Etere taċ-ċelluloża fi prodotti bbażati fuq is-siment

L-etere taċ-ċelluloża huwa tip ta 'addittiv b'ħafna għanijiet li jista' jintuża fi prodotti tas-siment. Dan id-dokument jintroduċi l-proprjetajiet kimiċi tal-methyl cellulose (MC) u hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC /) komunement użati fil-prodotti tas-siment, il-metodu u l-prinċipju tas-soluzzjoni netta u l-karatteristiċi ewlenin tas-soluzzjoni. It-tnaqqis tat-temperatura tal-ġel termali u l-viskożità fil-prodotti tas-siment ġie diskuss abbażi tal-esperjenza prattika tal-produzzjoni.

Kliem ewlieni:etere taċ-ċelluloża; Ċelluloża tal-metil;Idrossipropilmetil ċelluloża; Temperatura tal-ġel sħun; viskożità

1. Ħarsa ġenerali

L-etere taċ-ċelluloża (CE fil-qosor) huwa magħmul miċ-ċelluloża permezz ta 'reazzjoni ta' eterifikazzjoni ta 'aġenti eterifikanti wieħed jew diversi u tħin niexef. CE jista 'jinqasam f'tipi joniċi u mhux joniċi, fosthom it-tip mhux joniku CE minħabba l-karatteristiċi u s-solubilità tal-ġel termali uniċi tiegħu, reżistenza għall-melħ, reżistenza għas-sħana, u għandha attività tal-wiċċ xierqa. Jista 'jintuża bħala aġent li jżomm l-ilma, aġent ta' sospensjoni, emulsifikatur, aġent li jifforma film, lubrikant, kolla u titjib reoloġiku. L-oqsma ewlenin ta 'konsum barrani huma kisjiet tal-latex, materjali tal-bini, tħaffir taż-żejt u l-bqija. Meta mqabbel ma 'pajjiżi barranin, il-produzzjoni u l-applikazzjoni ta' CE solubbli fl-ilma għadha fil-bidu tagħha. Bit-titjib tas-saħħa tan-nies u l-kuxjenza ambjentali. CE solubbli fl-ilma, li ma jagħmilx ħsara lill-fiżjoloġija u ma jniġġesx l-ambjent, se jkollu żvilupp kbir.

Fil-qasam tal-materjali tal-bini normalment magħżula CE hija methyl cellulose (MC) u hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), tista 'tintuża bħala żebgħa, ġibs, mehrież u prodotti tas-siment plastifikanti, viscosifier, aġent ta' ritenzjoni ta 'ilma, aġent li jdaħħal l-arja u aġent ritardant. Ħafna mill-industrija tal-materjali tal-bini tintuża f'temperatura normali, l-użu ta 'kundizzjonijiet huma trab ta' taħlita niexfa u ilma, inqas jinvolvu l-karatteristiċi ta 'dissoluzzjoni u karatteristiċi ta' ġel sħun ta 'CE, iżda fil-produzzjoni mekkanizzata ta' prodotti tas-siment u kundizzjonijiet ta 'temperatura speċjali oħra, dawn il-karatteristiċi ta' CE se jkollha rwol aktar sħiħ.

2. Proprjetajiet kimiċi ta 'CE

CE tinkiseb bit-trattament taċ-ċelluloża permezz ta 'serje ta' metodi kimiċi u fiżiċi. Skont l-istruttura ta 'sostituzzjoni kimika differenti, ġeneralment tista' tinqasam fi: MC, HPMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), eċċ. : Kull CE għandha l-istruttura bażika taċ-ċelluloża - glukosju deidrat. Fil-proċess tal-produzzjoni tas-CE, il-fibri taċ-ċelluloża l-ewwel jissaħħnu f'soluzzjoni alkalina u mbagħad jiġu ttrattati b'aġenti eterifikanti. Il-prodotti ta 'reazzjoni fibrużi huma ppurifikati u polverizzati biex jiffurmaw trab uniformi ta' ċerta finezza.

