол, отпорност на топлина и има соодветна површинска активност. Може да се користи како средство за задржување вода, средство за суспензија, емулгатор, средство за формирање филм, лубрикант, лепило и реолошки подобрувач. Главните области за странска потрошувачка се латекс премази, градежни материјали, дупчење нафта и така натаму. Во споредба со странските земји, производството и примената на CE растворливи во вода се уште е во почетна фаза. Со подобрување на здравјето на луѓето и еколошката свест. СЕ растворлив во вода, кој е безопасен за физиологијата и не ја загадува животната средина, ќе има голем развој.

Во областа на градежните материјали обично се избира CE метил целулоза (MC) и хидроксипропил метил целулоза (HPMC), може да се користи како пластификатор за боја, гипс, малтер и производи од цемент, вискозификатор, средство за задржување вода, средство за вовлекување воздух и средство за забавување. Поголемиот дел од индустријата за градежни материјали се користи на нормална температура, условите за користење се суви мешавини во прав и вода, помалку кои ги вклучуваат карактеристиките на растворање и карактеристиките на топол гел на CE, но во механизирано производство на цементни производи и други посебни температурни услови, овие карактеристики на CE ќе игра поцелосна улога.

2. Хемиски својства на CE

CE се добива со третирање на целулоза преку низа хемиски и физички методи. Според различната структура на хемиска супституција, обично може да се подели на: MC, HPMC, хидроксиетил целулоза (HEC), итн.: Секој CE ја има основната структура на целулоза - дехидрирана гликоза. Во процесот на производство на CE, целулозните влакна прво се загреваат во алкален раствор, а потоа се третираат со средства за етерификација. Фиброзните реакциони производи се прочистуваат и се прашкасти за да се формира униформа прашок со одредена финост.

Процесот на производство на MC користи само метан хлорид како средство за етерификација. Покрај употребата на метан хлорид, производството на HPMC користи и пропилен оксид за да се добијат групи на супституенти на хидроксипропил. Различни CE имаат различни стапки на супституција на метил и хидроксипропил, што влијае на органската компатибилност и температурата на термичкиот гел на CE растворот.

Бројот на супституциони групи на дехидрираните гликозни структурни единици на целулоза може да се изрази преку процентот на маса или просечниот број на супституциони групи (т.е. DS — Степен на супституција). Бројот на супституентни групи ги одредува својствата на CE производите. Ефектот на просечниот степен на супституција врз растворливоста на производите за етерификација е како што следува:

(1) низок степен на супституција растворлив во луга;

(2) малку висок степен на супституција растворлив во вода;

(3) висок степен на супституција растворен во поларни органски растворувачи;

(4) Повисок степен на супституција растворен во неполарни органски растворувачи.

3. Метод на растворање на CE

CE има единствена особина на растворливост, кога температурата се зголемува до одредена температура, таа е нерастворлива во вода, но под оваа температура, нејзината растворливост ќе се зголеми со намалувањето на температурата. CE е растворлив во ладна вода (а во некои случаи и во специфични органски растворувачи) преку процесот на отекување и хидратација. CE растворите немаат очигледни ограничувања на растворливост што се појавуваат при растворање на јонски соли. Концентрацијата на CE е генерално ограничена на вискозноста што може да се контролира од опремата за производство, а исто така варира во зависност од вискозноста и хемиската разновидност што ги бара корисникот. Концентрацијата на растворот на CE со низок вискозитет е генерално 10% ~ 15%, а високиот вискозитет CE е генерално ограничен на 2% ~ 3%. Различни видови на CE (како прашок или површински обработен прашок или грануларен) може да влијаат на тоа како се подготвува растворот.

3.1 CE без површинска обработка

Иако CE е растворлив во ладна вода, мора целосно да се распрсне во вода за да се избегне згрутчување. Во некои случаи, може да се користи мешалка или инка со голема брзина во ладна вода за растурање на CE прав. Меѓутоа, ако нетретираниот прав се додаде директно во ладна вода без доволно мешање, ќе се формираат значителни грутки. Главната причина за пржење е тоа што честичките CE во прав не се целосно влажни. Кога ќе се раствори само дел од прашокот, ќе се формира гел-фолија, што спречува преостанатиот прав да продолжи да се раствора. Затоа, пред растворање, CE честичките треба целосно да се дисперзираат колку што е можно повеќе. Најчесто се користат следните два методи на дисперзија.

3.1.1 Метод на дисперзија на сува смеса

Овој метод најчесто се користи во цементните производи. Пред да додадете вода, измешајте друг прав со CE прав рамномерно, така што честичките од CE прав ќе бидат дисперзирани. Минимален сооднос на мешање: Друг прашок: CE прав =(3 ~ 7) : 1.

Во овој метод, CE дисперзијата се завршува во сува состојба, со користење на друг прашок како медиум за дисперзија на CE честичките едни со други, за да се избегне меѓусебното поврзување на CE честичките при додавање вода и да се влијае на понатамошно растворање. Затоа, топла вода не е потребна за дисперзија, но стапката на растворање зависи од честичките во прав и условите за мешање.

