Selulosa éter dina produk dumasar semén

Éter selulosa mangrupikeun jinis aditif multiguna anu tiasa dianggo dina produk semén. Tulisan ieu ngenalkeun sipat kimia métil selulosa (MC) sareng hidroksipropil métil selulosa (HPMC /) anu biasa dianggo dina produk semén, metode sareng prinsip solusi bersih sareng ciri utama solusina. Turunna suhu gél termal sareng viskositas dina produk semén dibahas dumasar kana pangalaman produksi praktis.

kecap konci:selulosa éter; métil selulosa;Hidroksipropil métil selulosa; Suhu gél panas; viskositas

1. Tinjauan

Éter selulosa (singket CE) dijieun tina selulosa ngaliwatan réaksi éterifikasi hiji atawa sababaraha agén éterifying sarta grinding garing. CE bisa dibagi kana jenis ionik jeung non-ionik, diantara nu non-ionik tipe CE kusabab ciri gél termal unik sarta kaleyuran, résistansi uyah, résistansi panas, sarta ngabogaan aktivitas permukaan luyu. Ieu bisa dipaké salaku agén panahan cai, agén gantung, emulsifier, pilem ngabentuk agén, pelumas, napel na improver rheological. Wewengkon konsumsi asing utama nyaéta palapis lateks, bahan wangunan, pangeboran minyak sareng saterasna. Dibandingkeun sareng nagara-nagara deungeun, produksi sareng aplikasi CE larut cai masih aya dina tahap awal. Kalayan paningkatan kaséhatan masarakat sareng kasadaran lingkungan. CE larut cai, anu henteu ngabahayakeun pikeun fisiologi sareng henteu ngotoran lingkungan, bakal gaduh pangembangan anu saé.

Dina widang bahan wangunan biasana dipilih CE nyaéta métil selulosa (MC) jeung hydroxypropyl métil selulosa (HPMC), bisa dipaké salaku cet, mortir, mortir jeung produk semén plasticizer, viscosifier, agén ingetan cai, agén entraining hawa jeung agén retarding. Kalolobaan industri bahan wangunan dipaké dina suhu normal, ngagunakeun kaayaan anu garing campuran bubuk jeung cai, kirang ngalibetkeun ciri disolusi jeung ciri gél panas tina CE, tapi dina produksi mechanized produk semén jeung kaayaan suhu husus sejenna, ciri ieu tina CE bakal maénkeun peran anu langkung lengkep.

2. Sipat kimia CE

CE dimeunangkeun ku ngarawat selulosa ngaliwatan séri metode kimia sareng fisik. Nurutkeun kana struktur substitusi kimiawi béda, biasana bisa dibagi kana: MC, HPMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), jsb: Unggal CE boga struktur dasar selulosa - glukosa dehydrated. Dina prosés ngahasilkeun CE, serat selulosa munggaran dipanaskeun dina leyuran basa lajeng diolah ku agén éterifying. Produk réaksi serat dimurnikeun sareng ditumbuk pikeun ngabentuk bubuk seragam tina rupa-rupa anu tangtu.

Prosés produksi MC ngan ngagunakeun métana klorida salaku agén éterifying. Salian ngagunakeun métana klorida, produksi HPMC ogé ngagunakeun propiléna oksida pikeun meunangkeun gugus substituén hidroksipropil. Rupa-rupa CE gaduh tingkat substitusi métil sareng hidroksipropil anu béda, anu mangaruhan kasaluyuan organik sareng suhu gél termal solusi CE.

Jumlah gugus Substitusi dina unit struktural glukosa dehidrasi tina selulosa bisa ditembongkeun ku persentase massa atawa jumlah rata-rata gugus substitusi (ie, DS - Degree of Substitution). Jumlah gugus substituén nangtukeun sipat produk CE. Pangaruh rata-rata tingkat substitusi dina kalarutan produk éterifikasi nyaéta kieu:

(1) tingkat substitusi low leyur dina lye;

(2) gelar rada luhur substitusi leyur dina cai;

(3) tingkat luhur substitusi leyur dina pangleyur organik polar;

(4) Tingkat luhur substitusi leyur dina pangleyur organik non-polar.

