Синтез һәм суда эри торган целлюлоза эфир суперпластикаторы

Моннан тыш, мамык целлюлозасы полимеризациянең Ling-off дәрәҗәсен күтәрергә әзерләнгән һәм натрий гидроксиды, 1,4 монобутилсульфонолат (1,4, бутанесултон) белән реакцияләнгән. яхшы суда эрүчәнлеге булган сульфобутилатланган целлюлоза эфиры алынган. Реакция температурасының, реакция вакытының һәм чималның бутил сульфонат целлюлоза эфирына тәэсире өйрәнелде. Оптималь реакция шартлары алынды, һәм продукт структурасы FTIR белән характерланды. SBC-ның цемент пастасы һәм миномет үзлекләренә тәэсирен өйрәнеп, продуктның нафталин серияле су киметү агентына охшаш су киметү эффекты барлыгы ачыкланды, һәм сыеклыкны саклау нафталин сериясенә караганда яхшырак.су киметүче агент. Төрле характерлы ябышлык һәм күкерт эчтәлеге булган СБК цемент пастасы өчен милекне саклап калу дәрәҗәсенә ия. Шуңа күрә, СБК су киметүче агентка әйләнер, югары эффектив су киметүче агент, хәтта югары эффективлык су киметүче агент булыр. Аның үзенчәлекләре, нигездә, молекуляр төзелеше белән билгеләнә.

Төп сүзләр:целлюлоза; Полимеризациянең тигезлек дәрәҗәсе; Бутил сульфонат целлюлоза эфиры; Су киметүче агент

Performanceгары җитештерүчән бетонны эшкәртү һәм куллану бетон су киметүче агентны тикшерү һәм эшкәртү белән тыгыз бәйләнгән. Су киметүче агент күренеше аркасында бетон югары эшчәнлекне, яхшы ныклыкны һәм хәтта югары көчне тәэмин итә ала. Хәзерге вакытта, нигездә, киң кулланыла торган югары эффектив су киметүче агентлар бар: нафталин серияле су киметүче агент (SNF), сульфонлы амин резинасы су киметүче агент (SMF), аминокульфон сериясен киметүче агент (ASP), үзгәртелгән лигносульфонат агымдагы тикшеренүләрдә активрак булган су киметүче агент (ML), һәм поликарбоксил кислотасы сериясен киметүче агент (PC). Поликарбоксил кислотасы суперпластикизаторның вак вакыт югалту, аз доза һәм бетонның югары сыеклыгы өстенлекләре бар. Ләкин, югары бәя аркасында, Кытайда популярлашу кыен. Шуңа күрә, нафталин суперпластикаторы Кытайда төп кулланма булып кала. Конденсатор суын киметүче агентларның күбесе формальдегидны һәм башка чагыштырмача молекуляр авырлыктагы башка үзгәрүчән матдәләрне кулланалар, бу синтезда әйләнә-тирә мохиткә зыян китерергә мөмкин.

Өйдә һәм чит илдә бетон кушылмалар эшкәртү химик чимал җитмәү, бәяләр күтәрелү һәм башка проблемалар белән очраша. Яңа югары җитештерүчән бетон кушылмаларын үстерү өчен чимал буларак арзан һәм мул табигый яңартыла торган ресурсларны ничек кулланырга, конкрет кушылмаларны тикшерүнең мөһим темасына әйләнәчәк. Крахмал һәм целлюлоза - бу ресурсларның төп вәкилләре. Чималның киң чыганагы булганга, яңартыла торган, кайбер реагентлар белән реакцияләү җиңел булганлыктан, аларның туемнары төрле өлкәләрдә киң кулланыла. Хәзерге вакытта су киметүче агент буларак сульфонлы крахмалны тикшерү бераз алга китте. Соңгы елларда суда эри торган целлюлоза туемнары буенча тикшеренүләр кешеләрнең игътибарын җәлеп итте. Лю Вейзе һ.б. төрле чагыштырмача молекуляр авырлык һәм алмаштыру дәрәҗәсе белән целлюлоза сульфатын синтезлау өчен чимал буларак мамык йон җепселен кулланган. Аның алмаштыру дәрәҗәсе билгеле бер диапазонда булганда, ул цемент эретүчәнлеген һәм цемент консолидацияләү органының көчен яхшырта ала. Патент әйтүенчә, көчле гидрофилик төркемнәрне кертү өчен химик реакция ярдәмендә кайбер полисахарид туемнары цементта суда эри торган полисахарид туемнары яхшы дисперсия белән алынырга мөмкин, мәсәлән, натрий карбоксиметил целлюлозасы, карбоксиметил гидроксиетил целлюлозасы, карбоксиметил сульфонат целлюлозасы һ.б. Ләкин, Кнаус һ.б. CMHEC бетон су киметүче агент буларак куллану өчен яраксыз булып күренде. Сульфон кислотасы төркеме CMC һәм CMHEC молекулаларына кертелгәч, һәм аның чагыштырмача молекуляр авырлыгы 1,0 × 105 ~ 1,5 × 105 г / мол булганда, ул бетон су киметүче агент функциясенә ия булырга мөмкин. Кайбер суда эри торган целлюлоза туемнары су киметүче агент буларак куллану өчен яраклымы, һәм суда эри торган целлюлоза туемнары күп, шуңа күрә синтез турында тирән һәм системалы тикшеренүләр үткәрергә кирәк. яңа целлюлоза туемнарын куллану.