3.1.2 Метод на дисперзија на топла вода

(1) Првата 1/5~1/3 од потребното загревање на водата до 90C погоре, додадете CE, а потоа измешајте додека сите честички не се навлажни, а потоа преостанатата вода во ладна или ледена вода додадена за да се намали температурата на раствор, откако ја достигна температурата на растворање CE, прашокот почна да хидратира, вискозноста се зголеми.

(2) Можете исто така да ја загреете целата вода, а потоа да додадете CE за мешање додека се лади додека не заврши хидратацијата. Доволното ладење е многу важно за целосна хидратација на CE и формирање на вискозност. За идеален вискозитет, MC растворот треба да се олади на 0~5℃, додека HPMC треба да се излади само до 20~25℃ или подолу. Бидејќи целосната хидратација бара доволно ладење, HPMC растворите најчесто се користат таму каде што не може да се користи ладна вода: според информациите, HPMC има помало намалување на температурата од MC при пониски температури за да се постигне истиот вискозитет. Вреди да се напомене дека методот на дисперзија со топла вода прави само CE честичките да се распрснуваат рамномерно на повисока температура, но во овој момент не се формира раствор. За да се добие раствор со одреден вискозитет, мора повторно да се излади.

3.2 Површински третиран дисперзибилен CE прашок

Во многу случаи, CE е потребно да има карактеристики и дисперзибилна и брза хидратација (формирање на вискозност) во ладна вода. Површинскиот обработен CE е привремено нерастворлив во ладна вода по специјален хемиски третман, што осигурува дека кога CE се додава во водата, нема веднаш да формира очигледна вискозност и може да се дисперзира во услови на релативно мала сила на смолкнување. „Времето на одложување“ на хидратација или формирање на вискозност е резултат на комбинацијата на степенот на површинска обработка, температурата, pH вредноста на системот и концентрацијата на CE растворот. Одложувањето на хидратацијата генерално се намалува при повисоки концентрации, температури и pH нивоа. Генерално, сепак, концентрацијата на CE не се зема предвид додека не достигне 5% (масениот сооднос на водата).

За најдобри резултати и целосна хидратација, површината третирана CE треба да се меша неколку минути во неутрални услови, со опсег на pH од 8,5 до 9,0, додека не се постигне максималната вискозност (обично 10-30 минути). Штом pH ќе се промени во основна (pH 8,5 до 9,0), површината третирана CE се раствора целосно и брзо, а растворот може да биде стабилен на pH од 3 до 11. Сепак, важно е да се забележи дека прилагодувањето на pH на кашеста маса со висока концентрација ќе предизвика вискозноста да биде превисока за пумпање и истурање. рН треба да се прилагоди откако кашеста маса ќе се разреди до саканата концентрација.

Сумирајќи, процесот на растворање на СЕ вклучува два процеси: физичка дисперзија и хемиско растворање. Клучот е да се дисперзираат CE честичките една со друга пред растворање, за да се избегне агломерација поради високата вискозност при растворање на ниски температури, што ќе влијае на понатамошното растворање.

4. Својства на CE решение

Различни видови на CE водени раствори ќе желатираат на нивните специфични температури. Гелот е целосно реверзибилен и формира раствор кога повторно се лади. Реверзибилната термичка гелација на CE е единствена. Во многу цементни производи, главната употреба на вискозноста на CE и соодветните својства на задржување и подмачкување вода, а вискозноста и температурата на гелот имаат директна врска, под температурата на гелот, колку е помала температурата, толку е поголема вискозноста на CE, толку е подобра соодветната изведба на задржување на водата.

Сегашното објаснување за феноменот на гелот е ова: во процесот на растворање, ова е слично

Полимерните молекули на конецот се поврзуваат со молекуларниот слој на водата, што резултира со оток. Молекулите на водата делуваат како масло за подмачкување, кое може да ги раздвои долгите синџири на полимерни молекули, така што растворот има својства на вискозна течност што лесно се исфрла. Кога температурата на растворот се зголемува, целулозниот полимер постепено ја губи водата и вискозноста на растворот се намалува. Кога ќе се достигне точката на гел, полимерот целосно се дехидрира, што резултира со поврзување помеѓу полимерите и формирање на гел: силата на гелот продолжува да се зголемува додека температурата останува над точката на гел.

Како што растворот се лади, гелот почнува да се менува, а вискозноста се намалува. Конечно, вискозноста на растворот за ладење се враќа на почетната крива на пораст на температурата и се зголемува со намалувањето на температурата. Растворот може да се излади до неговата почетна вредност на вискозноста. Затоа, процесот на термички гел на CE е реверзибилен.

