การสังเคราะห์และสมบัติของสารลดน้ำพิเศษเซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายน้ำได้

นอกจากนี้ เซลลูโลสฝ้ายถูกเตรียมเพื่อปรับระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของ Ling-off และทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ 1,4 โมโนบิวทิลซัลโฟโนเลต (1,4, บิวเทนซัลโตน) ได้ซัลโฟบิวทิลเลตเซลลูโลสอีเทอร์ (SBC) ที่สามารถละลายน้ำได้ดี ศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิปฏิกิริยา เวลาในการทำปฏิกิริยา และอัตราส่วนของวัตถุดิบต่อบิวทิลซัลโฟเนตเซลลูโลสอีเทอร์ ได้รับสภาวะปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด และโครงสร้างของผลิตภัณฑ์มีลักษณะเฉพาะโดย FTIR จากการศึกษาผลของ SBC ต่อคุณสมบัติของซีเมนต์เพสต์และปูน พบว่าผลิตภัณฑ์นี้มีฤทธิ์ลดน้ำคล้ายกับสารรีดิวซ์น้ำซีรีส์แนฟทาลีน และการเก็บกักความไหลได้ดีกว่าซีรีส์แนฟทาลีนสารลดน้ำ- SBC ที่มีคุณลักษณะความหนืดและปริมาณกำมะถันแตกต่างกันจะมีคุณสมบัติในการหน่วงสำหรับซีเมนต์เพสต์ต่างกัน ดังนั้นคาดว่า SBC จะกลายเป็นสารชะลอน้ำ ชะลอสารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง แม้กระทั่งสารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง คุณสมบัติส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุล

คำสำคัญ:เซลลูโลส; ระดับสมดุลของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน บิวทิลซัลโฟเนตเซลลูโลสอีเทอร์; สารลดน้ำ

การพัฒนาและการประยุกต์ใช้คอนกรีตสมรรถนะสูงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการวิจัยและพัฒนาสารลดน้ำในคอนกรีต เป็นเพราะลักษณะของสารลดน้ำทำให้คอนกรีตสามารถรับประกันความสามารถในการทำงานสูง ความทนทานดี และแม้แต่ความแข็งแรงสูง ปัจจุบันมีสารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงประเภทต่างๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายดังนี้: สารลดน้ำชุดแนฟทาลีน (SNF), สารลดน้ำชุดเรซินซัลโฟเนตเอมีน (SMF), สารลดน้ำชุดอะมิโนซัลโฟเนต (ASP), ลิกโนซัลโฟเนตดัดแปลง สารลดน้ำแบบอนุกรม (ML) และสารลดน้ำแบบกรดโพลีคาร์บอกซิลิก (PC) ซึ่งมีการใช้งานมากขึ้นในการวิจัยในปัจจุบัน สารลดน้ำพิเศษของกรดโพลีคาร์บอกซิลิกมีข้อดีคือเสียเวลาเพียงเล็กน้อย ปริมาณต่ำ และมีความลื่นไหลสูงของคอนกรีต อย่างไรก็ตามเนื่องจากราคาที่สูง จึงเป็นเรื่องยากที่จะแพร่หลายในจีน ดังนั้นสารลดน้ำพิเศษแนฟทาลีนจึงยังคงเป็นแอปพลิเคชั่นหลักในประเทศจีน สารลดน้ำควบแน่นส่วนใหญ่ใช้ฟอร์มาลดีไฮด์และสารระเหยอื่นๆ ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ต่ำ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในกระบวนการสังเคราะห์และการใช้งาน

