Цемент дээр суурилсан бүтээгдэхүүн дэх целлюлозын эфир

Целлюлозын эфир нь цементийн бүтээгдэхүүнд хэрэглэж болох олон төрлийн нэмэлт бодис юм. Энэхүү нийтлэлд цементийн бүтээгдэхүүнд түгээмэл хэрэглэгддэг метил целлюлоз (MC) ба гидроксипропил метил целлюлоз (HPMC /) -ийн химийн шинж чанар, цэвэр уусмалын арга, зарчим, уусмалын үндсэн шинж чанаруудыг танилцуулав. Цементийн бүтээгдэхүүн дэх дулаан гельний температур, зуурамтгай чанарыг бууруулах талаар үйлдвэрлэлийн практик туршлага дээр үндэслэн ярилцав.

Түлхүүр үгс:целлюлозын эфир; метил целлюлоз;Гидроксипропил метил целлюлоз; Халуун гель температур; зуурамтгай чанар

1. Тойм

Целлюлозын эфир (товчхондоо CE) нь нэг буюу хэд хэдэн эфиржүүлэгч бодисын эфиржих урвал, хуурай нунтаглах замаар целлюлозоос үүсдэг. CE нь ион ба ион бус төрөлд хуваагддаг бөгөөд тэдгээрийн дотроос ион бус төрлийн CE нь дулааны гельний өвөрмөц шинж чанар, уусах чадвар, давсны эсэргүүцэл, халуунд тэсвэртэй, гадаргуугийн зохих идэвхжилтэй байдаг. Үүнийг ус хадгалах бодис, суспенз, эмульгатор, хальс үүсгэгч, тосолгооны материал, наалдамхай бодис, реологийн сайжруулагч болгон ашиглаж болно. Гадны хэрэглээний гол салбар бол латекс бүрээс, барилгын материал, газрын тосны өрөмдлөг гэх мэт. Гадны улс орнуудтай харьцуулахад усанд уусдаг CE-ийн үйлдвэрлэл, хэрэглээ дөнгөж эхэлж байна. Хүмүүсийн эрүүл мэнд, байгаль орчны талаархи мэдлэгийг дээшлүүлэх замаар. Физиологийн хувьд хоргүй, байгаль орчныг бохирдуулдаггүй усанд уусдаг CE их хөгжих болно.

Барилгын материалын салбарт CE нь ихэвчлэн метил целлюлоз (MC) ба гидроксипропил метил целлюлоз (HPMC) бөгөөд будаг, гипс, зуурмаг, цементийн бүтээгдэхүүнийг хуванцаржуулагч, зуурамтгайлагч, ус хадгалах бодис, агаар шингээгч, саатуулагч бодис болгон ашиглаж болно. Барилгын материалын үйлдвэрлэлийн ихэнх хэсгийг ердийн температурт ашигладаг бөгөөд хуурай хольц, нунтаг ус, уусалтын шинж чанар, халуун гель шинж чанар багатай, харин цементийн бүтээгдэхүүний механикжсан үйлдвэрлэл болон бусад тусгай температурын нөхцөлд эдгээр шинж чанаруудыг ашигладаг. CE илүү бүрэн үүрэг гүйцэтгэх болно.

2. CE-ийн химийн шинж чанар

Целлюлозыг хэд хэдэн химийн болон физикийн аргаар боловсруулснаар CE-ийг олж авдаг. Химийн орлуулалтын янз бүрийн бүтцийн дагуу тэдгээрийг ихэвчлэн дараахь байдлаар хувааж болно: MC, HPMC, hydroxyethylcellulose (HEC) гэх мэт: CE бүр нь целлюлозын үндсэн бүтэцтэй байдаг - усгүйжүүлсэн глюкоз. CE үйлдвэрлэх явцад целлюлозын утаснуудыг эхлээд шүлтлэг уусмалд халааж, дараа нь эфиржүүлэгч бодисоор эмчилдэг. Шилэн урвалын бүтээгдэхүүнийг цэвэршүүлж нунтаглаж тодорхой нарийн ширхэгтэй жигд нунтаг үүсгэдэг.

МК-ийн үйлдвэрлэлийн процесс нь зөвхөн метан хлоридыг эфиржүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Метан хлоридыг ашиглахаас гадна HPMC-ийн үйлдвэрлэлд гидроксипропилийн орлуулагч бүлгүүдийг авахын тулд пропилен ислийг ашигладаг. Төрөл бүрийн CE нь метил ба гидроксипропилийн орлуулах хурдтай байдаг бөгөөд энэ нь CE уусмалын органик нийцэмж, дулаан гель температурт нөлөөлдөг.

