Eter celulozë në produktet e bazuara në çimento

Eteri i celulozës është një lloj aditivi me shumë qëllime i cili mund të përdoret në produktet e çimentos. Ky punim prezanton vetitë kimike të metil celulozës (MC) dhe hidroksipropil metil celulozës (HPMC /) që përdoret zakonisht në produktet e çimentos, metodën dhe parimin e zgjidhjes neto dhe karakteristikat kryesore të zgjidhjes. Ulja e temperaturës së xhelit termik dhe viskozitetit në produktet e çimentos u diskutua bazuar në përvojën praktike të prodhimit.

Fjalët kyçe:Eter celulozë; Celulozë metil;Hidroksipropil metil celulozë; Temperatura e nxehtë e xhelit; viskozitet

1. Përmbledhje

Eteri i celulozës (CE për shkurt) është bërë nga celuloza përmes reaksionit të eterifikimit të një ose disa agjentëve eterifikues dhe bluarjes së thatë. CE mund të ndahet në lloje jonike dhe jo-jonike, ndër të cilat tipa jo-jonik për shkak të karakteristikave të tij unike të xhelit termik dhe tretshmërisë, rezistencës ndaj kripës, rezistencës së nxehtësisë dhe ka aktivitet të duhur sipërfaqësor. Mund të përdoret si agjent mbajtës i ujit, agjent pezullimi, emulsifikues, agjent formues i filmit, lubrifikant, ngjitës dhe përmirësues reologjik. Zonat kryesore të konsumit të huaj janë veshjet me latex, materialet e ndërtimit, shpimi i naftës etj. Krahasuar me vendet e huaja, prodhimi dhe aplikimi i CE i tretshëm në ujë është ende në fillimet e tij. Me përmirësimin e shëndetit dhe ndërgjegjësimit të mjedisit të njerëzve. CE i tretshëm në ujë, i cili është i padëmshëm për fiziologjinë dhe nuk e ndot mjedisin, do të ketë një zhvillim të madh.

Në fushën e materialeve të ndërtimit që zakonisht të zgjedhura CE është metil celuloza (MC) dhe hidroksipropil metil celulozë (HPMC), mund të përdoret si bojë, llaç dhe produkte çimentoje, viscosifier, agjent për mbajtjen e ujit, agjent të hyrjes së ajrit dhe agjent të prapambetjes. Shumica e industrisë së materialeve të ndërtimit përdoret në temperaturë normale, përdorimi i kushteve janë pluhur përzierje e thatë dhe ujë, më pak që përfshijnë karakteristikat e shpërbërjes dhe karakteristikat e xhelit të nxehtë të CE, por në prodhimin e mekanizuar të produkteve të çimentos dhe kushteve të tjera të veçanta të temperaturës, këto karakteristika të CE do të luajë një rol më të plotë.

2. Karakteristikat kimike të CE

CE është marrë duke trajtuar celulozën përmes një seri metodash kimike dhe fizike. Sipas strukturës së ndryshme të zëvendësimit kimik, zakonisht mund të ndahet në: MC, HPMC, hidroksietil celulozë (HEC), etj .: Secila CE ka strukturën themelore të glukozës së dehidratuar të celulozës. Në procesin e prodhimit të CE, fibrat e celulozës së pari nxehen në një zgjidhje alkaline dhe më pas trajtohen me agjentë eterifikues. Produktet e reagimit fibroze pastrohen dhe pulveizohen për të formuar një pluhur uniform të një finesë të caktuar.

Procesi i prodhimit të MC përdor vetëm klorur metan si agjent eterifikues. Përveç përdorimit të klorurit të metanit, prodhimi i HPMC gjithashtu përdor oksid propilen për të marrë grupe zëvendësuese hidroksipropil. CE të ndryshme kanë norma të ndryshme të zëvendësimit metil dhe hidroksipropil, i cili ndikon në pajtueshmërinë organike dhe temperaturën e xhelit termik të zgjidhjes CE.