Бу кәгазьдә мамык целлюлоза балансланган полимеризация дәрәҗәсе целлюлозасын әзерләү өчен кулланылган, аннары натрий гидроксиды эшкәртү аша тиешле реакция температурасын, реакция вакытын һәм 1,4 монобутил сульфонолактон реакциясен, целлюлозага сульфон кислотасы төркемен кертү өчен кулланылган. молекулалар, суда эри торган бутил сульфон кислотасы целлюлоза эфиры (SBC) структур анализы һәм куллану эксперименты. Аны су киметүче агент буларак куллану мөмкинлеге каралды.

1. Эксперимент

1.1 Чимал һәм кораллар

Абсорбент мамык; Натрий гидроксиды (аналитик саф); Гидрохлор кислотасы (36% ~ 37% су эремәсе, аналитик яктан саф); Изопропил спирты (аналитик яктан саф); 1,4 монобутил сульфонолактон (сәнәгать дәрәҗәсе, яхшы химия заводы белән тәэмин ителә); 32.5R гади Портланд цементы (Далиан Онода цемент заводы); Нафталин сериясе суперпластикатор (SNF, Далиан Сикка).

Спектр One-B Фурье Трансформация инфракызыл спектрометр, Перкин Элмер җитештергән.

Термо Джарелл Эш Ко җитештергән IRIS өстенлеге индуктив рәвештә плазма чыгару спектрометры (IcP-AEs).

ZETAPLUS потенциаль анализатор (Брукхавен инструменты, АКШ) SBC белән кушылган цемент эретү потенциалын үлчәү өчен кулланылды.

1.2 СБКны әзерләү ысулы

Беренчедән, балансланган полимеризация дәрәҗәсе целлюлозасы әдәбиятта сурәтләнгән ысуллар буенча әзерләнде. Билгеле күләмдә мамык целлюлозасы үлчәп, өч яклы савытка кушылды. Азотны саклаганда, 6% концентрациясе булган эретелгән гидрохлор кислотасы кушылды, һәм катнашма көчле итеп кушылды. Аннары ул өч авызлы савытта изопропил спирты белән туктатылды, 30% натрий гидроксидлы су эремәсе белән билгеле бер вакытка эшкәртелде, билгеле күләмдә 1,4 монобутил сульфонолактон үлчәде һәм өч авызлы фласска ташланды, кайнатылды. шул ук вакытта, даими температура су мунчасы температурасын тотрыклы тотты. Билгеле бер вакыт реакциядән соң продукт бүлмә температурасына кадәр суытылды, изопропил спирты белән сугарылды, насос һәм фильтрланды, һәм чимал алынды. Метанол су эремәсе белән берничә тапкыр чайкаганнан соң, насос һәм фильтрланганнан соң, продукт куллану өчен вакуум 60 at киптерелде.

