Cellulose eter sa mga produktong batay sa semento

Ang cellulose eter ay isang uri ng multipurpose additive na maaaring magamit sa mga produktong semento. Ipinakilala ng papel na ito ang mga kemikal na katangian ng methyl cellulose (MC) at hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC /) na karaniwang ginagamit sa mga produktong semento, ang pamamaraan at prinsipyo ng net solution at ang mga pangunahing katangian ng solusyon. Ang pagbaba ng temperatura ng thermal gel at lagkit sa mga produktong semento ay tinalakay batay sa praktikal na karanasan sa produksyon.

Susing salita:selulusa eter; Methyl cellulose;Hydroxypropyl methyl cellulose; Mainit na temperatura ng gel; lagkit

1. Pangkalahatang-ideya

Ang cellulose eter (CE para sa maikli) ay gawa sa selulusa sa pamamagitan ng etherification reaction ng isa o ilang etherifying agent at dry grinding. Maaaring hatiin ang CE sa mga ionic at non-ionic na uri, bukod sa kung saan ang non-ionic na uri ng CE dahil sa mga natatanging katangian ng thermal gel at solubility, salt resistance, heat resistance, at may naaangkop na surface activity. Ito ay maaaring gamitin bilang water retaining agent, suspension agent, emulsifier, film forming agent, lubricant, adhesive at rheological improver. Ang mga pangunahing lugar ng pagkonsumo ng dayuhan ay ang mga latex coatings, mga materyales sa gusali, pagbabarena ng langis at iba pa. Kung ikukumpara sa mga dayuhang bansa, ang produksyon at aplikasyon ng nalulusaw sa tubig na CE ay nasa simula pa lamang. Sa pagpapabuti ng kalusugan ng mga tao at kamalayan sa kapaligiran. Ang nalulusaw sa tubig na CE, na hindi nakakapinsala sa pisyolohiya at hindi nagpaparumi sa kapaligiran, ay magkakaroon ng mahusay na pag-unlad.

Sa larangan ng mga materyales sa gusali na karaniwang pinili CE ay methyl cellulose (MC) at hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), ay maaaring magamit bilang pintura, plaster, mortar at mga produkto ng semento plasticizer, viscosifier, water retention agent, air entraining agent at retarding agent. Karamihan sa industriya ng mga materyales sa gusali ay ginagamit sa normal na temperatura, gamit ang mga kondisyon ay dry mix powder at tubig, hindi gaanong kinasasangkutan ng mga katangian ng dissolution at hot gel na katangian ng CE, ngunit sa mekanisadong produksyon ng mga produkto ng semento at iba pang mga espesyal na kondisyon ng temperatura, ang mga katangiang ito ng Gagampanan ng CE ang isang mas buong papel.

2. Mga katangian ng kemikal ng CE

Ang CE ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamot sa selulusa sa pamamagitan ng isang serye ng mga kemikal at pisikal na pamamaraan. Ayon sa iba't ibang chemical substitution structure, kadalasan ay maaaring nahahati sa: MC, HPMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), atbp. : Ang bawat CE ay may pangunahing istraktura ng cellulose — dehydrated glucose. Sa proseso ng paggawa ng CE, ang mga cellulose fiber ay unang pinainit sa isang alkaline na solusyon at pagkatapos ay ginagamot ng mga etherifying agent. Ang mga produkto ng fibrous na reaksyon ay dinadalisay at pinuputol upang bumuo ng isang pare-parehong pulbos ng isang tiyak na kalinisan.

Ang proseso ng produksyon ng MC ay gumagamit lamang ng methane chloride bilang etherifying agent. Bilang karagdagan sa paggamit ng methane chloride, ang produksyon ng HPMC ay gumagamit din ng propylene oxide upang makakuha ng hydroxypropyl substituent groups. Ang iba't ibang CE ay may iba't ibang methyl at hydroxypropyl substitution rate, na nakakaapekto sa organic compatibility at thermal gel temperature ng CE solution.

Ang bilang ng mga pangkat ng Substitution sa mga dehydrated glucose structural units ng selulusa ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng porsyento ng masa o ang average na bilang ng mga pangkat ng pagpapalit (ibig sabihin, DS — Degree of Substitution). Tinutukoy ng bilang ng mga substituent group ang mga katangian ng mga produkto ng CE. Ang epekto ng average na antas ng pagpapalit sa solubility ng mga produkto ng etherification ay ang mga sumusunod:

(1) mababang antas ng pagpapalit na natutunaw sa lihiya;

(2) bahagyang mataas na antas ng pagpapalit na natutunaw sa tubig;

(3) mataas na antas ng pagpapalit na dissolved sa polar organic solvents;

(4) Mas mataas na antas ng pagpapalit na natunaw sa mga non-polar na organikong solvent.