Целлюлозын усгүйжүүлсэн глюкозын бүтцийн нэгжийн орлуулах бүлгүүдийн тоог массын хувь эсвэл орлуулах бүлгийн дундаж тоогоор илэрхийлж болно (жишээлбэл, DS - орлуулах зэрэг). Орлуулагч бүлгийн тоо нь CE бүтээгдэхүүний шинж чанарыг тодорхойлдог. Эфиржүүлсэн бүтээгдэхүүний уусах чанарт орлуулах дундаж зэргийн нөлөө дараах байдалтай байна.

(1) шингэнд уусдаг орлуулах зэрэг багатай;

(2) усанд уусдаг орлуулалтын бага зэрэг өндөр;

(3) туйлын органик уусгагчид ууссан орлуулалтын өндөр түвшин;

(4) Туйл бус органик уусгагчид ууссан орлуулалтын өндөр зэрэг.

3. CE-ийн татан буулгах арга

CE нь өвөрмөц уусах шинж чанартай бөгөөд температур нь тодорхой температур хүртэл өсөхөд усанд уусдаггүй, гэхдээ энэ температураас доош температур буурах тусам уусах чадвар нь нэмэгддэг. CE нь хүйтэн усанд уусдаг (зарим тохиолдолд тодорхой органик уусгагчид) хаван, чийгшүүлэх процессоор уусдаг. CE уусмалууд нь ионы давсыг уусгахад илэрдэг тодорхой уусах чадварын хязгаарлалтгүй байдаг. CE-ийн концентраци нь ерөнхийдөө үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжөөр удирдаж болох зуурамтгай чанараар хязгаарлагддаг бөгөөд хэрэглэгчийн шаардагдах зуурамтгай чанар, химийн төрөл зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг. Бага зуурамтгай чанар бүхий CE-ийн уусмалын концентраци нь ерөнхийдөө 10% ~ 15%, өндөр зуурамтгай чанар нь ерөнхийдөө 2% ~ 3% хүртэл хязгаарлагддаг. Уусмалыг хэрхэн бэлтгэхэд янз бүрийн төрлийн CE (нунтаг эсвэл гадаргуугийн нунтаг эсвэл мөхлөг гэх мэт) нөлөөлж болно.

3.1 CE гадаргуугийн боловсруулалтгүй

Хэдийгээр CE нь хүйтэн усанд уусдаг боловч бөөгнөрөхгүйн тулд усанд бүрэн тараагдах ёстой. Зарим тохиолдолд CE нунтагыг тараахын тулд өндөр хурдтай холигч эсвэл юүлүүрийг хүйтэн усанд хэрэглэж болно. Гэсэн хэдий ч хэрэв боловсруулаагүй нунтагыг хангалттай хутгахгүйгээр шууд хүйтэн усанд нэмбэл их хэмжээний бөөгнөрөл үүсэх болно. Бялуу хийх гол шалтгаан нь CE нунтаг хэсгүүд нь бүрэн чийглэг биш байдаг. Нунтагны зөвхөн нэг хэсэг нь ууссан үед гель хальс үүсэх бөгөөд энэ нь үлдсэн нунтаг үргэлжлүүлэн уусахаас сэргийлнэ. Тиймээс татан буулгахаас өмнө CE тоосонцорыг аль болох бүрэн тараах хэрэгтэй. Дараах хоёр тархалтын аргыг ихэвчлэн ашигладаг.

3.1.1 Хуурай хольцыг тараах арга

Энэ аргыг цементэн бүтээгдэхүүнд ихэвчлэн ашигладаг. Ус нэмэхийн өмнө бусад нунтагыг CE нунтагтай жигд холино, ингэснээр CE нунтаг хэсгүүд тараагдана. Хамгийн бага холих харьцаа: Бусад нунтаг: CE нунтаг =(3 ~ 7) : 1.

Энэ аргын хувьд CE-ийн тоосонцорыг ус нэмж, цаашдын уусалтанд нөлөөлөхөөс зайлсхийхийн тулд CE тоосонцорыг хооронд нь тараах орчин болгон бусад нунтаг ашиглан хуурай төлөвт CE дисперсийг хийж дуусгадаг. Тиймээс тархалтанд халуун ус шаардагдахгүй боловч уусалтын хурд нь нунтаг хэсгүүд болон хутгах нөхцлөөс хамаарна.

3.1.2 Халуун ус тараах арга

(1) Шаардлагатай усны эхний 1/5~1/3-ийг 90С хүртэл халааж, CE нэмээд дараа нь бүх хэсгүүд нойтон болтол хутгаад, дараа нь хүйтэн эсвэл мөстэй усанд үлдсэн усыг температурыг бууруулахын тулд нэмнэ. уусмал нь CE татан буулгах температурт хүрмэгц нунтаг чийгшүүлж, зуурамтгай чанар нэмэгдсэн.