Numri i grupeve të zëvendësimit në njësitë strukturore të glukozës së dehidratuar të celulozës mund të shprehet me përqindjen e masës ose numrin mesatar të grupeve të zëvendësimit (d.m.th., DS - shkalla e zëvendësimit). Numri i grupeve zëvendësuese përcakton vetitë e produkteve CE. Efekti i shkallës mesatare të zëvendësimit në tretshmërinë e produkteve eterifikuese është si më poshtë:

(1) shkallë e ulët e zëvendësimit të tretshme në Lye;

(2) shkallë pak e lartë e zëvendësimit të tretshme në ujë;

(3) shkallë e lartë e zëvendësimit të tretur në tretës organikë polarë;

(4) Shkalla më e lartë e zëvendësimit të tretur në tretës organikë jo polarë.

3. Metoda e shpërbërjes së CE

CE ka një pronë unike të tretshmërisë, kur temperatura të rritet në një temperaturë të caktuar, është e patretshme në ujë, por nën këtë temperaturë, tretshmëria e saj do të rritet me uljen e temperaturës. CE është i tretshëm në ujë të ftohtë (dhe në disa raste në tretës organikë të veçantë) përmes procesit të ënjtjes dhe hidratimit. Zgjidhjet CE nuk kanë kufizime të dukshme të tretshmërisë që shfaqen në shpërbërjen e kripërave jonike. Përqendrimi i CE është përgjithësisht i kufizuar në viskozitetin që mund të kontrollohet nga pajisjet e prodhimit, dhe gjithashtu ndryshon sipas viskozitetit dhe shumëllojshmërisë kimike të kërkuara nga përdoruesi. Përqendrimi i zgjidhjes së viskozitetit të ulët CE është përgjithësisht 10% ~ 15%, dhe viskoziteti i lartë CE është përgjithësisht i kufizuar në 2% ~ 3%. Lloje të ndryshme të CE (të tilla si pluhuri ose pluhuri i trajtuar me sipërfaqe ose kokrrizor) mund të ndikojnë në mënyrën e përgatitjes së zgjidhjes.

3.1 pes pa trajtim sipërfaqësor

Edhe pse CE është e tretshme në ujë të ftohtë, ajo duhet të shpërndahet plotësisht në ujë për të shmangur grumbullimin. Në disa raste, një mikser me shpejtësi të lartë ose gyp mund të përdoret në ujë të ftohtë për të shpërndarë pluhurin e Ce. Sidoqoftë, nëse pluhuri i patrajtuar shtohet direkt në ujë të ftohtë pa nxitje të mjaftueshme, gunga të konsiderueshme do të formohen. Arsyeja kryesore për caking është se grimcat e pluhurit CE nuk janë plotësisht të lagura. Kur shpërndahet vetëm një pjesë e pluhurit, do të formohet një film xhel, i cili parandalon që pluhuri i mbetur të vazhdojë të shpërndahet. Prandaj, para shpërbërjes, grimcat CE duhet të shpërndahen plotësisht sa më shumë që të jetë e mundur. Zakonisht përdoren dy metodat e mëposhtme të shpërndarjes.

3.1.1 Metoda e shpërndarjes së përzierjes së thatë

Kjo metodë përdoret më së shpeshti në produktet e çimentos. Para se të shtoni ujë, përzieni pluhur tjetër me pluhur CE në mënyrë të barabartë, në mënyrë që të shpërndahen grimcat e pluhurit CE. Raporti minimal i përzierjes: pluhur tjetër: pluhur CE = (3 ~ 7): 1.

Në këtë metodë, shpërndarja e CE është përfunduar në gjendje të thatë, duke përdorur pluhur tjetër si medium për të shpërndarë grimcat e CE me njëri -tjetrin, në mënyrë që të shmanget lidhja e ndërsjellë e grimcave CE kur shtoni ujë dhe ndikon në shpërbërjen e mëtejshme. Prandaj, uji i nxehtë nuk është i nevojshëm për shpërndarje, por shkalla e shpërbërjes varet nga grimcat e pluhurit dhe kushtet e trazimit.

3.1.2 Metoda e shpërndarjes së ujit të nxehtë

(1) 1/5 1/3 e parë e ngrohjes së kërkuar të ujit në 90C më lart, shtoni CE, dhe pastaj përzieni derisa të gjitha grimcat të shpërndahen të lagura, dhe pastaj ujin e mbetur në ujë të ftohtë ose akull të shtuar për të zvogëluar temperaturën e Zgjidhja, dikur arriti në temperaturën e shpërbërjes së CE, pluhuri filloi të hidratohet, viskoziteti u rrit.

