Cellulose etha katika bidhaa za saruji

Cellulose etha ni aina ya nyongeza ya kazi nyingi ambayo inaweza kutumika katika bidhaa za saruji. Karatasi hii inatanguliza mali ya kemikali ya selulosi ya methyl (MC) na hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC /) ambayo hutumiwa kawaida katika bidhaa za saruji, njia na kanuni ya suluhisho la wavu na sifa kuu za suluhisho. Kupungua kwa joto la gel ya joto na mnato katika bidhaa za saruji kulijadiliwa kulingana na uzoefu wa uzalishaji wa vitendo.

Maneno muhimu:etha ya selulosi; Selulosi ya methyl;Hydroxypropyl methyl cellulose; Joto la joto la gel; mnato

1. Muhtasari

Etha ya selulosi (CE kwa kifupi) hutengenezwa kwa selulosi kupitia mmenyuko wa etherification wa mawakala mmoja au kadhaa wa etherifying na kusaga kavu. CE inaweza kugawanywa katika aina ionic na mashirika yasiyo ya ionic, kati ya ambayo mashirika yasiyo ya ionic aina CE kwa sababu ya kipekee mafuta sifa gel na umumunyifu, upinzani chumvi, upinzani joto, na ina sahihi uso shughuli. Inaweza kutumika kama wakala wa kubakiza maji, wakala wa kusimamishwa, emulsifier, wakala wa kutengeneza filamu, lubricant, gundi na kiboreshaji cha rheological. Sehemu kuu za matumizi ya kigeni ni mipako ya mpira, vifaa vya ujenzi, kuchimba mafuta na kadhalika. Ikilinganishwa na nchi za nje, utengenezaji na utumiaji wa CE mumunyifu katika maji bado uko changa. Pamoja na uboreshaji wa ufahamu wa afya ya watu na mazingira. CE yenye mumunyifu katika maji, ambayo haina madhara kwa fiziolojia na haichafui mazingira, itakuwa na maendeleo makubwa.

Katika uwanja wa vifaa vya ujenzi CE kawaida huchaguliwa ni methyl cellulose (MC) na hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), inaweza kutumika kama rangi, plaster, chokaa na bidhaa za saruji za plasticizer, viscosifier, wakala wa uhifadhi wa maji, wakala wa kuingiza hewa na wakala wa kuchelewesha. Wengi wa tasnia ya vifaa vya ujenzi hutumiwa kwa joto la kawaida, kwa kutumia hali ni poda kavu na maji, chini ya kuhusisha sifa za kufutwa na sifa za moto za gel za CE, lakini katika uzalishaji wa mechanized wa bidhaa za saruji na hali nyingine za joto, sifa hizi za CE itachukua jukumu kamili zaidi.

2. Sifa za kemikali za CE

CE hupatikana kwa kutibu selulosi kupitia mfululizo wa mbinu za kemikali na kimwili. Kulingana na muundo tofauti wa uingizwaji wa kemikali, kwa kawaida inaweza kugawanywa katika: MC, HPMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), nk. : Kila CE ina muundo wa msingi wa selulosi - glukosi isiyo na maji. Katika mchakato wa kuzalisha CE, nyuzi za selulosi huwashwa kwanza katika suluhisho la alkali na kisha hutibiwa na mawakala wa etherifying. Bidhaa za mmenyuko wa nyuzi husafishwa na kupondwa ili kuunda poda sare ya laini fulani.

Mchakato wa utengenezaji wa MC hutumia kloridi ya methane pekee kama wakala wa kuongeza joto. Mbali na matumizi ya kloridi ya methane, utengenezaji wa HPMC pia hutumia oksidi ya propylene kupata vikundi mbadala vya hydroxypropyl. Nyenzo mbalimbali za CE zina viwango tofauti vya ubadilishaji wa methyl na hydroxypropyl, ambavyo vinaathiri utangamano wa kikaboni na joto la gel ya joto la myeyusho wa CE.

Idadi ya vikundi vya Ubadilishaji kwenye vitengo vya miundo ya glukosi iliyopungukiwa na maji ya selulosi inaweza kuonyeshwa kwa asilimia ya wingi au wastani wa idadi ya vikundi vya uingizwaji (yaani, DS - Digrii ya Ubadilishaji). Idadi ya vikundi mbadala huamua mali ya bidhaa za CE. Athari za kiwango cha wastani cha uingizwaji kwenye umumunyifu wa bidhaa za etherification ni kama ifuatavyo.