Главната улога на CE во цементните производи е како вискозификатор, пластификатор и средство за задржување на вода, така што како да се контролира вискозноста и температурата на гелот стана важен фактор во цементните производи обично ја користат почетната точка на температурата на гелот под дел од кривата, така што колку е помала температурата, толку е поголема вискозноста, толку е поочигледен ефектот на задржување на водата во вискозификаторот. Резултатите од тестот на производната линија за истиснување на цементни плочи, исто така, покажуваат дека колку е помала температурата на материјалот под иста содржина на CE, толку е подобар ефектот на вискозификација и задржување на водата. Бидејќи цементниот систем е исклучително сложен физички и хемиски систем на својства, постојат многу фактори кои влијаат на промената на температурата и вискозноста на CE гелот. И влијанието на различните трендови и степенот на Тајанин не се исти, така што практичната примена исто така откри дека по мешањето на цементниот систем, вистинската температурна точка на гелот на CE (односно, опаѓањето на ефектот на лепило и задржување на водата е многу очигледен на оваа температура ) се пониски од температурата на гелот означена со производот, затоа, при изборот на CE производи да се земат предвид факторите што предизвикуваат пад на температурата на гелот. Следниве се главните фактори за кои веруваме дека влијаат на вискозноста и температурата на гелот на CE растворот во цементните производи.

4.1 Влијание на pH вредноста врз вискозноста

MC и HPMC се нејонски, така што вискозноста на растворот од вискозноста на природниот јонски лепак има поширок опсег на стабилност на DH, но ако pH вредноста го надмине опсегот од 3 ~ 11, тие постепено ќе ја намалат вискозноста на повисока температура или во складирање подолг временски период, особено раствор со висок вискозитет. Вискозноста на растворот на CE производ се намалува во раствор на силна киселина или силна база, што главно се должи на дехидрација на CE предизвикана од база и киселина. Затоа, вискозноста на CE обично се намалува до одреден степен во алкалната средина на цементните производи.

4.2 Влијание на стапката на загревање и мешање врз процесот на гел

Температурата на гел точката ќе биде под влијание на комбинираниот ефект на брзината на загревање и брзината на смолкнување на мешањето. Мешањето со голема брзина и брзото загревање генерално значително ќе ја зголемат температурата на гелот, што е поволно за цементните производи формирани со механичко мешање.

4.3 Влијание на концентрацијата на топол гел

Зголемувањето на концентрацијата на растворот обично ја намалува температурата на гелот, а гел-точките со низок вискозитет CE се повисоки од оние на CE со висок вискозитет. Како што е METHOCEL A на DOW

Температурата на гелот ќе се намали за 10℃ за секои 2% зголемување на концентрацијата на производот. Зголемувањето од 2% во концентрацијата на производите од типот F ќе ја намали температурата на гелот за 4℃.

4.4 Влијание на адитиви врз термичка гелација

Во областа на градежните материјали, многу материјали се неоргански соли, што ќе има значително влијание врз температурата на гелот на CE растворот. Во зависност од тоа дали адитивот делува како коагулант или средство за растворување, некои адитиви може да ја зголемат температурата на термичкиот гел на CE, додека други може да ја намалат температурата на термичкиот гел на CE: на пример, етанол што го подобрува растворувачот, PEG-400 (полиетилен гликол) , анедиол, итн., може да ја зголемат точката на гел. Солите, глицеринот, сорбитолот и другите супстанции ќе ја намалат точката на гелот, нејонскиот CE генерално нема да се таложи поради поливалентни метални јони, но кога концентрацијата на електролитот или другите растворени супстанции надминуваат одредена граница, CE производите може да се солат во раствор, ова се должи на конкуренцијата на електролити во вода, што резултира со намалување на хидратацијата на CE, Содржината на сол во растворот на производот CE е генерално малку повисока од онаа на производот Mc, а содржината на сол е малку поинаква во различни HPMC.

Многу состојки во цементните производи ќе направат да падне точката на гелот на CE, така што при изборот на адитиви треба да се земе предвид дека тоа може да предизвика промена на точката на гелот и вискозноста на CE.

5.Заклучок

(1) целулозниот етер е природна целулоза преку реакција на етерификација, ја има основната структурна единица на дехидрирана гликоза, според видот и бројот на супституентни групи на неговата замена позиција и има различни својства. Нејонскиот етер, како што се MC и HPMC, може да се користи како вискозификатор, средство за задржување вода, средство за привлекување воздух и други широко користени во производите за градежни материјали.

(2) CE има единствена растворливост, формирајќи раствор на одредена температура (како што е температурата на гелот) и формирајќи цврст гел или мешавина на цврсти честички на температура на гел. Главните методи на растворање се методот на дисперзија на суво мешање, методот на дисперзија со топла вода, итн., во цементните производи најчесто се користи методот на дисперзија на суво мешање. Клучот е да се дисперзира CE рамномерно пред да се раствори, формирајќи раствор на ниски температури.

(3) Концентрацијата на растворот, температурата, pH вредноста, хемиските својства на адитивите и брзината на мешање ќе влијаат на температурата на гелот и вискозноста на CE растворот, особено цементните производи се неоргански раствори на сол во алкална средина, обично ја намалуваат температурата на гелот и вискозноста на CE растворот , што носи негативни ефекти. Затоа, според карактеристиките на СЕ, прво треба да се користи на ниска температура (под температурата на гелот), а второ, да се земе предвид влијанието на адитивите.