1.3 SBC җитештерүчәнлеген үлчәү

SBC продукты 0,1 мол / L NaNO3 су эремәсендә эретелде, һәм үрнәкнең һәр эретү ноктасының ябышлыгы Устнер вискометры белән үлчәнде, аның характерлы ябышлыгын исәпләү. Продукциянең күкерт эчтәлеге ICP - AES коралы белән билгеләнде. SBC үрнәкләре ацетон белән чыгарылды, вакуум киптерелде, аннары якынча 5 мг үрнәк җиргә салынды һәм үрнәк әзерләү өчен КБр белән бергә бастырылды. Инфракызыл спектр тесты SBC һәм целлюлоза үрнәкләрендә үткәрелде. Cемент асылмасы 400 цементлы су һәм цемент массасының 1% күләмендә су киметүче агент белән әзерләнгән. Аның потенциалы 3 минут эчендә сынады.

Cемент сазлы сыеклык һәм цемент миномет суын киметү темплары GB / T 8077-2000 "Бетон кушылуның бердәмлеген сынау ысулы" буенча үлчәнәләр, mw / me = 0.35. Cемент пастасын билгеләү вакыты сынау GB / T 1346-2001 "Су куллану өчен сынау ысулы, цемент стандарт эзлеклелегенең вакытын һәм тотрыклылыгын билгеләү" нигезендә үткәрелә. GB / T 17671-1999 буенча цемент минометын кысу көче "цемент минометын сынау методы (IS0 ысулы)" билгеләү ысулы.

2. Нәтиҗә һәм фикер алышу

2.1 SBC анализы

Чимал целлюлозасы һәм SBC продуктының инфракызыл спектры. S - C һәм S - H үзләштерү чокы бик зәгыйфь булганга, аны ачыклау өчен яраксыз, ә s = o көчле үзләштерү дәрәҗәсенә ия. Шуңа күрә молекуляр структурада сульфон кислотасы төркеменең булуын S = O чокының булуын билгеләү белән билгеләргә мөмкин. Чимал целлюлозасы һәм SBC продуктының инфракызыл спектры буенча, целлюлоза спектрында, 3350 см-1 дулкын номеры янында көчле үзләштерү ноктасы бар, ул целлюлозада гидроксил сузылган тибрәнү чокы дип классификацияләнә. 2 900 см-1 дулкын саны янындагы көчлерәк үзләштерү метилен (CH2 1) тибрәнү чокы. 1060, 1170, 1120 һәм 1010 см-1 булган полосалар сериясе гидроксил группасының сузылган тибрәнү үзләштерү биеклеген һәм эфир бәйләнешенең бөкләнгән тибрәнү үзләштерү биеклеген чагылдыра (C - o - C). 1650 см-1 тирәсендәге дулкын саны гидроксил группасы һәм ирекле су формалашкан водород бәйләнешенең иң югары ноктасын чагылдыра. 1440 ~ 1340 см-1 төркеме целлюлозаның кристалл структурасын күрсәтә. SBC IR спектрында 1440 ~ 1340 см-1 төркеменең интенсивлыгы зәгыйфьләнә. 1650 см-1 янындагы сеңдерү чокының көче артты, бу водород бәйләнешләрен формалаштыру сәләтенең көчәюен күрсәтә. Көчле үзләштерү биеклеге 1180,628 см-1 тәшкил итте, алар целлюлозаның инфракызыл спектроскопиясендә чагылмады. Беренчесе s = o бәйләнешенең характеристик үзләштерү чокы, соңгысы s = o бәйләнешенең характеристик үзләштерү чокы иде. Aboveгарыдагы анализ буенча, эфир реакциясеннән соң целлюлозаның молекуляр чылбырында сульфон кислотасы төркеме бар.