(2) Та мөн бүх усыг халааж, дараа нь чийгшүүлж дуустал хөргөх явцад CE нэмнэ. СЭ-ийг бүрэн чийгшүүлж, зуурамтгай чанар үүсэхэд хангалттай хөргөлт маш чухал юм. Тохиромжтой зуурамтгай чанарыг хангахын тулд MC уусмалыг 0 ~ 5 ℃ хүртэл хөргөх хэрэгтэй бол HPMC-ийг зөвхөн 20 ~ 25 ℃ буюу түүнээс доош температурт хөргөх шаардлагатай. Бүрэн чийгшүүлэх нь хангалттай хөргөлт шаарддаг тул хүйтэн ус ашиглах боломжгүй тохиолдолд HPMC уусмалыг ихэвчлэн ашигладаг: мэдээллийн дагуу HPMC нь ижил зуурамтгай чанарт хүрэхийн тулд бага температурт MC-ээс бага температурыг бууруулдаг. Халуун усны дисперсийн арга нь зөвхөн CE тоосонцорыг илүү өндөр температурт жигд тараах боломжийг олгодог боловч одоогоор уусмал үүсэхгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тодорхой зуурамтгай чанар бүхий уусмалыг авахын тулд дахин хөргөх шаардлагатай.

3.2 Гадаргуугаар боловсруулсан дисперс CE нунтаг

Ихэнх тохиолдолд CE нь хүйтэн усанд тархах, хурдан чийгшүүлэх (зуурамтгай чанар үүсгэх) шинж чанартай байх шаардлагатай. Гадаргуугаар боловсруулсан CE нь тусгай химийн боловсруулалт хийсний дараа хүйтэн усанд түр уусдаггүй бөгөөд энэ нь CE-ийг усанд нэмэхэд тэр даруй илэрхий зуурамтгай чанар үүсгэхгүй бөгөөд зүсэх хүчний харьцангуй бага нөхцөлд тархаж болно. Усжилт эсвэл зуурамтгай чанар үүсэх "хоцрогдсон хугацаа" нь гадаргуугийн боловсруулалтын зэрэг, температур, системийн рН, CE уусмалын концентрацийн хослолын үр дүн юм. Өндөр концентраци, температур, рН-ийн түвшинд чийгшүүлэх саатал ерөнхийдөө багасдаг. Гэхдээ ерөнхийдөө CE-ийн концентрацийг 5% (усны массын харьцаа) хүрэх хүртэл тооцохгүй.

Хамгийн сайн үр дүнд хүрч, бүрэн чийгшүүлэхийн тулд CE боловсруулсан гадаргууг төвийг сахисан нөхцөлд, рН нь 8.5-аас 9.0 хүртэл, хамгийн их зуурамтгай чанарт хүрэх хүртэл (ихэвчлэн 10-30 минут) хутгана. РН үндсэн (рН 8.5-аас 9.0) болмогц боловсруулсан CE нь бүрэн, хурдан уусдаг ба уусмал нь рН 3-11-д тогтвортой байх боломжтой. Гэсэн хэдий ч өндөр концентрацитай зутангийн рН-ийг тохируулах нь чухал гэдгийг анхаарах нь чухал юм. шахах, цутгахад зуурамтгай чанар нь хэт өндөр байх болно. Зуурмагийг хүссэн концентрацид шингэлсний дараа рН-ийг тохируулах шаардлагатай.

Дүгнэж хэлэхэд, CE-ийн татан буулгах үйл явц нь физик дисперс ба химийн уусах гэсэн хоёр процессыг агуулдаг. Хамгийн гол нь бага температурт уусгах үед өндөр зуурамтгай чанараас болж бөөгнөрөхөөс зайлсхийхийн тулд CE тоосонцорыг уусгахаас өмнө өөр хоорондоо тараах явдал юм.

4. CE уусмалын шинж чанарууд

Янз бүрийн төрлийн CE усан уусмалууд нь тодорхой температурт гелацтай байдаг. Гель нь бүрэн буцах чадвартай бөгөөд дахин хөргөхөд уусмал үүсгэдэг. CE-ийн буцах дулааны гелац нь өвөрмөц юм. Цементийн олон бүтээгдэхүүнд CE-ийн зуурамтгай чанар ба холбогдох ус хадгалах, тосолгооны шинж чанарыг голчлон ашигладаг бөгөөд зуурамтгай чанар ба гель температур нь гель температурын дор шууд хамааралтай байдаг, температур бага байх тусам CE зуурамтгай чанар өндөр байдаг. харгалзах ус хадгалах үзүүлэлт сайн байх тусам.