การพัฒนาน้ำยาผสมคอนกรีตทั้งในและต่างประเทศต้องเผชิญกับการขาดแคลนวัตถุดิบเคมี ราคาที่สูงขึ้น และปัญหาอื่นๆ การใช้ทรัพยากรหมุนเวียนตามธรรมชาติที่มีราคาถูกและอุดมสมบูรณ์เป็นวัตถุดิบในการพัฒนาน้ำยาผสมคอนกรีตประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่จะกลายเป็นหัวข้อสำคัญของการวิจัยน้ำยาผสมคอนกรีต แป้งและเซลลูโลสเป็นตัวแทนหลักของทรัพยากรประเภทนี้ เนื่องจากมีแหล่งวัตถุดิบที่กว้างขวาง หมุนเวียนได้ และทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์บางชนิดได้ง่าย อนุพันธ์ของพวกมันจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ปัจจุบันการวิจัยแป้งซัลโฟเนตเป็นตัวรีดิวซ์น้ำมีความก้าวหน้าไปบ้าง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ในฐานะสารลดน้ำได้ดึงดูดความสนใจของผู้คนเช่นกัน หลิว เว่ยเจ๋อ และคณะ ใช้เส้นใยสำลีเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์เซลลูโลสซัลเฟตโดยมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์และระดับการทดแทนต่างกัน เมื่อระดับการทดแทนอยู่ในช่วงที่กำหนด จะสามารถปรับปรุงความลื่นไหลของสารละลายซีเมนต์และความแข็งแรงของตัวรวมปูนซีเมนต์ได้ สิทธิบัตรระบุว่าอนุพันธ์ของโพลีแซ็กคาไรด์บางชนิดผ่านปฏิกิริยาเคมีเพื่อแนะนำกลุ่มที่ชอบน้ำที่รุนแรงสามารถหาได้บนซีเมนต์ที่มีการกระจายตัวที่ดีของอนุพันธ์โพลีแซ็กคาไรด์ที่ละลายน้ำได้ เช่น โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลซัลโฟเนตเซลลูโลส เป็นต้น อย่างไรก็ตาม Knaus และคณะ พบว่า CMHEC ดูไม่เหมาะที่จะใช้เป็นสารรีดิวซ์น้ำคอนกรีต เฉพาะเมื่อมีการนำกลุ่มกรดซัลโฟนิกเข้าไปในโมเลกุล CMC และ CMHEC และน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์คือ 1.0 × 105 ~ 1.5 × 105 g / mol ก็อาจมีหน้าที่เป็นสารรีดิวซ์น้ำคอนกรีต มีความคิดเห็นที่แตกต่างกันว่าอนุพันธ์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้บางชนิดเหมาะสำหรับใช้เป็นสารลดน้ำหรือไม่ และมีอนุพันธ์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้หลายประเภท ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการวิจัยเชิงลึกและเป็นระบบเกี่ยวกับการสังเคราะห์และ การใช้อนุพันธ์เซลลูโลสใหม่

ในบทความนี้ เซลลูโลสฝ้ายถูกใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นในการเตรียมเซลลูโลสระดับพอลิเมอไรเซชันที่สมดุล จากนั้นผ่านโซเดียมไฮดรอกไซด์อัลคาไลเซชัน เลือกอุณหภูมิปฏิกิริยา เวลาในการทำปฏิกิริยา และปฏิกิริยา 1,4 โมโนบิวทิลซัลโฟโนแลคโตนที่เหมาะสม ซึ่งเป็นการแนะนำกลุ่มกรดซัลโฟนิกบนเซลลูโลส โมเลกุลการวิเคราะห์โครงสร้างเซลลูโลสอีเทอร์ (SBC) ของกรดบิวทิลซัลโฟนิกที่ละลายน้ำได้และการทดลองใช้งาน มีการหารือถึงความเป็นไปได้ที่จะใช้เป็นสารลดน้ำ

1. การทดลอง

1.1 วัตถุดิบและเครื่องมือ

ผ้าฝ้ายดูดซับ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (บริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์); กรดไฮโดรคลอริก (สารละลายน้ำ 36% ~ 37% บริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์); ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ (บริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์); 1,4 โมโนบิวทิลซัลโฟโนแลคโตน (เกรดอุตสาหกรรม จัดทำโดยโรงงานเคมี Siping Fine); ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา 32.5R (โรงงานปูนซีเมนต์ต้าเหลียนโอโนดะ); สารลดน้ำพิเศษซีรีส์แนฟทาลีน (SNF, Dalian Sicca)

Spectrum One-B Fourier Transform สเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรด ผลิตโดย Perkin Elmer

IRIS Advantage Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometer (IcP-AE) ผลิตโดย Thermo Jarrell Ash Co.

