Целулоза етар у производима на бази цемента

Целулозни етар је врста вишенаменског адитива који се може користити у цементним производима. У овом раду су представљена хемијска својства метил целулозе (МЦ) и хидроксипропил метил целулозе (ХПМЦ /) који се обично користе у цементним производима, метод и принцип нето раствора и главне карактеристике раствора. О смањењу температуре и вискозитета термичког гела у цементним производима расправљало се на основу практичног производног искуства.

Кључне речи:целулозни етар; метил целулоза;Хидроксипропил метил целулоза; Температура врућег гела; вискозитет

1. Преглед

Целулозни етар (скраћено ЦЕ) се прави од целулозе реакцијом етерификације једног или више агенаса за етерификацију и сувим млевењем. ЦЕ се може поделити на јонске и нејонске типове, међу којима је нејонски тип ЦЕ због својих јединствених карактеристика термичког гела и растворљивости, отпорности на соли, отпорности на топлоту и одговарајуће површинске активности. Може се користити као средство за задржавање воде, средство за суспензију, емулгатор, агенс за формирање филма, лубрикант, лепак и реолошки побољшивач. Главне области иностране потрошње су премази од латекса, грађевински материјали, бушење нафте и тако даље. У поређењу са иностранством, производња и примена ЦЕ растворљивог у води је још увек у повоју. Уз унапређење здравља и еколошке свести људи. ЦЕ растворљив у води, који је безопасан за физиологију и не загађује животну средину, имаће велики развој.

У области грађевинских материјала обично се бира ЦЕ је метил целулоза (МЦ) и хидроксипропил метил целулоза (ХПМЦ), може се користити као пластификатор боја, малтера, малтера и цементних производа, вискозификатор, агенс за задржавање воде, агенс за увлачење ваздуха и агенс за успоравање. Већина индустрије грађевинских материјала се користи на нормалној температури, услови коришћења су сува мешавина праха и воде, мање укључујући карактеристике растварања и карактеристике врућег гела ЦЕ, али у механизованој производњи цементних производа и другим посебним температурним условима, ове карактеристике ЦЕ ће играти потпунију улогу.

2. Хемијска својства ЦЕ

ЦЕ се добија обрадом целулозе низом хемијских и физичких метода. Према различитој хемијској супституционој структури, обично се могу поделити на: МЦ, ХПМЦ, хидроксиетил целулозу (ХЕЦ), итд.: Сваки ЦЕ има основну структуру целулозе — дехидрирану глукозу. У процесу производње ЦЕ, целулозна влакна се прво загревају у алкалном раствору, а затим се третирају агенсима за етерификацију. Влакнасти продукти реакције се пречишћавају и уситњавају да би се формирао једнолични прах одређене финоће.

Производни процес МЦ користи само метан хлорид као агенс за етерификацију. Поред употребе метан хлорида, производња ХПМЦ такође користи пропилен оксид за добијање хидроксипропил супституент група. Различити ЦЕ имају различите стопе супституције метил и хидроксипропил, што утиче на органску компатибилност и температуру термалног гела ЦЕ раствора.

Број супституционих група на дехидрираним глукозним структурним јединицама целулозе може се изразити процентом масе или просечним бројем супституцијских група (тј. ДС — степен супституције). Број супституентских група одређује својства ЦЕ производа. Ефекат просечног степена супституције на растворљивост производа етерификације је следећи:

(1) низак степен супституције растворљив у лужини;

(2) благо висок степен супституције растворљив у води;

(3) висок степен супституције раствореног у поларним органским растварачима;

(4) Већи степен супституције растворен у неполарним органским растварачима.