Il-proċess ta 'produzzjoni ta' MC juża biss il-klorur tal-metanu bħala aġent ta 'eterifikazzjoni. Minbarra l-użu tal-klorur tal-metanu, il-produzzjoni ta 'HPMC tuża wkoll l-ossidu tal-propilene biex tikseb gruppi ta' sostitut ta 'hydroxypropyl. Diversi CE għandhom rati differenti ta 'sostituzzjoni ta' metil u idrossipropil, li jaffettwaw il-kompatibilità organika u t-temperatura tal-ġel termali tas-soluzzjoni CE.

In-numru ta' gruppi ta' Sostituzzjoni fuq l-unitajiet strutturali tal-glukożju deidrat taċ-ċelluloża jista' jiġi espress bil-perċentwali tal-massa jew in-numru medju ta' gruppi ta' sostituzzjoni (jiġifieri, DS — Grad ta' Sostituzzjoni). In-numru ta 'gruppi sostituenti jiddetermina l-proprjetajiet tal-prodotti CE. L-effett tal-grad medju ta’ sostituzzjoni fuq is-solubilità tal-prodotti ta’ eterifikazzjoni huwa kif ġej:

(1) grad baxx ta 'sostituzzjoni solubbli fil-lye;

(2) grad kemmxejn għoli ta 'sostituzzjoni solubbli fl-ilma;

(3) grad għoli ta 'sostituzzjoni maħlul f'solventi organiċi polari;

(4) Grad ogħla ta 'sostituzzjoni maħlul f'solventi organiċi mhux polari.

3. Metodu ta 'dissoluzzjoni ta' CE

CE għandu proprjetà unika ta 'solubilità, meta t-temperatura titla' għal ċerta temperatura, ma tinħallx fl-ilma, iżda taħt din it-temperatura, is-solubilità tagħha tiżdied bit-tnaqqis tat-temperatura. CE jinħall fl-ilma kiesaħ (u f'xi każijiet f'solventi organiċi speċifiċi) permezz tal-proċess ta 'nefħa u idratazzjoni. Is-soluzzjonijiet CE m'għandhomx il-limitazzjonijiet ovvji tas-solubilità li jidhru fix-xoljiment tal-melħ joniċi. Il-konċentrazzjoni ta 'CE hija ġeneralment limitata għall-viskożità li tista' tiġi kkontrollata mit-tagħmir tal-produzzjoni, u tvarja wkoll skont il-viskożità u l-varjetà kimika meħtieġa mill-utent. Il-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni ta 'viskożità baxxa CE ġeneralment hija 10% ~ 15%, u CE ta' viskożità għolja hija ġeneralment limitata għal 2% ~ 3%. Tipi differenti ta ' CE (bħal trab jew wiċċ ittrattat trab jew granulari) jistgħu jaffettwaw kif is-soluzzjoni hija ppreparata.

3.1 CE mingħajr trattament tal-wiċċ

Għalkemm CE huwa solubbli fl-ilma kiesaħ, għandu jkun kompletament imxerred fl-ilma biex jiġi evitat li jgħollu. F'xi każijiet, mixer b'veloċità għolja jew lembut jistgħu jintużaw f'ilma kiesaħ biex ixerred it-trab CE. Madankollu, jekk it-trab mhux trattat jiġi miżjud direttament ma 'ilma kiesaħ mingħajr ma tħawwad biżżejjed, se jiffurmaw ċapep sostanzjali. Ir-raġuni ewlenija għall-caking hija li l-partiċelli tat-trab CE mhumiex imxarrbin kompletament. Meta parti biss mit-trab tinħall, se jiġi ffurmat film tal-ġell, li jipprevjeni li t-trab li jkun fadal milli jkompli jinħall. Għalhekk, qabel ix-xoljiment, il-partiċelli CE għandhom ikunu mxerrda għal kollox kemm jista 'jkun. Iż-żewġ metodi ta 'dispersjoni li ġejjin huma komunement użati.