Гель үзэгдлийн одоогийн тайлбар нь ийм байна: татан буулгах явцад энэ нь ижил төстэй юм

Утасны полимер молекулууд нь усны молекулын давхаргатай холбогдож, хаван үүсдэг. Усны молекулууд нь тосолгооны тос шиг ажилладаг бөгөөд энэ нь полимер молекулуудын урт гинжийг салгаж чаддаг тул уусмал нь асгахад хялбар наалдамхай шингэний шинж чанартай байдаг. Уусмалын температур нэмэгдэхэд целлюлозын полимер аажмаар усаа алдаж, уусмалын зуурамтгай чанар буурдаг. Гель цэгт хүрэхэд полимер бүрэн усгүй болж, полимер хоорондын холбоо үүсч, гель үүсдэг: температур гель цэгээс дээш байх тусам гель бат бэх нэмэгдсээр байна.

Уусмалыг хөргөхөд гель урвуу болж, зуурамтгай чанар нь буурдаг. Эцэст нь хөргөх уусмалын зуурамтгай чанар нь температурын өсөлтийн анхны муруй руу буцаж, температур буурах тусам нэмэгддэг. Уусмалыг анхны зуурамтгай чанар хүртэл хөргөж болно. Тиймээс CE-ийн дулааны гель процесс нь буцаах боломжтой.

Цементийн бүтээгдэхүүн дэх CE-ийн гол үүрэг нь зуурамтгайруулагч, хуванцаржуулагч, ус хадгалах бодис байдаг тул зуурамтгай чанар, гель температурыг хэрхэн хянах нь цементийн бүтээгдэхүүнд чухал хүчин зүйл болсон нь ихэвчлэн муруйны доор байрлах гель температурын цэгийг ашигладаг. тиймээс температур бага байх тусам зуурамтгай чанар ихсэх тусам наалдамхайжуулагчийн ус хадгалах нөлөө илүү тодорхой болно. Цементийн шахмал хавтангийн үйлдвэрлэлийн шугамын туршилтын үр дүнгээс харахад материалын температур CE-ийн ижил агуулгатай байх тусам зуурамтгай чанар, ус хадгалах нөлөө илүү сайн байдаг. Цементийн систем нь маш нарийн төвөгтэй физик, химийн шинж чанартай систем тул CE гельний температур, зуурамтгай чанарыг өөрчлөхөд олон хүчин зүйл нөлөөлдөг. Мөн янз бүрийн Тайанины чиг хандлага, зэрэглэлийн нөлөө ижил биш тул практик хэрэглээ нь цементийн системийг хольсны дараа CE-ийн бодит гель температурын цэг (өөрөөр хэлбэл цавуу, ус хадгалах нөлөө нь энэ температурт мэдэгдэхүйц буурч байгааг олж мэдсэн. ) нь бүтээгдэхүүний заасан гель температураас бага байдаг тул CE бүтээгдэхүүнийг сонгохдоо гель температур буурахад нөлөөлж буй хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Цементийн бүтээгдэхүүн дэх CE уусмалын зуурамтгай чанар, гель температурт бидний үзэж буй гол хүчин зүйлүүд нь дараах байдалтай байна.

4.1 рН-ийн утга зуурамтгай чанарт үзүүлэх нөлөө

MC ба HPMC нь ион биш тул уусмалын зуурамтгай чанар нь байгалийн ионы цавууны зуурамтгай чанараас илүү өргөн хүрээтэй DH тогтвортой байдлын хувьд байдаг боловч рН нь 3 ~ 11-ээс хэтэрсэн тохиолдолд зуурамтгай чанарыг аажмаар бууруулна. өндөр температурт эсвэл удаан хугацаагаар хадгалах, ялангуяа өндөр зуурамтгай чанар бүхий уусмал. Хүчтэй хүчил эсвэл хүчтэй суурийн уусмалд CE бүтээгдэхүүний уусмалын зуурамтгай чанар буурдаг бөгөөд энэ нь үндсэн ба хүчилээс үүссэн CE-ийн шингэн алдалтаас шалтгаална. Тиймээс цементийн бүтээгдэхүүний шүлтлэг орчинд CE-ийн зуурамтгай чанар нь ихэвчлэн тодорхой хэмжээгээр буурдаг.