2.2 Реакция шартларының SBC эшенә йогынтысы

Реакция шартлары һәм СБК үзлекләре арасындагы бәйләнештән күренеп тора, температура, реакция вакыты һәм материаль катнашу синтезланган продуктларның үзлекләренә тәэсир итә. SBC продуктларының эрүчәнлеге 1г продукт өчен бүлмә температурасында 100мл деонизацияләнгән суда тулысынча эрү өчен кирәк булган вакыт озынлыгы белән билгеләнә; Минометның су киметү ставкасында, SBC эчтәлеге цемент массасының 1,0% тәшкил итә. Моннан тыш, целлюлоза, нигездә, ангидроглукоза берәмлегеннән (АГУ) торганлыктан, реактив катнашу исәпләнгәндә целлюлоза күләме AGU булып исәпләнә. SBCl ~ SBC5 белән чагыштырганда, SBC6 эчке ябышлыгы түбән һәм күкерт күләме зуррак, һәм минометның су киметү дәрәҗәсе 11,2%. СБКның характерлы ябышлыгы аның чагыштырмача молекуляр массасын чагылдыра ала. Characterгары характерлы ябышлык аның чагыштырмача молекуляр массасының зур булуын күрсәтә. Ләкин, бу вакытта, бер үк концентрацияле су эремәсенең ябышлыгы котылгысыз артачак, һәм макромолекулаларның ирекле хәрәкәте чикләнәчәк, бу аның цемент кисәкчәләре өслегендә adsorbsiyaга ярдәм итми, шулай итеп су уйнавына тәэсир итә. SBC дисперсия күрсәткечләрен киметү. СБКның күкерт күләме югары, бутил сульфонатны алыштыру дәрәҗәсенең югары булуын күрсәтә, SBC молекуляр чылбыры күбрәк корылма санын йөртә, һәм цемент кисәкчәләренең өслек эффекты көчле, шуңа күрә аның цемент кисәкчәләренең таралуы да көчле.

Cellеллюлозаны эфирлаштыруда, эфирлаштыру дәрәҗәсен һәм продуктның сыйфатын яхшырту өчен, гадәттә күп эшкәртү эфирлаштыру ысулы кулланыла. SBC7 һәм SBC8 - 1 һәм 2 тапкыр эшкәртү эфиризациясе белән алынган продуктлар. Билгеле, аларның характерлы ябышлыгы түбән һәм күкерт күләме югары, соңгы суда эрүчәнлеге яхшы, цемент минометының су киметү дәрәҗәсе тиешенчә 14,8% һәм 16,5% ка җитә ала. Шуңа күрә, түбәндәге тестларда, SBC6, SBC7 һәм SBC8 цемент пастасында һәм минометта куллану эффектларын тикшерү өчен тикшеренү объекты буларак кулланыла.

2.3 СМКның цемент үзлекләренә йогынтысы

2.3.1 Sемент пастасының сыеклыгына СБКның йогынтысы

Cемент пастасының сыеклыгына су киметүче агентның тәэсире. SNF - нафталин сериясе суперпластикаторы. Аны су киметүче агентның цемент пастасы сыеклыгына тәэсир итү сызыгыннан күреп була, SBC8 эчтәлеге 1,0% тан ким булмаганда, цемент пастасының сыеклыгы әкренләп эчтәлек арту белән арта, һәм эффект SNFныкына охшаган. Эчтәлек 1,0% тан артканда, эремчекнең сыеклыгы үсеше әкренләп акрыная, һәм сызык платформа өлкәсенә керә. SBC8-ның туенган эчтәлеге якынча 1,0% дип санарга мөмкин. SBC6 һәм SBC7 шулай ук ​​SBC8 белән охшаш тенденциягә ия булдылар, ләкин аларның туену күләме SBC8 белән чагыштырганда зуррак иде, һәм чиста эре сыеклыкның яхшырту дәрәҗәсе SBC8 кебек югары түгел иде. Ләкин, SNF-ның туенган эчтәлеге якынча 0,7% ~ 0,8%. SNF эчтәлеге артуны дәвам иткәндә, сазлыкның сыеклыгы да арта бара, ләкин кан боҗрасы буенча, бу вакытта арту өлешчә канлы су цемент эремчәләре белән аерылу аркасында килеп чыга. Ахырда, СБКның туенган эчтәлеге SNFныкыннан югарырак булса да, СБК эчтәлеге аның туенган эчтәлегеннән күпкә артканда әле ачык кан китү күренеше юк. Шуңа күрә, алдан ук хөкем ителергә мөмкин, SBC су киметү эффектына ия, шулай ук ​​SNFдан аерылып торган су саклауга ия. Бу эшне алга таба да өйрәнергә кирәк.