เครื่องวิเคราะห์ศักยภาพของ ZETAPLUS (Brookhaven Instruments, USA) ใช้เพื่อวัดศักยภาพของสารละลายซีเมนต์ที่ผสมกับ SBC

1.2 วิธีการเตรียม SBC

ประการแรก เซลลูโลสระดับพอลิเมอไรเซชันที่สมดุลถูกเตรียมตามวิธีการที่อธิบายไว้ในเอกสารวิจัย ชั่งน้ำหนักคอตตอนเซลลูโลสจำนวนหนึ่งและเติมลงในขวดสามทาง ภายใต้การคุ้มครองของไนโตรเจน กรดไฮโดรคลอริกเจือจางที่มีความเข้มข้น 6% ถูกเติมเข้าไป และส่วนผสมถูกกวนอย่างแรง จากนั้นจึงแขวนไว้ด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ในขวดสามปาก ทำให้เป็นด่างด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 30% ในช่วงเวลาหนึ่ง ชั่งน้ำหนักโมโนบิวทิลซัลโฟโนแลคโตน 1,4 จำนวนหนึ่ง แล้วหย่อนลงในขวดสามปาก กวนที่ ในเวลาเดียวกันและรักษาอุณหภูมิของอ่างน้ำอุณหภูมิคงที่ให้คงที่ หลังจากปฏิกิริยาในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ผลิตภัณฑ์ถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง ตกตะกอนด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ ถูกปั๊มและกรอง และได้รับผลิตภัณฑ์สารดิบ หลังจากล้างด้วยสารละลายน้ำเมทานอลหลายครั้ง ปั๊มและกรอง ในที่สุดผลิตภัณฑ์ก็ถูกทำให้แห้งแบบสุญญากาศที่อุณหภูมิ 60°C เพื่อใช้งาน

1.3 การวัดประสิทธิภาพ SBC

ผลิตภัณฑ์ SBC ถูกละลายในสารละลายน้ำ NaNO3 0.1 โมล/ลิตร และวัดความหนืดของแต่ละจุดเจือจางของตัวอย่างด้วยเครื่องวัดความหนืด Ustner เพื่อคำนวณความหนืดเฉพาะตัว ปริมาณกำมะถันของผลิตภัณฑ์ถูกกำหนดโดยเครื่องมือ ICP – AES ตัวอย่าง SBC ถูกสกัดโดยอะซิโตน, ทำให้แห้งแบบสุญญากาศ และจากนั้นตัวอย่างประมาณ 5 มิลลิกรัมถูกบดและกดร่วมกับ KBr เพื่อการเตรียมตัวอย่าง การทดสอบสเปกตรัมอินฟราเรดดำเนินการกับตัวอย่าง SBC และเซลลูโลส เตรียมซีเมนต์แขวนลอยด้วยอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ 400 และมีปริมาณสารรีดิวซ์น้ำ 1% ของมวลซีเมนต์ ทดสอบศักยภาพของมันภายใน 3 นาที

อัตราการไหลของน้ำของสารละลายซีเมนต์และปูนซีเมนต์จะวัดตาม GB/T 8077-2000 “วิธีทดสอบความสม่ำเสมอของส่วนผสมคอนกรีต”, mw/me= 0.35 การทดสอบเวลาการเซ็ตตัวของซีเมนต์เพสต์ดำเนินการตาม GB/T 1346-2001 “วิธีทดสอบการใช้น้ำ เวลาการเซ็ตตัว และความเสถียรของความสม่ำเสมอมาตรฐานของซีเมนต์” กำลังอัดปูนซิเมนต์ตาม GB/T 17671-1999 “วิธีทดสอบกำลังอัดปูนซิเมนต์ (วิธี IS0)” ซึ่งเป็นวิธีการกำหนด