3.1.1 Metodu ta 'dispersjoni ta' taħlita niexfa

Dan il-metodu huwa l-aktar komunement użat fil-prodotti tas-siment. Qabel ma żżid l-ilma, ħallat trab ieħor ma 'trab CE b'mod ugwali, sabiex il-partiċelli tat-trab CE huma mxerrda. Proporzjon minimu ta 'taħlit: Trab ieħor: trab CE =(3 ~ 7) : 1.

F'dan il-metodu, it-tixrid CE jitlesta fl-istat niexef, bl-użu ta 'trab ieħor bħala l-mezz biex ixerred partiċelli CE ma' xulxin, sabiex jiġi evitat it-twaħħil reċiproku ta 'partiċelli CE meta żżid l-ilma u taffettwa aktar xoljiment. Għalhekk, ilma sħun mhux meħtieġ għat-tixrid, iżda r-rata ta 'dissoluzzjoni tiddependi fuq il-partiċelli tat-trab u l-kundizzjonijiet tat-taħwid.

3.1.2 Metodu ta 'dispersjoni ta' ilma sħun

(1) L-ewwel 1/5 ~ 1/3 tat-tisħin tal-ilma meħtieġ għal 90C hawn fuq, żid CE, u mbagħad ħawwad sakemm il-partiċelli kollha mxerrda mxarrba, u mbagħad l-ilma li jifdal f'ilma kiesaħ jew silġ miżjud biex titnaqqas it-temperatura tal- soluzzjoni, ladarba laħqet it-temperatura ta 'dissoluzzjoni CE, it-trab beda idrat, il-viskożità żdiedet.

(2) Tista 'wkoll issaħħan l-ilma kollu, u mbagħad żid CE biex tħawwad waqt li tkessaħ sakemm titlesta l-idratazzjoni. Tkessiħ suffiċjenti huwa importanti ħafna għal idratazzjoni sħiħa ta 'CE u l-formazzjoni ta' viskożità. Għal viskożità ideali, is-soluzzjoni MC għandha titkessaħ għal 0 ~ 5 ℃, filwaqt li HPMC jeħtieġ biss li jitkessaħ għal 20 ~ 25 ℃ jew inqas. Peress li l-idratazzjoni sħiħa teħtieġ tkessiħ suffiċjenti, is-soluzzjonijiet HPMC jintużaw komunement fejn l-ilma kiesaħ ma jistax jintuża: skont l-informazzjoni, l-HPMC għandu inqas tnaqqis fit-temperatura minn MC f'temperaturi aktar baxxi biex tinkiseb l-istess viskożità. Ta 'min jinnota li l-metodu ta' dispersjoni tal-ilma sħun jagħmel biss il-partiċelli CE jxerrdu b'mod uniformi f'temperatura ogħla, iżda l-ebda soluzzjoni ma tiġi ffurmata f'dan iż-żmien. Biex tikseb soluzzjoni b'ċerta viskożità, trid terġa 'titkessaħ.

3.2 Trab CE li jinxtered ittrattat tal-wiċċ

F'ħafna każijiet, CE huwa meħtieġ li jkollu kemm karatteristiċi ta 'idratazzjoni li tinxtered kif ukoll rapida (li tifforma viskożità) f'ilma kiesaħ. Il-wiċċ ittrattat CE huwa temporanjament insolubbli fl-ilma kiesaħ wara trattament kimiku speċjali, li jiżgura li meta CE jiġi miżjud ma 'l-ilma, mhux se jifforma immedjatament viskożità ovvja u jista' jiġi mxerred taħt kondizzjonijiet ta 'shear force relattivament żgħar. Il-"ħin ta 'dewmien" tal-formazzjoni ta' idratazzjoni jew viskożità huwa r-riżultat tal-kombinazzjoni tal-grad ta 'trattament tal-wiċċ, temperatura, pH tas-sistema, u konċentrazzjoni tas-soluzzjoni CE. Id-dewmien ta 'idratazzjoni huwa ġeneralment imnaqqas f'konċentrazzjonijiet ogħla, temperaturi, u livelli ta' pH. B'mod ġenerali, madankollu, il-konċentrazzjoni ta 'CE ma titqiesx sakemm tilħaq 5% (il-proporzjon tal-massa tal-ilma).