3. Метода растварања ЦЕ

ЦЕ има јединствено својство растворљивости, када температура порасте на одређену температуру, нерастворљив је у води, али испод ове температуре, његова растворљивост ће се повећати са смањењем температуре. ЦЕ је растворљив у хладној води (иу неким случајевима у специфичним органским растварачима) кроз процес бубрења и хидратације. ЦЕ раствори немају очигледна ограничења растворљивости која се појављују у растварању јонских соли. Концентрација ЦЕ је генерално ограничена на вискозитет који се може контролисати производном опремом, а такође варира у зависности од вискозитета и хемијске разноликости коју захтева корисник. Концентрација раствора ЦЕ ниског вискозитета је генерално 10% ~ 15%, а ЦЕ високог вискозитета је генерално ограничена на 2% ~ 3%. Различити типови ЦЕ (као што је прах или површински третиран прах или гранулат) могу утицати на припрему раствора.

3.1 ЦЕ без површинске обраде

Иако је ЦЕ растворљив у хладној води, мора се потпуно распршити у води да би се избегло згрудвање. У неким случајевима, миксер или левак велике брзине се могу користити у хладној води за распршивање ЦЕ праха. Међутим, ако се необрађени прах додаје директно у хладну воду без довољно мешања, формираће се значајне грудвице. Главни разлог згрушавања је тај што честице ЦЕ праха нису потпуно влажне. Када се само део праха раствори, формираће се гел филм који спречава да се преостали прах настави да се раствара. Стога, пре растварања, ЦЕ честице треба да буду потпуно дисперговане што је више могуће. Обично се користе следеће две методе дисперзије.

3.1.1 Метода дисперзије суве мешавине

Ова метода се најчешће користи у цементним производима. Пре додавања воде, равномерно помешајте други прах са ЦЕ прахом, тако да се честице ЦЕ праха распрше. Минимални однос мешања: Други прах: ЦЕ прах = (3 ~ 7) : 1.

У овој методи, ЦЕ дисперзија се завршава у сувом стању, користећи други прах као медијум за дисперговање ЦЕ честица једна са другом, како би се избегло међусобно везивање ЦЕ честица приликом додавања воде и утиче на даље растварање. Због тога за дисперзију није потребна топла вода, али брзина растварања зависи од честица праха и услова мешања.

3.1.2 Метода дисперзије топле воде

(1) Прву 1/5 ~ 1/3 потребног загревања воде на 90Ц изнад, додајте ЦЕ, а затим мешајте док се све честице не поквасе, а затим се дода преостала вода у хладну или ледену воду да би се смањила температура раствор, када је достигао температуру растварања ЦЕ, прах је почео да хидрира, вискозитет се повећао.

(2) Такође можете загрејати сву воду, а затим додати ЦЕ да се меша док се хлади док се хидратација не заврши. Довољно хлађење је веома важно за потпуну хидратацију ЦЕ и формирање вискозитета. За идеалан вискозитет, МЦ раствор треба да се охлади на 0~5℃, док ХПМЦ треба да се охлади само на 20~25℃ или ниже. Пошто пуна хидратација захтева довољно хлађење, ХПМЦ решења се обично користе тамо где се не може користити хладна вода: према информацијама, ХПМЦ има мање смањење температуре од МЦ на нижим температурама да би се постигао исти вискозитет. Вреди напоменути да метода дисперзије топле воде само чини да се ЦЕ честице равномерно распршују на вишој температури, али се у овом тренутку не формира раствор. Да би се добио раствор одређеног вискозитета, мора се поново охладити.

3.2 Површински обрађен дисперзибилни ЦЕ прах

У многим случајевима, од ЦЕ се захтева да има карактеристике дисперзибилне и брзе хидратације (формирање вискозитета) у хладној води. Површински третиран ЦЕ је привремено нерастворљив у хладној води након специјалног хемијског третмана, што осигурава да када се ЦЕ дода у воду, неће одмах формирати очигледан вискозитет и може се распршити под условима релативно мале силе смицања. „Време кашњења“ хидратације или формирања вискозитета је резултат комбинације степена површинске обраде, температуре, пХ система и концентрације ЦЕ раствора. Кашњење хидратације се генерално смањује при вишим концентрацијама, температурама и пХ нивоима. Генерално, међутим, концентрација ЦЕ се не разматра док не достигне 5% (масени однос воде).