2. ผลลัพธ์และการอภิปราย

2.1 การวิเคราะห์ IR ของ SBC

สเปกตรัมอินฟราเรดของเซลลูโลสดิบและผลิตภัณฑ์ SBC เนื่องจากค่าพีคของการดูดกลืนแสงของ S — C และ S — H นั้นอ่อนมาก จึงไม่เหมาะสำหรับการระบุตัวตน ในขณะที่ s=o มีค่าการดูดกลืนแสงที่สูง ดังนั้น การมีอยู่ของกลุ่มกรดซัลโฟนิกในโครงสร้างโมเลกุลสามารถกำหนดได้โดยการพิจารณาการมีอยู่ของพีค S=O ตามสเปกตรัมอินฟราเรดของเซลลูโลสวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ SBC ในสเปกตรัมเซลลูโลสมียอดการดูดกลืนแสงที่แข็งแกร่งใกล้กับหมายเลขคลื่น 3350 cm-1 ซึ่งจัดเป็นจุดสูงสุดของการสั่นสะเทือนที่ยืดออกของไฮดรอกซิลในเซลลูโลส จุดสูงสุดของการดูดซับที่แรงกว่าใกล้คลื่นหมายเลข 2 900 cm-1 คือเมทิลีน (CH2 1) จุดสูงสุดการสั่นสะเทือนที่ยืดออก ชุดแถบที่ประกอบด้วย 1,060, 1170, 1120 และ 1,010 cm-1 สะท้อนถึงจุดสูงสุดของการดูดซับแรงสั่นสะเทือนแบบยืดออกของกลุ่มไฮดรอกซิล และจุดสูงสุดการดูดซับแรงสั่นสะเทือนแบบโค้งงอของพันธะอีเธอร์ (C - o — C) เลขคลื่นประมาณ 1,650 cm-1 สะท้อนถึงจุดสูงสุดของการดูดซับพันธะไฮโดรเจนที่เกิดจากหมู่ไฮดรอกซิลและน้ำอิสระ วงดนตรี 1440~1340 cm-1 แสดงโครงสร้างผลึกของเซลลูโลส ในสเปกตรัม IR ของ SBC ความเข้มของแถบ 1440~1340 cm-1 จะลดลง ความแข็งแรงของจุดสูงสุดของการดูดกลืนแสงใกล้กับ 1,650 cm-1 เพิ่มขึ้น บ่งชี้ว่าความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนมีความเข้มแข็งมากขึ้น ยอดการดูดกลืนแสงที่แข็งแกร่งปรากฏที่ 1,180,628 cm-1 ซึ่งไม่ได้สะท้อนให้เห็นในสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดของเซลลูโลส แบบแรกคือค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดของพันธะ s=o ในขณะที่ค่าหลังคือค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดของพันธะ s=o จากการวิเคราะห์ข้างต้น พบว่ากลุ่มกรดซัลโฟนิกมีอยู่ในสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสหลังจากปฏิกิริยาเอเทอริฟิเคชัน