(1) shahada ya chini ya uingizwaji mumunyifu katika lye;

(2) kiwango cha juu kidogo cha uingizwaji, mumunyifu katika maji;

(3) kiwango cha juu cha uingizwaji kufutwa katika vimumunyisho vya kikaboni vya polar;

(4) Kiwango cha juu cha uingizwaji kilichoyeyushwa katika vimumunyisho vya kikaboni visivyo vya polar.

3. Mbinu ya kufutwa kwa CE

CE ina mali ya kipekee ya umumunyifu, wakati joto linapoongezeka hadi joto fulani, haipatikani katika maji, lakini chini ya joto hili, umumunyifu wake utaongezeka kwa kupungua kwa joto. CE huyeyuka katika maji baridi (na katika baadhi ya kesi katika vimumunyisho maalum vya kikaboni) kupitia mchakato wa uvimbe na unyevu. Suluhisho za CE hazina vikwazo vya wazi vya umumunyifu vinavyoonekana katika kufutwa kwa chumvi za ionic. Mkusanyiko wa CE kwa ujumla ni mdogo kwa mnato unaoweza kudhibitiwa na vifaa vya uzalishaji, na pia hutofautiana kulingana na mnato na aina za kemikali zinazohitajika na mtumiaji. Mkusanyiko wa suluhisho la mnato wa chini wa CE kwa ujumla ni 10% ~ 15%, na mnato wa juu wa CE kwa ujumla ni mdogo kwa 2% ~ 3%. Aina tofauti za CE (kama vile poda au poda iliyotiwa uso au punjepunje) inaweza kuathiri jinsi suluhisho linavyotayarishwa.

3.1 CE bila matibabu ya uso

Ingawa CE huyeyuka katika maji baridi, lazima itawanywe kabisa ndani ya maji ili kuzuia kugongana. Katika baadhi ya matukio, mchanganyiko wa kasi ya juu au faneli inaweza kutumika katika maji baridi kutawanya poda ya CE. Walakini, ikiwa unga ambao haujatibiwa huongezwa moja kwa moja kwa maji baridi bila kuchochea vya kutosha, uvimbe mkubwa utaunda. Sababu kuu ya kutengeneza keki ni kwamba chembe za poda za CE hazina unyevu kabisa. Wakati sehemu tu ya poda itapasuka, filamu ya gel itaundwa, ambayo inazuia poda iliyobaki kuendelea kufuta. Kwa hivyo, kabla ya kufutwa, chembe za CE zinapaswa kutawanywa kikamilifu iwezekanavyo. Njia mbili zifuatazo za utawanyiko hutumiwa kawaida.

3.1.1 Mbinu ya utawanyiko wa mchanganyiko mkavu

Njia hii hutumiwa mara nyingi katika bidhaa za saruji. Kabla ya kuongeza maji, changanya poda nyingine na poda ya CE sawasawa, ili chembe za poda za CE hutawanywa. Kiwango cha chini cha uwiano wa kuchanganya: Poda nyingine: CE powder =(3 ~ 7) : 1.

Kwa njia hii, utawanyiko wa CE hukamilishwa katika hali kavu, kwa kutumia poda nyingine kama njia ya kutawanya chembe za CE kwa kila mmoja, ili kuzuia kuunganishwa kwa chembe za CE wakati wa kuongeza maji na kuathiri utengano zaidi. Kwa hiyo, maji ya moto hayahitajiki kwa utawanyiko, lakini kiwango cha kufuta kinategemea chembe za poda na hali ya kuchochea.

3.1.2 Mbinu ya mtawanyiko wa maji ya moto

(1) 1/5 ~ 1/3 ya kwanza ya joto la maji linalohitajika hadi 90C hapo juu, ongeza CE, na kisha koroga hadi chembe zote zitawanywe mvua, na kisha maji yaliyobaki kwenye maji baridi au barafu huongezwa ili kupunguza joto la joto. ufumbuzi, mara moja kufikiwa joto kufariki CE, poda ilianza hydrate, mnato kuongezeka.