(2) Ju gjithashtu mund të ngrohni të gjithë ujin, dhe pastaj të shtoni CE për të trazuar gjatë ftohjes derisa të përfundojë hidratimi. Ftohja e mjaftueshme është shumë e rëndësishme për hidratimin e plotë të CE dhe formimin e viskozitetit. Për viskozitetin ideal, zgjidhja MC duhet të ftohet në 0 ~ 5 ℃, ndërsa HPMC duhet të ftohet vetëm në 20 ~ 25 ℃ ose më poshtë. Meqenëse hidratimi i plotë kërkon ftohje të mjaftueshme, zgjidhjet HPMC zakonisht përdoren kur uji i ftohtë nuk mund të përdoret: Sipas informacionit, HPMC ka më pak ulje të temperaturës sesa MC në temperatura më të ulëta për të arritur të njëjtën viskozitet. Vlen të përmendet se metoda e shpërndarjes së ujit të nxehtë vetëm bën që grimcat CE të shpërndahen në mënyrë të barabartë në një temperaturë më të lartë, por asnjë zgjidhje nuk është formuar në këtë kohë. Për të marrë një zgjidhje me një viskozitet të caktuar, ajo duhet të ftohet përsëri.

3.2 Pluhuri CE i shpërndarë i trajtuar me sipërfaqe

Në shumë raste, CE kërkohet që të ketë karakteristika të shpërndueshme dhe të shpejtë të hidratimit (formimit të viskozitetit) në ujin e ftohtë. CE e trajtuar në sipërfaqe është përkohësisht e patretshme në ujë të ftohtë pas trajtimit të veçantë kimik, i cili siguron që kur CE të shtohet në ujë, nuk do të formojë menjëherë viskozitet të dukshëm dhe mund të shpërndahet në kushte relativisht të vogla të forcës së qethjes. "Koha e vonesës" e formimit të hidratimit ose viskozitetit është rezultat i kombinimit të shkallës së trajtimit sipërfaqësor, temperaturës, pH të sistemit dhe përqendrimit të zgjidhjes CE. Vonesa e hidratimit në përgjithësi zvogëlohet në përqendrime më të larta, temperatura dhe nivele të pH. Në përgjithësi, megjithatë, përqendrimi i CE nuk konsiderohet derisa të arrijë 5% (raporti masiv i ujit).

Për rezultate më të mira dhe hidratim të plotë, CE-ja e trajtuar në sipërfaqe duhet të nxitet për disa minuta në kushte neutrale, me varion pH nga 8.5 në 9.0, derisa të arrihet viskoziteti maksimal (zakonisht 10-30 minuta). Pasi të ndryshojë pH në themelor (pH 8.5 deri 9.0), CE e trajtuar në sipërfaqe shpërndahet plotësisht dhe me shpejtësi, dhe zgjidhja mund të jetë e qëndrueshme në pH 3 deri 11 do të bëjë që viskoziteti të jetë shumë i lartë për pompimin dhe derdhjen. PH duhet të rregullohet pasi slurry të jetë holluar në përqendrimin e dëshiruar.

Për ta përmbledhur, procesi i shpërbërjes së CE përfshin dy procese: shpërndarjen fizike dhe shpërbërjen kimike. Theelësi është që të shpërndahen grimcat e CE me njëri -tjetrin para shpërbërjes, në mënyrë që të shmangni grumbullimin për shkak të viskozitetit të lartë gjatë shpërbërjes së temperaturës së ulët, e cila do të ndikojë në shpërbërjen e mëtejshme.

4. Karakteristikat e zgjidhjes CE

Lloje të ndryshme të zgjidhjeve ujore të CE do të xhelojnë në temperaturat e tyre specifike. Xhel është plotësisht i kthyeshëm dhe formon një zgjidhje kur ftohet përsëri. Gelimi termik i kthyeshëm i CE është unik. Në shumë produkte çimentoje, përdorimi kryesor i viskozitetit të CE dhe vetitë përkatëse të mbajtjes së ujit dhe lubrifikimit, dhe viskoziteti dhe temperatura e xhelit ka një marrëdhënie të drejtpërdrejtë, nën temperaturën e xhelit, aq më i ulët është temperatura, aq më e lartë është viskoziteti i CE, aq më mirë performanca përkatëse e mbajtjes së ujit.