Бу цемент пастасының сыеклыгы 1,0% су киметүче агент эчтәлеге һәм вакыт арасындагы бәйләнеш сызыгыннан күренеп тора, SBC белән кушылган цемент пастасының сыеклык югалуы 120 минут эчендә бик кечкенә, аеруча SBC6, аның башлангыч сыеклыгы 200 мм тирәсе. , һәм сыеклыкның югалуы 20% тан ким түгел. Сыеклык сыеклыгын югалту SNF> SBC8> SBC7> SBC6 тәртибендә иде. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, нафталин суперпластикаторы цемент кисәкчәләре өслегендә яссылыкның репулсив көче белән үзләштерелә. Гидратлашу барышы белән, калдыклы су киметүче агент молекулалары кими, шулай итеп цемент кисәкчәләре өслегендә adsorbed су киметүче агент молекулалары да әкренләп кими. Кисәкчәләр арасындагы репрессия зәгыйфьләнә, һәм цемент кисәкчәләре физик конденсация ясыйлар, бу чиста эремчекнең сыеклыгының кимүен күрсәтә. Шуңа күрә, нафталин суперпластикаторы белән кушылган цемент сазлыгының агым югалуы зуррак. Ләкин, күпчелек нафталин сериясендә су киметүче агентлар бу җитешсезлекне яхшырту өчен дөрес кушылган. Шулай итеп, ликвидлылыкны саклау ягыннан SBC SNFдан өстен.

2.3.2 Потенциалның йогынтысы һәм цемент пастасы вакытын билгеләү

Cемент катнашмасына су киметүче агент кушылганнан соң, цемент кисәкчәләре су киметүче агент молекулаларын сеңдерделәр, шуңа күрә цемент кисәкчәләренең потенциаль электр характеристикалары уңайдан тискәрегә үзгәрергә мөмкин, һәм абсолют кыйммәт ачык күренә. SNF белән кушылган цементның кисәкчәләр потенциалының абсолют кыйммәте SBCныкыннан югарырак. Шул ук вакытта, SBC белән кушылган цемент пастасының урнаштыру вакыты буш үрнәк белән чагыштырганда төрле дәрәҗәләргә озайтылды, һәм көйләү вакыты SBC6> SBC7> SBC8 тәртибендә иде. Күрергә була, SBC характеристик ябышлыгы кимү һәм күкерт күләменең артуы белән, цемент пастасын кую вакыты әкренләп кыскартыла. Чөнки SBC полиполисахарид туемнарына карый, һәм молекуляр чылбырда гидроксил төркемнәре күбрәк, алар Портланд цементының гидратлашу реакциясенә төрле дәрәҗәдә тоткарлык тәэсиренә ия. Саклаучы агент механизмының якынча дүрт төре бар, һәм СБКны саклау механизмы якынча түбәндәгечә: цемент гидратлашуның эшкәртүле шартларында, гидроксил группасы һәм ирекле Ca2 + тотрыксыз комплекс формалаштыралар, шулай итеп Ca2 10 сыеклык фазасында концентрацияләнәләр. кими, ләкин шулай ук ​​цемент кисәкчәләре һәм гидратлаштыру продуктлары өслегендә водород бәйләнешен формалаштыру өчен, һәм водород бәйләнеше аша башка гидроксил төркемнәре һәм су молекулалары, шулай итеп цемент кисәкчәләре өслеге катламы барлыкка килергә мөмкин. тотрыклы эрелгән су пленкасы. Шулай итеп, цементның гидратлашу процессы тыела. Ләкин, төрле күкерт эчтәлеге булган СБК чылбырындагы гидроксил төркемнәре саны бөтенләй башка, шуңа күрә аларның цемент гидратлаштыру процессына йогынтысы төрле булырга тиеш.