(2) Unaweza pia kupasha moto maji yote, na kisha ongeza CE ili kukoroga huku ukipoa hadi uwekaji maji ukamilike. Baridi ya kutosha ni muhimu sana kwa ugavi kamili wa CE na uundaji wa mnato. Kwa mnato bora, myeyusho wa MC unapaswa kupozwa hadi 0~5℃, wakati HPMC inahitaji kupozwa hadi 20~25℃ au chini yake. Kwa kuwa ugavi kamili wa maji unahitaji upoaji wa kutosha, miyeyusho ya HPMC hutumiwa kwa kawaida mahali ambapo maji baridi hayawezi kutumika: kulingana na taarifa, HPMC ina upunguzaji wa joto kidogo kuliko MC katika viwango vya chini vya joto ili kufikia mnato sawa. Inafaa kumbuka kuwa njia ya utawanyiko wa maji ya moto hufanya tu chembe za CE hutawanyika sawasawa kwa joto la juu, lakini hakuna suluhisho linaloundwa kwa wakati huu. Ili kupata suluhisho na viscosity fulani, lazima ipozwe tena.

3.2 Poda ya CE inayoweza kutawanywa kwenye uso

Mara nyingi, CE inahitajika kuwa na sifa zote mbili za kutawanyika na za haraka (kutengeneza mnato) katika maji baridi. CE iliyotibiwa kwa uso haiwezi kuyeyushwa kwa muda katika maji baridi baada ya matibabu maalum ya kemikali, ambayo huhakikisha kuwa wakati CE inaongezwa kwa maji, haitaunda mnato dhahiri mara moja na inaweza kutawanywa chini ya hali ndogo ya nguvu ya kukata. "Wakati wa kuchelewesha" wa malezi ya unyevu au mnato ni matokeo ya mchanganyiko wa kiwango cha matibabu ya uso, joto, pH ya mfumo, na mkusanyiko wa suluhisho la CE. Ucheleweshaji wa unyevu kwa ujumla hupunguzwa katika viwango vya juu, joto, na viwango vya pH. Kwa ujumla, hata hivyo, mkusanyiko wa CE hauzingatiwi mpaka kufikia 5% (uwiano wa wingi wa maji).

Kwa matokeo bora na unyevu kamili, uso uliotibiwa CE unapaswa kuchochewa kwa dakika chache chini ya hali ya neutral, na pH mbalimbali kutoka 8.5 hadi 9.0, mpaka upeo wa viscosity ufikiwe (kawaida dakika 10-30). Mara pH inapobadilika kuwa ya msingi (pH 8.5 hadi 9.0), uso uliotibiwa wa CE huyeyuka kabisa na haraka, na suluhisho linaweza kuwa thabiti katika pH 3 hadi 11. Hata hivyo, ni muhimu kutambua kwamba kurekebisha pH ya tope la mkusanyiko wa juu. itasababisha mnato kuwa juu sana kwa kusukuma na kumwaga. PH inapaswa kurekebishwa baada ya slurry kupunguzwa kwa mkusanyiko unaohitajika.

Kwa muhtasari, mchakato wa kufutwa kwa CE ni pamoja na michakato miwili: utawanyiko wa mwili na utengano wa kemikali. Jambo kuu ni kutawanya chembe za CE na kila mmoja kabla ya kufutwa, ili kuzuia kuunganishwa kwa sababu ya mnato wa juu wakati wa kufutwa kwa joto la chini, ambalo litaathiri kufutwa zaidi.

4. Mali ya ufumbuzi wa CE

Aina tofauti za miyeyusho ya maji ya CE itawaka kwa joto lao maalum. Gel inaweza kubadilishwa kabisa na hufanya suluhisho wakati kilichopozwa tena. Gelation ya mafuta inayoweza kubadilishwa ya CE ni ya kipekee. Katika bidhaa nyingi za saruji, matumizi kuu ya mnato wa CE na uhifadhi wa maji sambamba na mali ya lubrication, na mnato na joto la gel lina uhusiano wa moja kwa moja, chini ya joto la gel, chini ya joto, juu ya mnato wa CE; bora utendaji sambamba wa kuhifadhi maji.

Maelezo ya sasa ya jambo la gel ni hii: katika mchakato wa kufutwa, hii ni sawa.