3. Métode disolusi CE

CE gaduh sipat kaleyuran anu unik, nalika suhu naék kana suhu anu tangtu, éta teu leyur dina cai, tapi di handap suhu ieu, kaleyuranna bakal ningkat kalayan turunna suhu. CE leyur dina cai tiis (jeung dina sababaraha kasus dina pangleyur organik husus) ngaliwatan prosés bareuh jeung hidrasi. Solusi CE henteu gaduh watesan kalarutan anu jelas anu muncul dina disolusi uyah ionik. Konsentrasi CE umumna dugi ka viskositas anu tiasa dikontrol ku alat produksi, sareng ogé beda-beda dumasar kana viskositas sareng rupa-rupa kimia anu diperyogikeun ku pangguna. Konsentrasi solusi viskositas rendah CE umumna 10% ~ 15%, sareng viskositas tinggi CE umumna dugi ka 2% ~ 3%. Béda jinis CE (sapertos bubuk atanapi bubuk anu dirawat permukaan atanapi granular) tiasa mangaruhan kumaha solusina disiapkeun.

3.1 CE tanpa perlakuan permukaan

Sanajan CE téh leyur dina cai tiis, éta kudu sagemblengna dispersed dina cai ulah clumping. Dina sababaraha kasus, mixer atanapi corong anu gancang tiasa dianggo dina cai tiis pikeun ngabubarkeun bubuk CE. Sanajan kitu, lamun bubuk untreated ditambahkeun langsung kana cai tiis tanpa cukup aduk, lumps badag bakal ngabentuk. Alesan utama pikeun caking nyaéta partikel bubuk CE henteu lengkep baseuh. Nalika ngan ukur bagian tina bubuk anu leyur, pilem gél bakal kabentuk, anu nyegah sésa-sésa bubuk pikeun ngabubarkeun. Ku alatan éta, saméméh disolusi, partikel CE kudu dispersed pinuh sajauh mungkin. Dua métode dispersi di handap ieu ilahar dipaké.

3.1.1 Métode dispersi campuran garing

Metoda ieu paling sering dianggo dina produk semén. Sateuacan nambahkeun cai, campur bubuk séjén kalawan bubuk CE merata, ku kituna partikel bubuk CE anu dispersed. Babandingan campuran minimum: bubuk séjén: bubuk CE = (3 ~ 7): 1.

Dina metoda ieu, dispersi CE geus réngsé dina kaayaan garing, ngagunakeun bubuk séjén salaku medium pikeun bubarkeun partikel CE saling, ku kituna ulah beungkeutan silih partikel CE nalika nambahkeun cai sarta mangaruhan disolusi salajengna. Ku alatan éta, cai panas henteu diperlukeun pikeun dispersi, tapi laju disolusi gumantung kana partikel bubuk jeung kaayaan aduk.

3.1.2 Métode dispersi cai panas

(1) Kahiji 1/5 ~ 1/3 tina pemanasan cai diperlukeun pikeun 90C luhur, tambahkeun CE, lajeng aduk nepi ka sakabeh partikel dispersed baseuh, lajeng cai sésana dina tiis atawa cai és ditambahkeun pikeun ngurangan suhu nu solusi, sakali ngahontal suhu disolusi CE, bubuk mimiti hydrate, viskositas ngaronjat.

(2) Anjeun oge bisa panas sagala cai, lajeng nambahkeun CE pikeun aduk bari cooling dugi hidrasi geus réngsé. Penyejukan anu cekap penting pisan pikeun hidrasi lengkep CE sareng formasi viskositas. Pikeun viskositas idéal, solusi MC kudu leuwih tiis kana 0 ~ 5 ℃, sedengkeun HPMC ngan perlu leuwih tiis kana 20 ~ 25 ℃ atawa handap. Kusabab hidrasi pinuh merlukeun cooling cukup, solusi HPMC ilahar dipaké dimana cai tiis teu bisa dipaké: nurutkeun informasi, HPMC boga ngurangan hawa kirang ti MC dina suhu handap pikeun ngahontal viskositas sarua. Perhatos yén metode panyebaran cai panas ngan ukur ngajantenkeun partikel CE merata dina suhu anu langkung luhur, tapi henteu aya solusi anu kabentuk dina waktos ayeuna. Pikeun kéngingkeun solusi kalayan viskositas anu tangtu, éta kedah langkung tiis deui.

3.2 Surface diperlakukeun dispersible bubuk CE

Dina seueur kasus, CE diwajibkeun gaduh ciri hidrasi anu tiasa dispersible sareng gancang (ngabentuk viskositas) dina cai tiis. Permukaan diperlakukeun CE samentara teu leyur dina cai tiis sanggeus perlakuan kimia husus, nu ensures yén nalika CE ditambahkeun kana cai, éta moal langsung ngabentuk viskositas atra tur bisa dispersed dina kaayaan gaya geser relatif leutik. "Waktos tunda" hidrasi atanapi formasi viskositas mangrupikeun hasil tina kombinasi tingkat perlakuan permukaan, suhu, pH sistem, sareng konsentrasi solusi CE. Tunda hidrasi umumna diréduksi dina konsentrasi, suhu, sareng tingkat pH anu langkung luhur. Sacara umum, kumaha oge, konsentrasi CE teu dianggap nepi ka ngahontal 5% (rasio massa cai).