2.3.3 Минометр суын киметү дәрәҗәсе һәм көч сынавы

Миномет җитештерү бетонның эшләвен күпмедер дәрәҗәдә чагылдыра алганлыктан, бу кәгазь, нигездә, СБК белән кушылган минометның эшләвен өйрәнә. Минометның су куллануы минометның су киметү темпын сынау стандарты буенча көйләнде, миномет үрнәген киңәйтү (180 ± 5) ммга җитте, һәм 40 мм × 40 млТл × 160 тегермән үрнәкләре компрессив сынау өчен әзерләнде. һәр чорның көче. Су киметүче агентсыз буш үрнәкләр белән чагыштырганда, һәр яшьтә су киметүче агент белән миномет үрнәкләренең көче төрле дәрәҗәләрдә яхшырды. 1,0% SNF белән үрелгән үрнәкләрнең кысу көче 3, 7 һәм 28 көн эчендә тиешенчә 46%, 35% һәм 20% ка артты. SBC6, SBC7 һәм SBC8 минометның кысу көченә тәэсире бер үк түгел. SBC6 белән кушылган минометның көче һәр яшьтә аз арта, һәм минометның көче 3 d, 7 d һәм 28d 15%, 3% һәм 2% арта. SBC8 белән кушылган минометның кысу көче бик артты, һәм 3, 7 һәм 28 көн эчендә аның көче 61%, 45% һәм 18% ка артты, бу SBC8нең цемент минометында су киметү һәм ныгыту эффектын күрсәтә.

2.3.4 SBC молекуляр төзелеш үзлекләренең йогынтысы

SBC-ның цемент пастасына һәм минометка тәэсиренә югарыдагы анализ белән берлектә, характеристик ябышлык кебек СБКның молекуляр структурасын табу (аның чагыштырмача молекуляр авырлыгы, гомуми характеристик ябышлыгы югары, чагыштырмача) табу кыен түгел. молекуляр авырлык югары), күкерт эчтәлеге (көчле гидрофилик төркемнәрнең молекуляр чылбырны алыштыру дәрәҗәсе белән бәйле, күкертнең югары күләме алмаштыру дәрәҗәсе, һәм киресенчә) SBC куллану күрсәткечләрен билгели. SBC8 эчтәлеге түбән эчке ябышлык һәм күкерт күләме түбән булганда, цемент кисәкчәләренә көчле дисперсия сәләте булырга мөмкин, һәм туендыру эчтәлеге дә түбән, якынча 1,0%. Cемент пастасын урнаштыру вакытын озайту чагыштырмача кыска. Бер үк сыеклык белән минометның кысу көче һәр яшьтә ачык күренә. Ләкин, югары эчке ябышлыгы һәм аз күкерт эчтәлеге булган SBC6, эчтәлеге аз булганда кечерәк сыеклыкка ия. Ләкин, аның эчтәлеге якынча 1,5% ка артканда, цемент кисәкчәләренә дисперсия сәләте дә сизелерлек. Шулай да, саф пычракны урнаштыру вакыты озаграк озайтыла, бу әкрен көйләү үзенчәлекләрен күрсәтә. Төрле яшьтәге миномет компрессив көчен яхшырту чикләнгән. Гомумән алганда, SBC миномет сыеклыгын саклауда SNF-тан яхшырак.

3. Йомгаклау

1. Баланслы полимерлаштыру дәрәҗәсе булган целлюлоза целлюлозадан әзерләнде, ул NaOH эшкәртүдән соң 1,4 монобутил сульфонолактон белән эфирланды, аннары суда эри торган бутил сульфонолактон әзерләнде. Продукциянең оптималь реакция шартлары түбәндәгечә: рәт (Na0H); (АГУ) тарафыннан; n (BS) -2.5: 1,0: 1,7, реакция вакыты 4,5 сәгать, реакция температурасы 75 was иде. Кабат эшкәртү һәм эфирлаштыру характерлы ябышлыкны киметергә һәм продуктның күкерт күләмен арттырырга мөмкин.

2. Тиешле характерлы ябышлык һәм күкерт эчтәлеге булган СБК цемент эремчесенең сыеклыгын сизелерлек яхшырта һәм сыеклык югалтуын яхшырта ала. Минометның су киметү темплары 16,5% ка җиткәч, һәр яшьтә миномет үрнәгенең кысу көче ачык күренә.

3. СБКны су киметүче агент буларак куллану билгеле бер артта калу дәрәҗәсен күрсәтә. Тиешле характерлы ябышлык шартларында күкерт күләмен арттырып, тоткарлык дәрәҗәсен киметеп, югары эффективлыклы су киметүче агент алырга мөмкин. Бетон кушылмаларның тиешле милли стандартларына таянып, SBC практик куллану кыйммәте булган су киметүче агентка әйләнер, су киметүче агентны саклап калыр, су эффективлыгын киметүче агентны, хәтта су эффективлыгын киметүче агентны саклар.