Għall-aħjar riżultati u idratazzjoni kompleta, il-wiċċ ittrattat CE għandu jitħawwad għal ftit minuti taħt kundizzjonijiet newtrali, bil-firxa tal-pH minn 8.5 sa 9.0, sakemm tintlaħaq il-viskożità massima (ġeneralment 10-30 minuta). Ladarba l-pH jinbidel għal bażiku (pH 8.5 sa 9.0), il-wiċċ ittrattat CE jinħall kompletament u malajr, u s-soluzzjoni tista 'tkun stabbli f'pH 3 sa 11. Madankollu, huwa importanti li wieħed jinnota li l-aġġustament tal-pH ta' demel likwidu ta 'konċentrazzjoni għolja se jikkawża li l-viskożità tkun għolja wisq għall-ippumpjar u t-tferrigħ. Il-pH għandu jiġi aġġustat wara li d-demel likwidu jkun ġie dilwit għall-konċentrazzjoni mixtieqa.

Fil-qosor, il-proċess ta 'dissoluzzjoni ta' CE jinkludi żewġ proċessi: tixrid fiżiku u xoljiment kimiku. Iċ-ċavetta hija li tferrex partiċelli CE ma 'xulxin qabel ix-xoljiment, sabiex tiġi evitata l-agglomerazzjoni minħabba viskożità għolja waqt ix-xoljiment f'temperatura baxxa, li se taffettwa aktar xoljiment.

4. Proprjetajiet ta 'soluzzjoni CE

Tipi differenti ta 'soluzzjonijiet milwiema CE se ġelati fit-temperaturi speċifiċi tagħhom. Il-ġell huwa kompletament riversibbli u jifforma soluzzjoni meta jerġa' jitkessaħ. Il-ġelazzjoni termali riversibbli ta 'CE hija unika. F'ħafna prodotti tas-siment, l-użu ewlieni tal-viskożità ta 'CE u ż-żamma tal-ilma korrispondenti u l-proprjetajiet tal-lubrikazzjoni, u l-viskożità u t-temperatura tal-ġel għandhom relazzjoni diretta, taħt it-temperatura tal-ġel, iktar ma tkun baxxa t-temperatura, iktar tkun għolja l-viskożità ta 'CE, l-aħjar il-prestazzjoni korrispondenti taż-żamma tal-ilma.

L-ispjegazzjoni attwali għall-fenomenu tal-ġell hija din: fil-proċess ta 'xoljiment, dan huwa simili

Il-molekuli tal-polimeru tal-ħajta jgħaqqdu mas-saff molekulari tal-ilma, li jirriżultaw f'nefħa. Il-molekuli tal-ilma jaġixxu bħal żejt lubrikanti, li jista 'jiġbed ktajjen twal ta' molekuli tal-polimeru, sabiex is-soluzzjoni jkollha l-proprjetajiet ta 'fluwidu viskuż li huwa faċli biex jintrema. Meta t-temperatura tas-soluzzjoni tiżdied, il-polimeru taċ-ċelluloża jitlef gradwalment l-ilma u l-viskożità tas-soluzzjoni tonqos. Meta jintlaħaq il-punt tal-ġell, il-polimeru jsir kompletament deidrat, li jirriżulta fir-rabta bejn il-polimeri u l-formazzjoni tal-ġell: is-saħħa tal-ġell tkompli tiżdied hekk kif it-temperatura tibqa 'fuq il-punt tal-ġell.

Hekk kif is-soluzzjoni tkessaħ, il-ġell jibda jreġġa 'lura u l-viskożità tonqos. Fl-aħħarnett, il-viskożità tas-soluzzjoni tat-tkessiħ terġa 'lura għall-kurva inizjali taż-żieda fit-temperatura u tiżdied bit-tnaqqis tat-temperatura. Is-soluzzjoni tista' titkessaħ sal-valur tal-viskożità inizjali tagħha. Għalhekk, il-proċess tal-ġel termali ta 'CE huwa riversibbli.