3. Paraan ng paglusaw ng CE

Ang CE ay may natatanging katangian ng solubility, kapag ang temperatura ay tumaas sa isang tiyak na temperatura, ito ay hindi matutunaw sa tubig, ngunit sa ibaba ng temperatura na ito, ang solubility nito ay tataas sa pagbaba ng temperatura. Ang CE ay natutunaw sa malamig na tubig (at sa ilang mga kaso sa mga partikular na organic solvents) sa pamamagitan ng proseso ng pamamaga at hydration. Ang mga solusyon sa CE ay walang malinaw na limitasyon sa solubility na lumilitaw sa paglusaw ng mga ionic salt. Ang konsentrasyon ng CE ay karaniwang limitado sa lagkit na maaaring kontrolin ng kagamitan sa paggawa, at nag-iiba din ayon sa lagkit at iba't ibang kemikal na kinakailangan ng gumagamit. Ang konsentrasyon ng solusyon ng mababang lagkit CE ay karaniwang 10% ~ 15%, at mataas na lagkit CE ay karaniwang limitado sa 2% ~ 3%. Maaaring makaapekto ang iba't ibang uri ng CE (gaya ng powder o surface treated powder o granular) kung paano inihahanda ang solusyon.

3.1 CE nang walang paggamot sa ibabaw

Bagama't ang CE ay natutunaw sa malamig na tubig, dapat itong ganap na ikalat sa tubig upang maiwasan ang pagkumpol. Sa ilang mga kaso, ang isang high speed mixer o funnel ay maaaring gamitin sa malamig na tubig upang ikalat ang CE powder. Gayunpaman, kung ang hindi ginagamot na pulbos ay direktang idinagdag sa malamig na tubig nang walang sapat na pagpapakilos, mabubuo ang malalaking bukol. Ang pangunahing dahilan para sa caking ay ang mga particle ng CE powder ay hindi ganap na basa. Kapag ang bahagi lamang ng pulbos ay natunaw, isang gel film ang mabubuo, na pumipigil sa natitirang pulbos mula sa patuloy na pagtunaw. Samakatuwid, bago ang paglusaw, ang mga particle ng CE ay dapat na ganap na magkalat hangga't maaari. Ang sumusunod na dalawang paraan ng pagpapakalat ay karaniwang ginagamit.

3.1.1 Paraan ng pagpapakalat ng dry mix

Ang pamamaraang ito ay kadalasang ginagamit sa mga produktong semento. Bago magdagdag ng tubig, paghaluin ang iba pang pulbos sa pulbos ng CE nang pantay-pantay, upang ang mga particle ng pulbos ng CE ay nakakalat. Pinakamababang ratio ng paghahalo: Iba pang pulbos: CE powder =(3 ~ 7): 1.

Sa pamamaraang ito, ang pagpapakalat ng CE ay nakumpleto sa tuyong estado, gamit ang iba pang pulbos bilang daluyan upang ikalat ang mga particle ng CE sa isa't isa, upang maiwasan ang mutual bonding ng mga particle ng CE kapag nagdadagdag ng tubig at nakakaapekto sa karagdagang pagkalusaw. Samakatuwid, ang mainit na tubig ay hindi kailangan para sa pagpapakalat, ngunit ang rate ng paglusaw ay nakasalalay sa mga particle ng pulbos at mga kondisyon ng pagpapakilos.

3.1.2 Paraan ng pagpapakalat ng mainit na tubig

(1) Ang unang 1/5~1/3 ng kinakailangang pag-init ng tubig sa 90C sa itaas, idagdag ang CE, at pagkatapos ay haluin hanggang ang lahat ng mga particle ay mabasa, at pagkatapos ay idinagdag ang natitirang tubig sa malamig o yelong tubig upang mabawasan ang temperatura ng solusyon, kapag naabot ang temperatura ng paglusaw ng CE, ang pulbos ay nagsimulang mag-hydrate, nadagdagan ang lagkit.