За најбоље резултате и потпуну хидратацију, површински третирани ЦЕ треба мешати неколико минута у неутралним условима, са пХ опсегом од 8,5 до 9,0, док се не постигне максимални вискозитет (обично 10-30 минута). Једном када се пХ промени у базни (пХ 8,5 до 9,0), површински третирани ЦЕ се потпуно и брзо раствара, а раствор може бити стабилан на пХ 3 до 11. Међутим, важно је напоменути да подешавање пХ суспензије високе концентрације ће проузроковати да вискозитет буде превисок за пумпање и изливање. пХ треба подесити након што се суспензија разблажи до жељене концентрације.

Да сумирамо, процес растварања ЦЕ укључује два процеса: физичку дисперзију и хемијско растварање. Кључно је да се ЦЕ честице међусобно распрше пре растварања, како би се избегла агломерација због високог вискозитета током растварања на ниској температури, што ће утицати на даље растварање.

4. Особине ЦЕ решења

Различите врсте ЦЕ водених раствора ће гелирати на својим специфичним температурама. Гел је потпуно реверзибилан и формира раствор када се поново охлади. Реверзибилна термичка гелација ЦЕ је јединствена. У многим цементним производима, главна употреба вискозитета ЦЕ и одговарајућих својстава задржавања воде и подмазивања, а вискозитет и температура гела имају директну везу, испод температуре гела, што је нижа температура, то је већи вискозитет ЦЕ, што је боље одговарајуће перформансе задржавања воде.

Тренутно објашњење за феномен гела је следеће: у процесу растварања, ово је слично

Молекули полимера нити се спајају са молекуларним слојем воде, што доводи до бубрења. Молекули воде делују као уље за подмазивање, које може да раздвоји дугачке ланце полимерних молекула, тако да раствор има својства вискозне течности коју је лако избацити. Када се температура раствора повећа, целулозни полимер постепено губи воду и вискозитет раствора се смањује. Када се постигне тачка гела, полимер постаје потпуно дехидриран, што резултира везом између полимера и формирањем гела: јачина гела наставља да расте како температура остаје изнад тачке гела.

Како се раствор хлади, гел почиње да се окреће и вискозитет се смањује. Коначно, вискозност расхладног раствора се враћа на почетну криву пораста температуре и расте са смањењем температуре. Раствор се може охладити до почетне вредности вискозитета. Стога је процес термичког гела ЦЕ реверзибилан.

Главна улога ЦЕ у цементним производима је као вискозификатор, пластификатор и средство за задржавање воде, тако да је начин контроле вискозитета и температуре гела постао важан фактор у цементним производима обично користи своју почетну температурну тачку гела испод дела криве, па што је нижа температура, то је већи вискозитет, очигледнији је ефекат задржавања воде у вискозификатору. Резултати испитивања линије за производњу цементних плоча за екструзију такође показују да што је нижа температура материјала под истим садржајем ЦЕ, то је бољи ефекат вискозификације и задржавања воде. Пошто је цементни систем изузетно сложен систем физичких и хемијских својстава, постоји много фактора који утичу на промену температуре и вискозитета ЦЕ гела. А утицај различитих трендова и степена Таианин-а није исти, тако да је практична примена такође открила да је након мешања цементног система стварна тачка температуре гела ЦЕ (то јест, пад ефекта задржавања лепка и воде веома очигледан на овој температури ) су ниже од температуре гела назначене производом, стога при избору ЦЕ производа треба узети у обзир факторе који узрокују пад температуре гела. Следе главни фактори за које верујемо да утичу на вискозитет и температуру гела ЦЕ раствора у цементним производима.