Ir-rwol ewlieni tas-CE fil-prodotti tas-siment huwa bħala viskosifikatur, plastiċizzant u aġent ta 'żamma tal-ilma, allura kif tikkontrolla l-viskożità u t-temperatura tal-ġel saret fattur importanti fil-prodotti tas-siment normalment tuża l-punt inizjali tat-temperatura tal-ġell taħt sezzjoni tal-kurva, għalhekk iktar ma tkun baxxa t-temperatura, iktar tkun għolja l-viskożità, iktar ikun ovvju l-effett taż-żamma tal-ilma viscosifier. Ir-riżultati tat-test tal-linja tal-produzzjoni tal-bord tas-siment tal-estrużjoni juru wkoll li iktar ma tkun baxxa t-temperatura tal-materjal tkun taħt l-istess kontenut ta 'CE, aħjar ikun il-viskosifikazzjoni u l-effett taż-żamma tal-ilma. Peress li s-sistema tas-siment hija sistema ta 'proprjetà fiżika u kimika estremament kumplessa, hemm ħafna fatturi li jaffettwaw il-bidla tat-temperatura u l-viskożità tal-ġel CE. U l-influwenza ta 'diversi tendenza u grad ta' Taianin mhumiex l-istess, għalhekk l-applikazzjoni prattika sabet ukoll li wara t-taħlit tas-sistema tas-siment, il-punt attwali tat-temperatura tal-ġell ta 'CE (jiġifieri, it-tnaqqis tal-effett ta' żamma tal-kolla u tal-ilma huwa ovvju ħafna f'din it-temperatura ) huma aktar baxxi mit-temperatura tal-ġel indikata mill-prodott, għalhekk, fl-għażla tal-prodotti CE biex jitqiesu l-fatturi li jikkawżaw tnaqqis fit-temperatura tal-ġel. Dawn li ġejjin huma l-fatturi ewlenin li nemmnu li jaffettwaw il-viskożità u t-temperatura tal-ġel tas-soluzzjoni CE fil-prodotti tas-siment.

4.1 Influwenza tal-valur tal-pH fuq il-viskożità

MC u HPMC mhumiex joniċi, għalhekk il-viskożità tas-soluzzjoni mill-viskożità tal-kolla jonika naturali għandha firxa usa 'ta' stabbiltà DH, iżda jekk il-valur tal-pH jaqbeż il-medda ta '3 ~ 11, huma se jnaqqsu gradwalment il-viskożità f' temperatura ogħla jew fil-ħażna għal perjodu twil ta 'żmien, speċjalment soluzzjoni ta' viskożità għolja. Il-viskożità tas-soluzzjoni tal-prodott CE tonqos f'soluzzjoni ta 'aċidu qawwi jew bażi qawwija, li hija prinċipalment dovuta għad-deidrazzjoni ta' CE kkawżata minn bażi u aċidu. Għalhekk, il-viskożità ta 'CE normalment tonqos sa ċertu punt fl-ambjent alkalin tal-prodotti tas-siment.

4.2 Influwenza tar-rata tat-tisħin u t-taħwid fuq il-proċess tal-ġel

It-temperatura tal-punt tal-ġel se tkun affettwata mill-effett magħqud tar-rata tat-tisħin u t-taħwid tar-rata ta 'shear. It-taħwid b'veloċità għolja u t-tisħin rapidu ġeneralment iżidu t-temperatura tal-ġel b'mod sinifikanti, li hija favorevoli għall-prodotti tas-siment iffurmati minn taħlit mekkaniku.

4.3 Influwenza tal-konċentrazzjoni fuq ġel sħun

Iż-żieda tal-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni ġeneralment tnaqqas it-temperatura tal-ġell, u l-punti tal-ġel ta 'viskożità baxxa CE huma ogħla minn dawk ta' viskożità għolja CE. Bħal METHOCEL A ta' DOW

It-temperatura tal-ġel se titnaqqas b'10 ℃ ​​għal kull żieda ta '2% fil-konċentrazzjoni tal-prodott. Żieda ta '2% fil-konċentrazzjoni ta' prodotti tat-tip F tnaqqas it-temperatura tal-ġel b'4℃.