(2) Maaari mo ring painitin ang lahat ng tubig, at pagkatapos ay idagdag ang CE upang pukawin habang pinapalamig hanggang makumpleto ang hydration. Ang sapat na paglamig ay napakahalaga para sa kumpletong hydration ng CE at ang pagbuo ng lagkit. Para sa perpektong lagkit, ang solusyon ng MC ay dapat palamigin sa 0~5 ℃, habang ang HPMC ay kailangan lamang na palamig sa 20~ 25 ℃ o mas mababa. Dahil ang buong hydration ay nangangailangan ng sapat na paglamig, ang mga solusyon sa HPMC ay karaniwang ginagamit kung saan hindi magagamit ang malamig na tubig: ayon sa impormasyon, ang HPMC ay may mas kaunting pagbabawas ng temperatura kaysa sa MC sa mas mababang temperatura upang makamit ang parehong lagkit. Kapansin-pansin na ang paraan ng pagpapakalat ng mainit na tubig ay ginagawa lamang ang mga particle ng CE na nagkakalat nang pantay-pantay sa isang mas mataas na temperatura, ngunit walang solusyon na nabuo sa oras na ito. Upang makakuha ng isang solusyon na may isang tiyak na lagkit, dapat itong palamig muli.

3.2 Surface treated dispersible CE powder

Sa maraming kaso, ang CE ay kinakailangang magkaroon ng parehong dispersible at mabilis na hydration (forming viscosity) na mga katangian sa malamig na tubig. Ang surface treated CE ay pansamantalang hindi matutunaw sa malamig na tubig pagkatapos ng espesyal na chemical treatment, na nagsisiguro na kapag ang CE ay idinagdag sa tubig, hindi ito agad bubuo ng halatang lagkit at maaaring ikalat sa ilalim ng medyo maliit na kondisyon ng shear force. Ang "oras ng pagkaantala" ng hydration o viscosity formation ay resulta ng kumbinasyon ng antas ng paggamot sa ibabaw, temperatura, pH ng system, at konsentrasyon ng solusyon sa CE. Ang pagkaantala ng hydration ay karaniwang nababawasan sa mas mataas na konsentrasyon, temperatura, at antas ng pH. Sa pangkalahatan, gayunpaman, ang konsentrasyon ng CE ay hindi isinasaalang-alang hanggang umabot ito sa 5% (ang mass ratio ng tubig).

Para sa pinakamahusay na mga resulta at kumpletong hydration, ang ibabaw na ginagamot na CE ay dapat na hinalo sa loob ng ilang minuto sa ilalim ng mga neutral na kondisyon, na may hanay ng pH mula 8.5 hanggang 9.0, hanggang sa maabot ang pinakamataas na lagkit (karaniwan ay 10-30 minuto). Kapag ang pH ay nagbago sa basic (pH 8.5 hanggang 9.0), ang ibabaw na ginagamot sa CE ay ganap at mabilis na natutunaw, at ang solusyon ay maaaring maging matatag sa pH 3 hanggang 11. Gayunpaman, mahalagang tandaan na ang pagsasaayos ng pH ng isang mataas na konsentrasyon ng slurry ay magiging sanhi ng lagkit na masyadong mataas para sa pumping at pagbuhos. Dapat ayusin ang pH pagkatapos matunaw ang slurry sa nais na konsentrasyon.

Sa kabuuan, ang proseso ng paglusaw ng CE ay may kasamang dalawang proseso: pisikal na pagpapakalat at kemikal na paglusaw. Ang susi ay upang ikalat ang mga particle ng CE sa isa't isa bago ang paglusaw, upang maiwasan ang pagsasama-sama dahil sa mataas na lagkit sa panahon ng mababang temperatura na paglusaw, na makakaapekto sa karagdagang paglusaw.

4. Mga katangian ng solusyon sa CE

Iba't ibang uri ng CE na may tubig na solusyon ay mag-gelate sa kanilang partikular na temperatura. Ang gel ay ganap na nababaligtad at bumubuo ng isang solusyon kapag pinalamig muli. Ang nababaligtad na thermal gelation ng CE ay natatangi. Sa maraming mga produkto ng semento, ang pangunahing paggamit ng lagkit ng CE at ang kaukulang pagpapanatili ng tubig at mga katangian ng pagpapadulas, at ang lagkit at temperatura ng gel ay may direktang kaugnayan, sa ilalim ng temperatura ng gel, mas mababa ang temperatura, mas mataas ang lagkit ng CE, mas mahusay ang kaukulang pagganap ng pagpapanatili ng tubig.