4.1 Утицај пХ вредности на вискозитет

МЦ и ХПМЦ су нејонски, тако да вискозитет раствора од вискозитета природног јонског лепка има шири опсег ДХ стабилности, али ако пХ вредност прелази опсег од 3 ~ 11, они ће постепено смањити вискозитет на вишој температури или у складиштењу током дужег временског периода, посебно раствора високог вискозитета. Вискозитет раствора ЦЕ производа опада у јакој киселини или јаком базном раствору, што је углавном због дехидратације ЦЕ узроковане базом и киселином. Стога, вискозност ЦЕ обично опада до одређене мере у алкалном окружењу цементних производа.

4.2 Утицај брзине загревања и мешања на процес гела

На температуру тачке гела ће утицати комбиновани ефекат брзине загревања и брзине смицања мешања. Мешање великом брзином и брзо загревање генерално ће значајно повећати температуру гела, што је повољно за цементне производе настале механичким мешањем.

4.3 Утицај концентрације на врући гел

Повећање концентрације раствора обично снижава температуру гела, а тачке гела ЦЕ ниског вискозитета су веће од оних са ЦЕ високог вискозитета. Као што је ДОВ-ов МЕТХОЦЕЛ А

Температура гела ће се смањити за 10℃ за сваких 2% повећања концентрације производа. Повећање концентрације производа типа Ф од 2% смањиће температуру гела за 4℃.

4.4 Утицај адитива на термичко гелирање

У области грађевинских материјала, многи материјали су неорганске соли, које ће имати значајан утицај на температуру гела ЦЕ раствора. У зависности од тога да ли адитив делује као коагулант или средство за растварање, неки адитиви могу повећати температуру термалног гела ЦЕ, док други могу смањити температуру термалног гела ЦЕ: на пример, етанол који побољшава раствараче, ПЕГ-400 (полиетилен гликол) , андиол, итд., могу повећати тачку гела. Соли, глицерин, сорбитол и друге супстанце ће смањити тачку гела, нејонски ЦЕ се генерално неће исталожити због јона поливалентних метала, али када концентрација електролита или других растворених супстанци пређу одређену границу, ЦЕ производи могу бити сољени у раствора, то је због конкуренције електролита са водом, што резултира смањењем хидратације ЦЕ. Садржај соли у раствору ЦЕ производа је генерално нешто већи од оног у Мц производа, а садржај соли је мало другачији у различитим ХПМЦ.

Многи састојци у цементним производима ће учинити да тачка гела ЦЕ падне, тако да при одабиру адитива треба узети у обзир да то може изазвати промене тачке гела и вискозитета ЦЕ.

5.Закључак

(1) целулозни етар је природна целулоза кроз реакцију етерификације, има основну структурну јединицу дехидриране глукозе, према врсти и броју супституентских група на свом месту замене и има различита својства. Нејонски етар као што су МЦ и ХПМЦ може се користити као вискозификатор, агенс за задржавање воде, агенс за увлачење ваздуха и други који се широко користе у производима за грађевинске материјале.

(2) ЦЕ има јединствену растворљивост, формирајући раствор на одређеној температури (као што је температура гела) и формирајући чврсти гел или мешавину чврстих честица на температури гела. Главне методе растварања су метода дисперзије сувог мешања, метода дисперзије топле воде итд., У цементним производима која се обично користи је метода дисперзије сувог мешања. Кључ је да се ЦЕ равномерно распрши пре него што се раствори, формирајући раствор на ниским температурама.

(3) Концентрација раствора, температура, пХ вредност, хемијска својства адитива и брзина мешања ће утицати на температуру гела и вискозитет ЦЕ раствора, посебно цементни производи су раствори неорганске соли у алкалном окружењу, обично смањују температуру гела и вискозитет ЦЕ раствора , доносећи нежељене ефекте. Дакле, према карактеристикама ЦЕ, прво, треба га користити на ниској температури (испод температуре гела), а друго, треба узети у обзир утицај адитива.