4.2 Гель процесст халаах хурд ба хутгахын нөлөөлөл

Гель цэгийн температур нь халаалтын хурд ба хутгах зүсэлтийн хурдны хосолсон нөлөөгөөр нөлөөлнө. Өндөр хурдтай хутгах, хурдан халаах нь ерөнхийдөө гельний температурыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь механик хольцоор үүссэн цементийн бүтээгдэхүүнд таатай байдаг.

4.3 Халуун гель дэх концентрацийн нөлөө

Уусмалын концентрацийг нэмэгдүүлэх нь ихэвчлэн гель температурыг бууруулдаг бөгөөд бага зуурамтгай чанар бүхий гель цэгүүд нь өндөр зуурамтгай чанараас өндөр байдаг. Жишээлбэл, DOW-ийн METHOCEL А

Бүтээгдэхүүний концентрацийг 2% нэмэгдүүлэх бүрд гельний температур 10℃-аар буурна. F төрлийн бүтээгдэхүүний концентрацийг 2% нэмэгдүүлэх нь гельний температурыг 4℃-ээр бууруулдаг.

4.4 Нэмэлтүүдийн дулааны гелацад үзүүлэх нөлөө

Барилгын материалын салбарт олон материал нь органик бус давс бөгөөд энэ нь CE уусмалын гель температурт чухал нөлөө үзүүлэх болно. Нэмэлт нь коагулянт эсвэл уусгагч бодисоор ажиллаж байгаа эсэхээс хамаарч зарим нэмэлтүүд нь CE-ийн дулааны гель температурыг нэмэгдүүлж, зарим нь CE-ийн дулааны гель температурыг бууруулж болно: жишээлбэл, уусгагчийг сайжруулдаг этанол, PEG-400 (полиэтилен гликол) , анедиол гэх мэт гель цэгийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Давс, глицерин, сорбитол болон бусад бодисууд нь гель цэгийг бууруулж, ион бус CE нь поливалент металлын ионуудаас болж тунадасжихгүй, харин электролитийн концентраци эсвэл бусад ууссан бодисууд тодорхой хязгаараас хэтэрсэн тохиолдолд CE бүтээгдэхүүнийг давсалж болно. уусмал, энэ нь электролитийн устай өрсөлдөж байгаатай холбоотой бөгөөд үүний үр дүнд CE-ийн усжилт багасч байна. CE бүтээгдэхүүний уусмал дахь давсны агууламж ерөнхийдөө Mc бүтээгдэхүүнийхээс арай өндөр, давсны агууламж бага зэрэг ялгаатай байна. өөр өөр HPMC-д.

Цементийн бүтээгдэхүүний олон найрлага нь CE-ийн гель цэгийг бууруулах тул нэмэлтийг сонгохдоо энэ нь гель цэг болон CE-ийн зуурамтгай чанарыг өөрчлөхөд хүргэж болзошгүйг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

5. Дүгнэлт

(1) целлюлозын эфир нь эфиржих урвалаар дамжин байгалийн целлюлоз бөгөөд орлуулах байрлал дахь орлуулагч бүлгийн төрөл, тооноос хамааран усгүйжүүлсэн глюкозын үндсэн бүтцийн нэгжтэй бөгөөд өөр өөр шинж чанартай байдаг. MC, HPMC зэрэг ион бус эфирийг наалдамхай бодис, ус хадгалах бодис, агаар шингээгч бодис болон барилгын материалын бүтээгдэхүүнд өргөнөөр ашиглаж болно.

(2) CE нь өвөрмөц уусах чадвартай бөгөөд тодорхой температурт (гель температур гэх мэт) уусмал үүсгэж, гель температурт хатуу гель эсвэл хатуу бөөмийн хольц үүсгэдэг. Уусах үндсэн аргууд нь хуурай холих дисперсийн арга, халуун усаар тараах арга гэх мэт бөгөөд цементийн бүтээгдэхүүнд хуурай холих дисперсийн аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Хамгийн гол нь CE-ийг уусахаас өмнө жигд тарааж, бага температурт уусмал үүсгэх явдал юм.

(3) Уусмалын концентраци, температур, рН-ийн үнэ цэнэ, нэмэлт бодисын химийн шинж чанар, хутгах хурд нь CE уусмалын гель температур, зуурамтгай чанарт нөлөөлдөг, ялангуяа цементийн бүтээгдэхүүн нь шүлтлэг орчинд органик бус давсны уусмал байдаг тул CE уусмалын гель температур, зуурамтгай чанарыг бууруулдаг. , сөрөг үр дагавар авчирдаг. Тиймээс CE-ийн шинж чанарын дагуу нэгдүгээрт, бага температурт (гель температураас доогуур), хоёрдугаарт, нэмэлт бодисын нөлөөг харгалзан үзэх шаардлагатай.