2.2 อิทธิพลของสภาวะปฏิกิริยาต่อประสิทธิภาพของ SBC

จะเห็นได้จากความสัมพันธ์ระหว่างสภาวะของปฏิกิริยาและคุณสมบัติของ SBC ว่าอุณหภูมิ เวลาในการทำปฏิกิริยา และอัตราส่วนของวัสดุส่งผลต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้น ความสามารถในการละลายของผลิตภัณฑ์ SBC ถูกกำหนดโดยระยะเวลาที่ต้องการเพื่อให้ผลิตภัณฑ์ 1 กรัมละลายในน้ำปราศจากไอออน 100 มล. ที่อุณหภูมิห้องจนหมด ในการทดสอบอัตราการลดน้ำของปูน ปริมาณ SBC คือ 1.0% ของมวลซีเมนต์ นอกจากนี้ เนื่องจากเซลลูโลสส่วนใหญ่ประกอบด้วยหน่วยแอนไฮโดรกลูโคส (AGU) จึงคำนวณปริมาณเซลลูโลสเป็น AGU เมื่อคำนวณอัตราส่วนของสารตั้งต้น เมื่อเปรียบเทียบกับ SBCl ~ SBC5 แล้ว SBC6 มีความหนืดภายในต่ำกว่าและมีปริมาณซัลเฟอร์สูงกว่า และอัตราการลดน้ำของปูนอยู่ที่ 11.2% ความหนืดเฉพาะของ SBC สามารถสะท้อนมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ได้ ความหนืดลักษณะสูงบ่งชี้ว่ามวลโมเลกุลสัมพัทธ์มีขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในเวลานี้ ความหนืดของสารละลายในน้ำที่มีความเข้มข้นเท่ากันจะเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการเคลื่อนที่อย่างอิสระของโมเลกุลขนาดใหญ่จะถูกจำกัด ซึ่งไม่เอื้อต่อการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ จึงส่งผลต่อการเล่นของน้ำ ลดประสิทธิภาพการกระจายตัวของ SBC ปริมาณกำมะถันของ SBC สูง บ่งชี้ว่าระดับการทดแทนบิวทิลซัลโฟเนตอยู่ในระดับสูง ห่วงโซ่โมเลกุล SBC มีจำนวนประจุมากขึ้น และผลกระทบของพื้นผิวอนุภาคซีเมนต์มีความแข็งแกร่ง ดังนั้นการกระจายตัวของอนุภาคซีเมนต์จึงแข็งแกร่งเช่นกัน

ในการทำให้เป็นอีเธอริฟิเคชันของเซลลูโลส เพื่อปรับปรุงระดับอีเธอริฟิเคชันและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปจะใช้วิธีการของอีเทอร์ริฟิเคชันแบบอัลคาไลเซชันหลายชนิด SBC7 และ SBC8 เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากอัลคาไลเซชันอีริฟิเคชั่นซ้ำๆ เป็นเวลา 1 และ 2 ครั้งตามลำดับ เห็นได้ชัดว่ามีความหนืดต่ำและมีปริมาณกำมะถันสูง ความสามารถในการละลายน้ำขั้นสุดท้ายเป็นสิ่งที่ดี อัตราการลดน้ำของปูนซีเมนต์สามารถเข้าถึง 14.8% และ 16.5% ตามลำดับ ดังนั้น ในการทดสอบต่อไปนี้ SBC6, SBC7 และ SBC8 จึงถูกใช้เป็นวัตถุในการวิจัยเพื่อหารือเกี่ยวกับผลการใช้งานในซีเมนต์เพสต์และปูน

2.3 อิทธิพลของ SBC ต่อคุณสมบัติของซีเมนต์

2.3.1 อิทธิพลของ SBC ต่อความลื่นไหลของซีเมนต์เพสต์

กราฟอิทธิพลของปริมาณสารรีดิวซ์น้ำต่อความลื่นไหลของซีเมนต์เพสต์ SNF เป็นสารลดน้ำพิเศษชนิดแนพทาลีน จะเห็นได้จากกราฟอิทธิพลของเนื้อหาของสารรีดิวซ์น้ำต่อความลื่นไหลของซีเมนต์เพสต์ เมื่อเนื้อหาของ SBC8 น้อยกว่า 1.0% ความลื่นไหลของซีเมนต์เพสต์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของเนื้อหา และผลกระทบ คล้ายกับของ SNF เมื่อเนื้อหาเกิน 1.0% การเติบโตของความลื่นไหลของสารละลายจะค่อยๆช้าลง และเส้นโค้งจะเข้าสู่พื้นที่แพลตฟอร์ม ถือได้ว่าเนื้อหาอิ่มตัวของ SBC8 อยู่ที่ประมาณ 1.0% SBC6 และ SBC7 มีแนวโน้มคล้ายกับ SBC8 เช่นกัน แต่ปริมาณความอิ่มตัวของพวกมันสูงกว่า SBC8 อย่างมีนัยสำคัญ และระดับการปรับปรุงของการไหลของสารละลายที่สะอาดไม่สูงเท่ากับ SBC8 อย่างไรก็ตามเนื้อหาอิ่มตัวของ SNF อยู่ที่ประมาณ 0.7% ~ 0.8% เมื่อเนื้อหาของ SNF ยังคงเพิ่มขึ้น ความลื่นไหลของสารละลายยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป แต่ตามวงแหวนเลือดออก สามารถสรุปได้ว่าการเพิ่มขึ้นในเวลานี้ส่วนหนึ่งเกิดจากการแยกน้ำที่มีเลือดออกโดยสารละลายซีเมนต์ โดยสรุป แม้ว่าเนื้อหาที่อิ่มตัวของ SBC จะสูงกว่าเนื้อหาที่อิ่มตัวของ SNF แต่ก็ยังไม่มีปรากฏการณ์เลือดออกที่ชัดเจนเมื่อเนื้อหาของ SBC มีเนื้อหาเกินเนื้อหาที่อิ่มตัวอย่างมาก จึงสามารถตัดสินเบื้องต้นได้ว่า SBC มีผลในการลดน้ำและยังมีการกักเก็บน้ำอยู่บ้างซึ่งแตกต่างจาก SNF งานนี้ต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม

จะเห็นได้จากกราฟความสัมพันธ์ระหว่างความไหลของซีเมนต์เพสต์ที่มีปริมาณสารลดน้ำ 1.0% และเวลาที่การสูญเสียความไหลของซีเมนต์เพสต์ที่ผสมกับ SBC มีน้อยมากภายใน 120 นาที โดยเฉพาะ SBC6 ซึ่งความไหลเริ่มต้นเพียงประมาณ 200 มม. เท่านั้น และการสูญเสียความคล่องตัวน้อยกว่า 20% การสูญเสียการบิดงอของการไหลของของเหลวอยู่ในลำดับของ SNF>SBC8>SBC7>SBC6 การศึกษาพบว่าสารลดน้ำพิเศษของแนฟทาลีนส่วนใหญ่จะถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์โดยแรงผลักระนาบ ด้วยความก้าวหน้าของความชุ่มชื้น โมเลกุลของสารลดน้ำที่ตกค้างในสารละลายจะลดลง ดังนั้นโมเลกุลของสารลดน้ำที่ดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ก็ค่อยๆลดลงเช่นกัน แรงผลักระหว่างอนุภาคจะอ่อนลง และอนุภาคซีเมนต์จะทำให้เกิดการควบแน่นทางกายภาพ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความลื่นไหลของสารละลายสุทธิที่ลดลง ดังนั้นการสูญเสียการไหลของสารละลายซีเมนต์ที่ผสมกับสารลดน้ำพิเศษแนพทาลีนจึงมีมากกว่า อย่างไรก็ตาม สารรีดิวซ์น้ำซีรีส์แนฟทาลีนส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานวิศวกรรมได้รับการผสมอย่างเหมาะสมเพื่อปรับปรุงข้อบกพร่องนี้ ดังนั้นในแง่ของการรักษาสภาพคล่อง SBC จึงเหนือกว่า SNF