Ang kasalukuyang paliwanag para sa kababalaghan ng gel ay ito: sa proseso ng paglusaw, ito ay katulad

Ang mga polymer molecule ng thread ay kumokonekta sa water molecular layer, na nagreresulta sa pamamaga. Ang mga molekula ng tubig ay kumikilos tulad ng langis na pampadulas, na maaaring maghiwalay ng mahabang kadena ng mga molekulang polimer, upang ang solusyon ay may mga katangian ng malapot na likido na madaling itapon. Kapag ang temperatura ng solusyon ay tumaas, ang cellulose polymer ay unti-unting nawawalan ng tubig at ang lagkit ng solusyon ay bumababa. Kapag naabot ang punto ng gel, ang polimer ay nagiging ganap na dehydrated, na nagreresulta sa ugnayan sa pagitan ng mga polimer at pagbuo ng gel: ang lakas ng gel ay patuloy na tumataas habang ang temperatura ay nananatili sa itaas ng gel point.

Habang lumalamig ang solusyon, nagsisimulang bumaligtad ang gel at bumababa ang lagkit. Sa wakas, ang lagkit ng solusyon sa paglamig ay bumalik sa paunang pagtaas ng temperatura at tumataas sa pagbaba ng temperatura. Ang solusyon ay maaaring palamig sa paunang halaga ng lagkit nito. Samakatuwid, ang proseso ng thermal gel ng CE ay nababaligtad.

Ang pangunahing papel na ginagampanan ng CE sa mga produkto ng semento ay bilang isang viscosifier, plasticizer at ahente ng pagpapanatili ng tubig, kaya kung paano kontrolin ang lagkit at temperatura ng gel ay naging isang mahalagang kadahilanan sa mga produkto ng semento na karaniwang ginagamit ang paunang punto ng temperatura ng gel sa ibaba ng isang seksyon ng curve, kaya mas mababa ang temperatura, mas mataas ang lagkit, mas malinaw ang epekto ng pagpapanatili ng tubig ng viscosifier. Ang mga resulta ng pagsubok ng extrusion cement board production line ay nagpapakita rin na mas mababa ang temperatura ng materyal sa ilalim ng parehong nilalaman ng CE, mas mahusay ang viscosification at water retention effect. Dahil ang sistema ng semento ay isang lubhang kumplikadong pisikal at kemikal na sistema ng pag-aari, maraming mga kadahilanan ang nakakaapekto sa pagbabago ng temperatura at lagkit ng CE gel. At ang impluwensya ng iba't ibang trend at degree ng Taianin ay hindi pareho, kaya natagpuan din ng praktikal na aplikasyon na pagkatapos ng paghahalo ng sistema ng semento, ang aktwal na punto ng temperatura ng gel ng CE (iyon ay, ang pagbaba ng epekto ng pagpapanatili ng kola at tubig ay napakalinaw sa temperatura na ito. ) ay mas mababa kaysa sa temperatura ng gel na ipinahiwatig ng produkto, samakatuwid, sa pagpili ng mga produkto ng CE upang isaalang-alang ang mga kadahilanan na nagiging sanhi ng pagbaba ng temperatura ng gel. Ang mga sumusunod ay ang mga pangunahing salik na pinaniniwalaan naming nakakaapekto sa lagkit at temperatura ng gel ng solusyon sa CE sa mga produktong semento.

4.1 Impluwensiya ng pH value sa lagkit

Ang MC at HPMC ay non-ionic, kaya ang lagkit ng solusyon kaysa sa lagkit ng natural na ionic glue ay may mas malawak na hanay ng katatagan ng DH, ngunit kung ang halaga ng pH ay lumampas sa hanay ng 3 ~ 11, unti-unti nilang babawasan ang lagkit sa isang mas mataas na temperatura o nasa imbakan ng mahabang panahon, lalo na ang mataas na lagkit na solusyon. Ang lagkit ng solusyon sa produkto ng CE ay bumababa sa malakas na acid o malakas na solusyon ng base, na higit sa lahat ay dahil sa pag-aalis ng tubig ng CE na dulot ng base at acid. Samakatuwid, ang lagkit ng CE ay karaniwang bumababa sa isang tiyak na lawak sa alkaline na kapaligiran ng mga produktong semento.

4.2 Impluwensya ng rate ng pag-init at pagpapakilos sa proseso ng gel

Ang temperatura ng gel point ay maaapektuhan ng pinagsamang epekto ng heating rate at stirring shear rate. Ang mataas na bilis ng pagpapakilos at mabilis na pag-init ay karaniwang magpapataas ng temperatura ng gel nang malaki, na kanais-nais para sa mga produktong semento na nabuo sa pamamagitan ng mekanikal na paghahalo.