4.4 Influwenza ta 'addittivi fuq il-ġelazzjoni termali

Fil-qasam tal-materjali tal-bini, ħafna materjali huma imluħa inorganiċi, li se jkollhom impatt sinifikanti fuq it-temperatura tal-ġel tas-soluzzjoni CE. Skont jekk l-addittiv huwiex jaġixxi bħala koagulant jew aġent solubilizzanti, xi addittivi jistgħu jżidu t-temperatura tal-ġel termali ta 'CE, filwaqt li oħrajn jistgħu jnaqqsu t-temperatura tal-ġel termali ta' CE: per eżempju, etanol li jsaħħaħ is-solvent, PEG-400 (polyethylene glycol) , anediol, eċċ., Jistgħu jżidu l-punt tal-ġel. Imluħa, gliċerina, sorbitol u sustanzi oħra se jnaqqsu l-punt tal-ġell, CE mhux joniku ġeneralment mhux se jiġi preċipitat minħabba joni tal-metall polivalenti, iżda meta l-konċentrazzjoni tal-elettroliti jew sustanzi maħlula oħra jaqbżu ċertu limitu, il-prodotti CE jistgħu jiġu mmellħa f' soluzzjoni, dan huwa dovut għall-kompetizzjoni ta 'elettroliti għall-ilma, li jirriżulta fit-tnaqqis ta' idratazzjoni ta 'CE, Il-kontenut tal-melħ tas-soluzzjoni tal-prodott CE ġeneralment huwa kemmxejn ogħla minn dak tal-prodott Mc, u l-kontenut tal-melħ huwa kemmxejn differenti f'HPMC differenti.

Ħafna ingredjenti fil-prodotti tas-siment se jagħmlu l-punt tal-ġell ta ' CE qatra, sabiex l-għażla ta ' l-addittivi għandha tqis li dan jista ' jikkawża l-punt tal-ġell u l-viskożità tal-bidliet CE.

5.Konklużjoni

(1) l-etere taċ-ċelluloża huwa ċelluloża naturali permezz ta 'reazzjoni ta' eterifikazzjoni, għandu l-unità strutturali bażika ta 'glukosju deidratat, skond it-tip u n-numru ta' gruppi sostituenti fuq il-pożizzjoni ta 'sostituzzjoni tiegħu u għandu proprjetajiet differenti. L-etere mhux joniku bħal MC u HPMC jista 'jintuża bħala viskosifikatur, aġent ta' żamma tal-ilma, aġent ta 'trainment ta' l-arja u oħrajn użati ħafna fil-prodotti tal-materjali tal-bini.

(2) CE għandha solubilità unika, li tifforma soluzzjoni f'ċerta temperatura (bħal temperatura tal-ġel), u tifforma ġel solidu jew taħlita ta 'partiċelli solidi f'temperatura tal-ġel. Il-metodi ewlenin ta 'dissoluzzjoni huma metodu ta' dispersjoni ta 'taħlit niexef, metodu ta' dispersjoni ta 'ilma sħun, eċċ., Fi prodotti tas-siment użati komunement huwa metodu ta' dispersjoni ta 'taħlit niexef. Iċ-ċavetta hija li tferrex CE b'mod uniformi qabel ma tinħall, u tifforma soluzzjoni f'temperaturi baxxi.

(3) Il-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni, it-temperatura, il-valur tal-pH, il-proprjetajiet kimiċi tal-addittivi u r-rata tat-taħwid se jaffettwaw it-temperatura tal-ġel u l-viskożità tas-soluzzjoni CE, speċjalment il-prodotti tas-siment huma soluzzjonijiet tal-melħ inorganiċi f'ambjent alkalin, ġeneralment inaqqsu t-temperatura tal-ġel u l-viskożità tas-soluzzjoni CE , li jġibu effetti ħżiena. Għalhekk, skont il-karatteristiċi ta 'CE, l-ewwelnett, għandu jintuża f'temperatura baxxa (taħt it-temperatura tal-ġel), u t-tieni, għandha titqies l-influwenza tal-addittivi.