Molekuli za polima za uzi huungana na safu ya molekuli ya maji, na kusababisha uvimbe. Molekuli za maji hufanya kama mafuta ya kulainisha, ambayo yanaweza kutenganisha minyororo mirefu ya molekuli za polima, ili myeyusho uwe na sifa za umajimaji wa mnato ambao ni rahisi kumwaga. Wakati joto la suluhisho linapoongezeka, polima ya selulosi hatua kwa hatua hupoteza maji na viscosity ya suluhisho hupungua. Wakati hatua ya gel inapofikiwa, polima hupungukiwa kabisa na maji, na kusababisha uhusiano kati ya polima na uundaji wa gel: nguvu ya gel inaendelea kuongezeka kama joto linabaki juu ya uhakika wa gel.

Suluhisho linapopoa, gel huanza kurudi nyuma na mnato hupungua. Hatimaye, mnato wa suluhisho la kupoeza hurudi kwenye mkondo wa awali wa kupanda kwa joto na huongezeka kwa kupungua kwa joto. Suluhisho linaweza kupozwa kwa thamani yake ya awali ya mnato. Kwa hivyo, mchakato wa gel ya mafuta ya CE unaweza kubadilishwa.

Jukumu kuu la CE katika bidhaa za saruji ni kama viscosifier, plasticizer na wakala wa uhifadhi wa maji, kwa hivyo jinsi ya kudhibiti mnato na joto la gel imekuwa jambo muhimu katika bidhaa za saruji kawaida hutumia kiwango chake cha joto cha gel chini ya sehemu ya curve. hivyo joto la chini, mnato wa juu, ni wazi zaidi athari za uhifadhi wa maji ya viscosifier. Matokeo ya mtihani wa mstari wa uzalishaji wa bodi ya saruji ya extrusion pia yanaonyesha kuwa joto la chini la nyenzo ni chini ya maudhui sawa ya CE, ndivyo athari ya viscosification na uhifadhi wa maji inavyokuwa bora. Kwa vile mfumo wa saruji ni mfumo mgumu sana wa mali ya kimwili na kemikali, kuna mambo mengi yanayoathiri mabadiliko ya joto la gel ya CE na mnato. Na ushawishi wa mwenendo na digrii mbalimbali za Taianin hazifanani, kwa hiyo matumizi ya vitendo pia yaligundua kuwa baada ya kuchanganya mfumo wa saruji, kiwango cha joto cha gel cha CE (hiyo ni, kupungua kwa athari ya gundi na uhifadhi wa maji ni dhahiri sana kwa joto hili. ) ni ya chini kuliko joto la gel lililoonyeshwa na bidhaa, kwa hiyo, katika uteuzi wa bidhaa za CE kuzingatia sababu zinazosababisha kupungua kwa joto la gel. Yafuatayo ni mambo makuu ambayo tunaamini yanaathiri mnato na joto la gel ya myeyusho wa CE katika bidhaa za saruji.

4.1 Ushawishi wa thamani ya pH kwenye mnato

MC na HPMC sio ioni, kwa hivyo mnato wa suluhisho kuliko mnato wa gundi ya ioniki asilia ina anuwai pana ya uthabiti wa DH, lakini ikiwa thamani ya pH itazidi safu ya 3 ~ 11, zitapunguza mnato polepole. joto la juu au katika kuhifadhi kwa muda mrefu, hasa ufumbuzi wa mnato wa juu. Mnato wa suluhisho la bidhaa za CE hupungua kwa asidi kali au suluhisho kali la msingi, ambayo ni kwa sababu ya upungufu wa maji mwilini wa CE unaosababishwa na msingi na asidi. Kwa hiyo, mnato wa CE kawaida hupungua kwa kiasi fulani katika mazingira ya alkali ya bidhaa za saruji.

4.2 Ushawishi wa kiwango cha joto na kuchochea kwenye mchakato wa gel

Joto la hatua ya gel litaathiriwa na athari ya pamoja ya kiwango cha joto na kuchochea kiwango cha shear. Kuchochea kwa kasi ya juu na inapokanzwa haraka kwa ujumla itaongeza joto la gel kwa kiasi kikubwa, ambayo ni nzuri kwa bidhaa za saruji zinazoundwa na kuchanganya mitambo.