Shpjegimi aktual për fenomenin e xhelit është ky: Në procesin e shpërbërjes, kjo është e ngjashme

Molekulat polimer të fillit lidhen me shtresën molekulare të ujit, duke rezultuar në ënjtje. Molekulat e ujit veprojnë si vaj lubrifikues, i cili mund të tërheqë zinxhirët e gjatë të molekulave polimer, në mënyrë që zgjidhja të ketë vetitë e një lëngu viskoz që është i lehtë për tu hedhur. Kur temperatura e zgjidhjes rritet, polimeri i celulozës gradualisht humbet ujin dhe viskoziteti i zgjidhjes zvogëlohet. Kur arrihet pika e xhelit, polimeri bëhet plotësisht i dehidratuar, duke rezultuar në lidhjen midis polimereve dhe formimit të xhelit: forca e xhelit vazhdon të rritet pasi temperatura mbetet mbi pikën e xhelit.

Ndërsa zgjidhja ftohet, xhel fillon të kthehet dhe viskoziteti zvogëlohet. Më në fund, viskoziteti i zgjidhjes së ftohjes kthehet në kurbën fillestare të ngritjes së temperaturës dhe rritet me uljen e temperaturës. Zgjidhja mund të ftohet në vlerën e saj fillestare të viskozitetit. Prandaj, procesi i xhelit termik të CE është i kthyeshëm.

Roli kryesor i CE në produktet e çimentos është si një viscosifier, plastifikues dhe agjent i mbajtjes së ujit, kështu që si të kontrolloni viskozitetin dhe temperaturën e xhelit është bërë një faktor i rëndësishëm në produktet e çimentos zakonisht përdorin pikën e tij fillestare të temperaturës së xhelit nën një seksion të kurbës, Pra, sa më i ulët të jetë temperatura, aq më i lartë është viskoziteti, aq më i qartë është efekti i mbajtjes së ujit të viskozifikimit. Rezultatet e provës së linjës së prodhimit të bordit të çimentos ekstruzion tregojnë gjithashtu se sa më i ulët temperatura e materialit është nën të njëjtën përmbajtje të CE, aq më mirë është efekti i viskozifikimit dhe mbajtjes së ujit. Ndërsa sistemi i çimentos është një sistem jashtëzakonisht kompleks i pronave fizike dhe kimike, ka shumë faktorë që ndikojnë në ndryshimin e temperaturës së xhelit CE dhe viskozitetit. Dhe ndikimi i trendit dhe shkallës së ndryshme të taaninës nuk janë të njëjta, kështu që aplikimi praktik gjithashtu zbuloi se pas përzierjes së sistemit të çimentos, pika aktuale e temperaturës së xhelit të CE (d.m.th., rënia e efektit të mbajtjes së zamit dhe ujit është shumë e qartë në këtë temperaturë ) janë më të ulëta se temperatura e xhelit të treguar nga produkti, prandaj, në zgjedhjen e produkteve të CE për të marrë parasysh faktorët që shkaktojnë rënie të temperaturës së xhelit. Më poshtë janë faktorët kryesorë që ne besojmë se ndikojnë në viskozitetin dhe temperaturën e xhelit të zgjidhjes CE në produktet e çimentos.

4.1 Ndikimi i vlerës së pH në viskozitet

MC dhe HPMC janë jo-jonic, kështu që viskoziteti i zgjidhjes sesa viskoziteti i zam jonik natyror ka një gamë më të gjerë të stabilitetit të DH, por nëse vlera e pH tejkalon gamën e 3 ~ 11, ato gradualisht do të zvogëlojnë viskozitetin në a temperaturë më e lartë ose në ruajtje për një periudhë të gjatë kohore, veçanërisht zgjidhje e lartë e viskozitetit. Viskoziteti i zgjidhjes së produktit CE zvogëlohet në një zgjidhje të fortë acid ose të fortë, i cili është kryesisht për shkak të dehidrimit të CE të shkaktuar nga baza dhe acidi. Prandaj, viskoziteti i CE zakonisht zvogëlohet në një farë mase në mjedisin alkalik të produkteve të çimentos.

4.2 Ndikimi i shkallës së ngrohjes dhe nxitje në procesin e xhelit

Temperatura e pikës së xhelit do të ndikohet nga efekti i kombinuar i shkallës së ngrohjes dhe nxitje e shkallës së qethjes. Nxitja me shpejtësi të lartë dhe ngrohja e shpejtë në përgjithësi do të rrisë ndjeshëm temperaturën e xhelit, e cila është e favorshme për produktet e çimentos të formuara nga përzierja mekanike.