Pikeun hasil anu pangsaéna sareng hidrasi lengkep, permukaan anu dirawat CE kedah diaduk sababaraha menit dina kaayaan nétral, kalayan kisaran pH ti 8,5 dugi ka 9,0, dugi ka viskositas maksimal ngahontal (biasana 10-30 menit). Sakali pH robah jadi dasar (pH 8,5 nepi ka 9,0), beungeut diperlakukeun CE leyur lengkep tur gancang, sarta leyuran bisa stabil dina pH 3 nepi ka 11. Sanajan kitu, hal anu penting pikeun dicatet yén nyaluyukeun pH slurry konsentrasi luhur. bakal ngabalukarkeun viskositas teuing tinggi pikeun ngompa jeung tuang. pH kudu disaluyukeun sanggeus slurry geus diluted kana konsentrasi dipikahoyong.

Pikeun nyimpulkeun, prosés disolusi CE ngawengku dua prosés: dispersi fisik sareng disolusi kimiawi. Koncina nyaéta ngabubarkeun partikel CE saling sateuacan disolusi, ku kituna ngahindarkeun aglomerasi kusabab viskositas anu luhur nalika disolusi suhu rendah, anu bakal mangaruhan disolusi salajengna.

4. Sipat solusi CE

Rupa-rupa solusi cai CE bakal ngagentos dina suhu khususna. gél sagemblengna malik sarta ngabentuk solusi lamun tiis deui. Gelasi termal anu tiasa dibalikkeun tina CE unik. Dina loba produk semén, pamakéan utama viskositas CE jeung ingetan cai pakait jeung sipat lubrication, sarta viskositas jeung hawa gél boga hubungan langsung, dina suhu gél, handap hawa, nu leuwih luhur viskositas CE, nu hadé kinerja ingetan cai pakait.

Penjelasan ayeuna pikeun fenomena gél nyaéta kieu: dina prosés disolusi, ieu sami

Molekul polimér tina benang nyambung jeung lapisan molekul cai, hasilna bareuh. Molekul cai meta kawas minyak lubricating, nu bisa pisahkeun ranté panjang molekul polimér, sahingga leyuran mibanda sipat cairan kentel nu gampang dump. Nalika suhu leyuran naék, polimér selulosa laun-laun kaleungitan cai sareng viskositas leyuran turun. Nalika titik gél ngahontal, polimér jadi lengkep dehidrasi, hasilna beungkeutan antara polimér jeung formasi gél: kakuatan gél terus ningkat nalika suhu tetep luhur titik gél.

Nalika leyuran tiis, gél mimiti ngabalikeun sareng viskositasna turun. Tungtungna, viskositas leyuran cooling balik deui ka kurva naékna suhu awal jeung naek kalawan turunna suhu. Leyuran bisa jadi leuwih tiis kana nilai viskositas awal na. Ku alatan éta, prosés gél termal tina CE téh malik.

Peran utama CE dina produk semén nyaéta salaku viscosifier, plasticizer sareng agén ingetan cai, janten kumaha ngontrol viskositas sareng suhu gél parantos janten faktor anu penting dina produk semén biasana ngagunakeun titik suhu gél awalna di handapeun bagian kurva, jadi handap suhu, nu leuwih luhur viskositas, beuki atra pangaruh ingetan cai viscosifier. Hasil uji tina garis produksi papan semén ékstrusi ogé nunjukkeun yén suhu bahan anu handap dina kandungan CE anu sami, langkung saé éfék viskosifikasi sareng ingetan cai. Kusabab sistem semén mangrupikeun sistem sipat fisik sareng kimia anu kompleks, aya seueur faktor anu mangaruhan parobahan suhu gél CE sareng viskositas. Jeung pangaruh rupa-rupa trend Taianin jeung gelar teu sarua, jadi aplikasi praktis ogé kapanggih yén sanggeus Pergaulan Sistim semén, titik suhu gél sabenerna CE (nyaéta, lem sarta pangaruh ingetan cai turunna pisan atra dina suhu ieu. ) langkung handap tina suhu gél anu dituduhkeun ku produk, janten, nalika milih produk CE kedah dipertimbangkeun faktor anu nyababkeun turunna suhu gél. Ieu mangrupikeun faktor utama anu kami yakin mangaruhan viskositas sareng suhu gél solusi CE dina produk semén.