4.3 Ushawishi wa mkusanyiko kwenye gel ya moto

Kuongezeka kwa mkusanyiko wa suluhisho kwa kawaida hupunguza joto la gel, na pointi za gel za mnato wa chini wa CE ni za juu kuliko zile za mnato wa juu wa CE. Kama vile DOW's METHOCEL A

Joto la gel litapungua kwa 10 ℃ kwa kila ongezeko la 2% la mkusanyiko wa bidhaa. Ongezeko la 2% la mkusanyiko wa bidhaa za aina ya F litapunguza joto la gel kwa 4℃.

4.4 Ushawishi wa viongeza kwenye gelation ya joto

Katika uwanja wa vifaa vya ujenzi, vifaa vingi ni chumvi za isokaboni, ambazo zitakuwa na athari kubwa kwa joto la gel la ufumbuzi wa CE. Kulingana na ikiwa kiongezi kinafanya kazi ya kuganda au kutengenezea, viungio vingine vinaweza kuongeza joto la gel ya joto ya CE, wakati vingine vinaweza kupunguza joto la gel ya mafuta ya CE: kwa mfano, ethanol ya kuongeza viyeyusho, PEG-400 (polyethilini glikoli) , anediol, nk, inaweza kuongeza hatua ya gel. Chumvi, glycerin, sorbitol na vitu vingine vitapunguza kiwango cha gel, CE isiyo ya ionic kwa ujumla haitapungua kwa sababu ya ioni za chuma zenye polivalent, lakini wakati ukolezi wa elektroliti au vitu vingine vilivyoyeyushwa huzidi kikomo fulani, bidhaa za CE zinaweza kutiwa chumvi. suluhisho, hii ni kwa sababu ya ushindani wa elektroliti kwa maji, na kusababisha kupunguzwa kwa unyevu wa CE, Yaliyomo kwenye chumvi ya bidhaa ya CE kwa ujumla ni ya juu kidogo kuliko ile ya bidhaa ya Mc, na yaliyomo kwenye chumvi ni tofauti kidogo. katika HPMC tofauti.

Viungo vingi katika bidhaa za saruji vitatengeneza hatua ya gel ya kushuka kwa CE, hivyo uteuzi wa viungio unapaswa kuzingatia kwamba hii inaweza kusababisha uhakika wa gel na viscosity ya mabadiliko ya CE.

5.Hitimisho

(1) etha selulosi ni selulosi asili kupitia mmenyuko wa etherification, ina kitengo cha msingi cha kimuundo cha glukosi iliyo na maji mwilini, kulingana na aina na idadi ya vikundi vingine kwenye nafasi yake ya uingizwaji na ina sifa tofauti. Etha isiyo ya ioni kama vile MC na HPMC inaweza kutumika kama viscosifier, wakala wa kuhifadhi maji, wakala wa uingizaji hewa na nyinginezo kutumika sana katika bidhaa za vifaa vya ujenzi.

(2) CE ina umumunyifu wa kipekee, hutengeneza myeyusho kwa joto fulani (kama vile joto la gel), na kutengeneza jeli gumu au mchanganyiko wa chembe dhabiti kwenye joto la jeli. Mbinu kuu za kufutwa ni njia kavu ya utawanyiko, njia ya utawanyiko wa maji ya moto, nk, katika bidhaa za saruji zinazotumiwa sana ni njia ya utawanyiko kavu. Jambo kuu ni kutawanya CE sawasawa kabla ya kuyeyuka, na kutengeneza suluhisho kwa joto la chini.

(3) Mkusanyiko wa suluhisho, joto, thamani ya pH, mali ya kemikali ya viungio na kiwango cha kuchochea itaathiri joto la gel na mnato wa ufumbuzi wa CE, hasa bidhaa za saruji ni ufumbuzi wa chumvi isokaboni katika mazingira ya alkali, kwa kawaida hupunguza joto la gel na mnato wa ufumbuzi wa CE. , kuleta athari mbaya. Kwa hiyo, kwa mujibu wa sifa za CE, kwanza, inapaswa kutumika kwa joto la chini (chini ya joto la gel), na pili, ushawishi wa viongeza unapaswa kuzingatiwa.