4.3 Ndikimi i përqendrimit në xhel të nxehtë

Rritja e përqendrimit të zgjidhjes zakonisht ul temperaturën e xhelit, dhe pikat e xhelit të viskozitetit të ulët CE janë më të larta se ato të viskozitetit të lartë CE. Siç është Methocel i Dow a

Temperatura e xhelit do të zvogëlohet me 10 ℃ për çdo rritje prej 2% të përqendrimit të produktit. Një rritje prej 2% e përqendrimit të produkteve të tipit F do të zvogëlojë temperaturën e xhelit me 4.

4.4 Ndikimi i aditivëve në gelacionin termik

Në fushën e materialeve të ndërtimit, shumë materiale janë kripëra inorganike, të cilat do të kenë një ndikim të rëndësishëm në temperaturën e xhelit të zgjidhjes CE. Në varësi të faktit nëse aditivi po vepron si agjent koagulant ose solubilizues, disa aditivë mund të rrisin temperaturën e xhelit termik të CE, ndërsa të tjerët mund të ulin temperaturën e xhelit termik të CE: për shembull, etanoli që përmirëson tretësin, PEG-400 (polietileni glikol) , anediol, etj., Mund të rrisë pikën e xhelit. Kripërat, glicerina, sorbitoli dhe substancat e tjera do të zvogëlojnë pikën e xhelit, CE jo-jonike në përgjithësi nuk do të precipitohet për shkak të joneve metalikë polivalent, por kur përqendrimi i elektrolitit ose substancat e tjera të tretura tejkalojnë një kufi të caktuar, produktet e CE mund të krijohen brenda zgjidhje, kjo është për shkak të konkurrencës së elektroliteve në ujë, duke rezultuar në uljen e hidratimit të CE, përmbajtja e kripës së zgjidhjes së produktit CE është përgjithësisht pak më e lartë se ajo e produktit MC, dhe përmbajtja e kripës është pak më e ndryshme Në HPMC të ndryshme.

Shumë përbërës në produktet e çimentos do ta bëjnë pikën e xhelit të rënies, kështu që zgjedhja e aditivëve duhet të marrë parasysh që kjo mund të shkaktojë pikën e xhelit dhe viskozitetin e ndryshimeve të CE.

5.Konkluzioni

(1) Eteri i celulozës është celuloza natyrale përmes reaksionit të eterifikimit, ka njësinë themelore strukturore të glukozës së dehidratuar, sipas llojit dhe numrit të grupeve zëvendësuese në pozicionin e tij të zëvendësimit dhe ka veti të ndryshme. Eteri jo-jonik si MC dhe HPMC mund të përdoret si viscosifier, agjent për mbajtjen e ujit, agjent i futjes së ajrit dhe të tjera të përdorura gjerësisht në produktet e materialeve të ndërtimit.

(2) CE ka tretshmëri unike, duke formuar zgjidhje në një temperaturë të caktuar (siç është temperatura e xhelit), dhe formon xhel të ngurtë ose përzierje të ngurtë të grimcave në temperaturën e xhelit. Metodat kryesore të shpërbërjes janë metoda e shpërndarjes së përzierjes së thatë, metoda e shpërndarjes së ujit të nxehtë, etj., Në produktet e çimentos që përdoren zakonisht është metoda e shpërndarjes së përzierjes së thatë. Theelësi është që të shpërndaheni në mënyrë të barabartë para se të shpërndahet, duke formuar një zgjidhje në temperatura të ulëta.

(3) Përqendrimi i zgjidhjes, temperatura, vlera e pH, vetitë kimike të aditivëve dhe shkalla e trazimit do të ndikojë në temperaturën e xhelit dhe viskozitetin e zgjidhjes CE, veçanërisht produktet e çimentos janë zgjidhje të kripës inorganike në mjedisin alkalik, zakonisht zvogëlojnë temperaturën e xhelit dhe viskozitetin e zgjidhjes CE , duke sjellë efekte të dëmshme. Prandaj, sipas karakteristikave të CE, së pari, ajo duhet të përdoret në një temperaturë të ulët (nën temperaturën e xhelit), dhe së dyti, ndikimi i aditivëve duhet të merret parasysh.