2.3.2 อิทธิพลของศักยภาพและระยะเวลาการแข็งตัวของซีเมนต์เพสต์

หลังจากเติมสารรีดิวซ์ลงในส่วนผสมซีเมนต์แล้ว อนุภาคซีเมนต์จะดูดซับโมเลกุลของตัวรีดิวซ์น้ำ ดังนั้นคุณสมบัติทางไฟฟ้าศักย์ของอนุภาคซีเมนต์จึงสามารถเปลี่ยนจากบวกเป็นลบ และค่าสัมบูรณ์จะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ค่าสัมบูรณ์ของศักยภาพอนุภาคของซีเมนต์ที่ผสมกับ SNF สูงกว่าค่าของ SBC ในเวลาเดียวกัน เวลาการแข็งตัวของซีเมนต์เพสต์ที่ผสมกับ SBC ได้ถูกขยายออกไปเป็นองศาที่ต่างกันเมื่อเทียบกับตัวอย่างเปล่า และเวลาการก่อตัวอยู่ในลำดับ SBC6>SBC7>SBC8 จากยาวไปสั้น จะเห็นได้ว่าเมื่อความหนืดลักษณะ SBC ลดลงและปริมาณกำมะถันเพิ่มขึ้น ระยะเวลาการแข็งตัวของซีเมนต์เพสต์จะค่อยๆ ลดลง เนื่องจาก SBC เป็นอนุพันธ์ของโพลีโพลีแซคคาไรด์ และมีหมู่ไฮดรอกซิลมากกว่าในสายโซ่โมเลกุล ซึ่งมีระดับการชะลอผลต่อปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในระดับที่แตกต่างกัน มีกลไกการหน่วงเวลาประมาณสี่ประเภท และกลไกการหน่วงของ SBC มีลักษณะคร่าวๆ ดังนี้: ในตัวกลางที่เป็นด่างของซีเมนต์ไฮเดรชั่น หมู่ไฮดรอกซิลและ Ca2+ อิสระจะก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่ไม่เสถียร ดังนั้นความเข้มข้นของ Ca2 10 ในสถานะของเหลว ลดลง แต่ยังอาจถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์และผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่นบนพื้นผิวของ 02- เพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน และกลุ่มไฮดรอกซิลอื่น ๆ และโมเลกุลของน้ำผ่านการเชื่อมโยงพันธะไฮโดรเจน เพื่อให้พื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์กลายเป็นชั้นของ ฟิล์มน้ำที่มีตัวทำละลายเสถียร ดังนั้นกระบวนการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์จึงถูกยับยั้ง อย่างไรก็ตาม จำนวนหมู่ไฮดรอกซิลในสายโซ่ของ SBC ที่มีปริมาณซัลเฟอร์ต่างกันค่อนข้างแตกต่างกัน ดังนั้นอิทธิพลที่มีต่อกระบวนการไฮเดรชั่นของซีเมนต์จึงต้องแตกต่างกัน

2.3.3 อัตราการลดน้ำปูนและการทดสอบความแข็งแรง

เนื่องจากประสิทธิภาพของปูนสามารถสะท้อนถึงประสิทธิภาพของคอนกรีตได้ในระดับหนึ่ง บทความนี้จึงศึกษาประสิทธิภาพของปูนที่ผสมกับ SBC เป็นหลัก ปริมาณการใช้น้ำของปูนถูกปรับตามมาตรฐานการทดสอบอัตราการลดน้ำของปูน เพื่อให้ตัวอย่างการขยายตัวของปูนถึง (180±5)มม. และตัวอย่างโรงสีขนาด 40 มม.×40 มล.Tl×160 ถูกเตรียมเพื่อทดสอบแรงอัด ความเข้มแข็งของแต่ละวัย เมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นงานเปล่าที่ไม่มีสารลดน้ำ ความแข็งแรงของชิ้นงานปูนที่มีสารลดน้ำในแต่ละอายุได้รับการปรับปรุงในระดับที่แตกต่างกัน กำลังรับแรงอัดของชิ้นงานที่เจือด้วย SNF 1.0% เพิ่มขึ้น 46%, 35% และ 20% ตามลำดับที่ 3, 7 และ 28 วัน อิทธิพลของ SBC6, SBC7 และ SBC8 ต่อกำลังอัดของปูนไม่เหมือนกัน ความแข็งแรงของปูนที่ผสมกับ SBC6 จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในแต่ละอายุ และความแข็งแรงของปูนที่ 3 วัน 7 วัน และ 28 วัน เพิ่มขึ้น 15%, 3% และ 2% ตามลำดับ กำลังอัดของปูนที่ผสมกับ SBC8 เพิ่มขึ้นอย่างมาก และกำลังที่ 3, 7 และ 28 วันเพิ่มขึ้น 61%, 45% และ 18% ตามลำดับ บ่งชี้ว่า SBC8 มีผลในการลดน้ำและเสริมความแข็งแกร่งให้กับปูนซีเมนต์ได้ดี