4.1 Pangaruh nilai pH kana viskositas

MC jeung HPMC téh non-ionik, jadi viskositas leyuran batan viskositas lem ionik alam boga rentang lega stabilitas DH, tapi lamun nilai pH ngaleuwihan rentang 3 ~ 11, aranjeunna laun bakal ngurangan viskositas dina hiji suhu nu leuwih luhur atawa di gudang keur lila, utamana solusi viskositas tinggi. Viskositas solusi produk CE turun dina asam kuat atanapi larutan basa kuat, anu utamina disababkeun ku dehidrasi CE disababkeun ku basa sareng asam. Ku alatan éta, viskositas CE biasana turun ka extent tangtu dina lingkungan basa produk semén.

4.2 Pangaruh laju pemanasan sarta aduk dina prosés gél

Suhu titik gél bakal kapangaruhan ku pangaruh gabungan tina laju pemanasan sarta laju geser aduk. Aduk gancang sareng pemanasan gancang sacara umum bakal ningkatkeun suhu gél sacara signifikan, anu nguntungkeun pikeun produk semén anu dibentuk ku campuran mékanis.

4.3 Pangaruh konsentrasi dina gél panas

Ningkatkeun konsentrasi solusi biasana nurunkeun suhu gél, sareng titik gél tina viskositas rendah CE langkung luhur tibatan anu viskositas tinggi CE. Sapertos DOW's METHOCEL A

Suhu gél bakal diréduksi ku 10 ℃ pikeun unggal kanaékan 2% dina konsentrasi produk. Paningkatan 2% dina konsentrasi produk tipe-F bakal ngirangan suhu gél ku 4 ℃.

4.4 Pangaruh aditif on gelation termal

Dina widang bahan wangunan, loba bahan anu uyah anorganik, nu bakal boga dampak signifikan dina suhu gél solusi CE. Gumantung kana naha aditif nu meta salaku agén koagulan atawa solubilizing, sababaraha aditif bisa ningkatkeun suhu gél termal tina CE, sedengkeun nu sejenna bisa ngurangan suhu gél termal tina CE: contona, étanol pangleyur-enhancing, PEG-400 (poliétilén glikol) , anediol, jeung sajabana, bisa ningkatkeun titik gél. Uyah, gliserin, sorbitol jeung zat séjén bakal ngurangan titik gél, non-ionik CE umumna moal precipitated alatan ion logam polyvalent, tapi lamun konsentrasi éléktrolit atawa zat leyur séjén ngaleuwihan wates nu tangtu, produk CE bisa asin kaluar dina leyuran, ieu téh alatan kompetisi éléktrolit kana cai, hasilna ngurangan hidrasi CE, Eusi uyah leyuran produk CE umumna rada luhur batan produk Mc, sarta eusi uyah rada béda. dina HPMC béda.

Seueur bahan dina produk semén bakal ngajantenkeun titik gél tina CE turun, janten pamilihan aditif kedah dipertimbangkeun yén ieu tiasa nyababkeun titik gél sareng viskositas parobahan CE.

5. Kacindekan

(1) selulosa éter nyaéta selulosa alam ngaliwatan réaksi éterifikasi, boga unit struktural dasar glukosa dehydrated, nurutkeun jenis jeung jumlah gugus substituent dina posisi ngagantian sarta miboga sipat béda. The non-ionik éter kayaning MC na HPMC bisa dipaké salaku viscosifier, agén ingetan cai, agén entrainment hawa sarta séjén loba dipaké dina produk bahan wangunan.

(2) CE boga kaleyuran unik, ngabentuk solusi dina suhu nu tangtu (sapertos suhu gél), sarta ngabentuk gél padet atawa campuran partikel padet dina suhu gél. Métode disolusi utama nyaéta métode dispersi campuran garing, métode dispersi cai panas, jeung sajabana, dina produk semén anu ilahar dipaké nyaéta métode dispersi campuran garing. Hal utama nyaéta ngabubarkeun CE sacara merata sateuacan larut, ngabentuk solusi dina suhu anu rendah.

(3) Konsentrasi solusi, suhu, nilai pH, sipat kimia aditif sareng laju aduk bakal mangaruhan suhu gél sareng viskositas solusi CE, khususna produk semén mangrupikeun solusi uyah anorganik dina lingkungan basa, biasana ngirangan suhu gél sareng viskositas solusi CE. , bringing épék ngarugikeun. Ku alatan éta, dumasar kana karakteristik CE, mimitina, éta kedah dianggo dina suhu anu handap (handapeun suhu gél), sareng kadua, pangaruh aditif kedah dipertimbangkeun.