4.3 Impluwensiya ng konsentrasyon sa mainit na gel

Ang pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon ay kadalasang nagpapababa sa temperatura ng gel, at ang mga punto ng gel na may mababang lagkit CE ay mas mataas kaysa sa mataas na lagkit CE. Gaya ng DOW's METHOCEL A

Ang temperatura ng gel ay mababawasan ng 10 ℃ para sa bawat 2% na pagtaas sa konsentrasyon ng produkto. Ang 2% na pagtaas sa konsentrasyon ng mga produktong F-type ay magbabawas sa temperatura ng gel ng 4 ℃.

4.4 Impluwensiya ng mga additives sa thermal gelation

Sa larangan ng mga materyales sa gusali, maraming mga materyales ang mga hindi organikong asing-gamot, na magkakaroon ng malaking epekto sa temperatura ng gel ng solusyon ng CE. Depende sa kung ang additive ay kumikilos bilang coagulant o solubilizing agent, maaaring pataasin ng ilang additives ang thermal gel temperature ng CE, habang ang iba ay maaaring magpababa sa thermal gel temperature ng CE: halimbawa, solvent-enhancing ethanol, PEG-400(polyethylene glycol) , anediol, atbp., ay maaaring tumaas ang punto ng gel. Ang mga asin, gliserin, sorbitol at iba pang mga sangkap ay magbabawas sa punto ng gel, ang non-ionic na CE sa pangkalahatan ay hindi mauunahan dahil sa polyvalent na mga ion ng metal, ngunit kapag ang konsentrasyon ng electrolyte o iba pang mga natunaw na sangkap ay lumampas sa isang tiyak na limitasyon, ang mga produkto ng CE ay maaaring ma-asin sa solusyon, ito ay dahil sa kompetisyon ng mga electrolyte sa tubig, na nagreresulta sa pagbawas ng hydration ng CE, Ang nilalaman ng asin ng solusyon ng produkto ng CE ay karaniwang bahagyang mas mataas kaysa sa produktong Mc, at ang nilalaman ng asin ay bahagyang naiiba sa iba't ibang HPMC.

Maraming sangkap sa mga produktong semento ang magpapababa sa gel point ng CE, kaya dapat isaalang-alang ng pagpili ng mga additives na maaaring magdulot ito ng mga pagbabago sa gel point at lagkit ng CE.

5.Konklusyon

(1) cellulose eter ay natural na selulusa sa pamamagitan ng etherification reaksyon, ay may pangunahing istruktura unit ng dehydrated glucose, ayon sa uri at bilang ng mga substituent group sa kanyang kapalit na posisyon at may iba't ibang mga katangian. Ang non-ionic ether tulad ng MC at HPMC ay maaaring gamitin bilang viscosifier, water retention agent, air entrainment agent at iba pang malawakang ginagamit sa mga produktong materyales sa gusali.

(2) Ang CE ay may natatanging solubility, bumubuo ng solusyon sa isang tiyak na temperatura (tulad ng temperatura ng gel), at bumubuo ng solid na gel o solid na pinaghalong particle sa temperatura ng gel. Ang mga pangunahing pamamaraan ng paglusaw ay ang pamamaraan ng pagpapakalat ng dry mixing, paraan ng pagpapakalat ng mainit na tubig, atbp., Sa mga produktong semento na karaniwang ginagamit ay ang pamamaraan ng pagpapakalat ng dry mixing. Ang susi ay upang ikalat ang CE nang pantay-pantay bago ito matunaw, na bumubuo ng solusyon sa mababang temperatura.

(3) Ang konsentrasyon ng solusyon, temperatura, halaga ng pH, mga kemikal na katangian ng mga additives at rate ng pagpapakilos ay makakaapekto sa temperatura ng gel at lagkit ng solusyon ng CE, lalo na ang mga produktong semento ay mga inorganikong solusyon sa asin sa alkaline na kapaligiran, kadalasang binabawasan ang temperatura ng gel at lagkit ng solusyon ng CE , na nagdadala ng masamang epekto. Samakatuwid, ayon sa mga katangian ng CE, una, dapat itong gamitin sa isang mababang temperatura (sa ibaba ng temperatura ng gel), at pangalawa, ang impluwensya ng mga additives ay dapat isaalang-alang.