2.3.4 อิทธิพลของคุณสมบัติโครงสร้างโมเลกุล SBC

เมื่อรวมกับการวิเคราะห์ข้างต้นเกี่ยวกับอิทธิพลของ SBC ต่อซีเมนต์เพสต์และปูน ก็ไม่ยากที่จะพบว่าโครงสร้างโมเลกุลของ SBC เช่นความหนืดลักษณะ (เกี่ยวข้องกับน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ ความหนืดลักษณะทั่วไปสูง สัมพันธ์กัน น้ำหนักโมเลกุลสูง) ปริมาณกำมะถัน (เกี่ยวข้องกับระดับการทดแทนของกลุ่มที่ชอบน้ำที่รุนแรงในสายโซ่โมเลกุล ปริมาณกำมะถันสูงคือการทดแทนในระดับสูง และในทางกลับกัน) จะกำหนดประสิทธิภาพการใช้งานของ SBC เมื่อเนื้อหาของ SBC8 ที่มีความหนืดภายในต่ำและมีปริมาณกำมะถันสูงต่ำ อาจมีความสามารถในการกระจายตัวของอนุภาคซีเมนต์ได้ดี และปริมาณความอิ่มตัวก็ต่ำเช่นกัน ประมาณ 1.0% การขยายระยะเวลาการแข็งตัวของซีเมนต์เพสต์ค่อนข้างสั้น กำลังรับแรงอัดของปูนที่มีความลื่นเท่ากันจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในแต่ละช่วงอายุ อย่างไรก็ตาม SBC6 ที่มีความหนืดภายในสูงและมีปริมาณกำมะถันต่ำจะมีความลื่นไหลน้อยลงเมื่อมีปริมาณต่ำ อย่างไรก็ตาม เมื่อเนื้อหาเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 1.5% ความสามารถในการกระจายไปยังอนุภาคของซีเมนต์ก็มีความสำคัญเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาการเซ็ตตัวของสารละลายบริสุทธิ์จะนานขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นลักษณะของการเซ็ตตัวช้า การปรับปรุงกำลังรับแรงอัดของปูนในช่วงอายุต่างๆ นั้นมีจำกัด โดยทั่วไป SBC ดีกว่า SNF ในด้านการรักษาสภาพคล่องของปูน

3. บทสรุป

1. เซลลูโลสที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันที่สมดุลถูกเตรียมจากเซลลูโลสซึ่งถูกทำให้เป็นอีเทอร์ไรซ์ด้วย 1,4 โมโนบิวทิลซัลโฟโนแลกโตนหลังการทำให้เป็นด่างของ NaOH จากนั้นจึงเตรียมบิวทิลซัลโฟโนแลคโตนที่ละลายน้ำได้ สภาวะการทำปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุดของผลิตภัณฑ์มีดังนี้: แถว (Na0H); โดย (AGU); n(BS) -2.5:1.0:1.7 เวลาปฏิกิริยาคือ 4.5 ชม. อุณหภูมิปฏิกิริยาคือ 75℃ การทำอัลคาไลเซชันและอีเทอร์ริฟิเคชั่นซ้ำๆ สามารถลดความหนืดลักษณะเฉพาะและเพิ่มปริมาณกำมะถันของผลิตภัณฑ์ได้

2. SBC ที่มีความหนืดและปริมาณกำมะถันที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงความลื่นไหลของสารละลายซีเมนต์ได้อย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงการสูญเสียความลื่นไหล เมื่ออัตราการลดน้ำของปูนถึง 16.5% กำลังรับแรงอัดของชิ้นงานปูนในแต่ละอายุจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

3. การใช้ SBC เป็นสารลดน้ำแสดงให้เห็นความล่าช้าในระดับหนึ่ง ภายใต้สภาวะความหนืดที่เหมาะสม สามารถได้สารรีดิวซ์น้ำที่มีประสิทธิภาพสูงโดยการเพิ่มปริมาณกำมะถันและลดระดับการหน่วง จากมาตรฐานระดับชาติที่เกี่ยวข้องของน้ำยาผสมคอนกรีต SBC คาดว่าจะกลายเป็นสารลดน้ำที่มีมูลค่าการใช้งานจริง สารลดน้ำชะลอ สารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง และแม้แต่สารลดน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง