Tsement asosidagi mahsulotlarda tsellyuloza efiri

Tsellyuloza efiri tsement mahsulotlarida ishlatilishi mumkin bo'lgan ko'p maqsadli qo'shimchalarning bir turi. Ushbu maqolada tsement mahsulotlarida keng qo'llaniladigan metil tsellyuloza (MC) va gidroksipropil metil tsellyuloza (HPMC /) kimyoviy xossalari, aniq eritmaning usuli va printsipi va eritmaning asosiy xususiyatlari keltirilgan. Amaliy ishlab chiqarish tajribasi asosida tsement mahsulotlarida termal gel harorati va yopishqoqligining pasayishi muhokama qilindi.

Kalit so'zlar:tsellyuloza efiri; metil tsellyuloza;Gidroksipropil metil tsellyuloza; Issiq jel harorati; yopishqoqlik

1. Umumiy ko‘rinish

Tsellyuloza efiri (qisqacha Idoralar) tsellyulozadan bir yoki bir nechta efirlashtiruvchi moddalarning eterifikatsiya reaktsiyasi va quruq maydalash orqali hosil bo'ladi. Idoralar ionli va ion bo'lmagan turlarga bo'linishi mumkin, ular orasida noyob termal jel xususiyatlari va eruvchanligi, tuzga chidamliligi, issiqlikka chidamliligi va tegishli sirt faolligi tufayli ion bo'lmagan turdagi Idoralar. U suvni ushlab turuvchi vosita, suspenziya agenti, emulsifikator, plyonka hosil qiluvchi vosita, moylash, yopishtiruvchi va reologik yaxshilovchi sifatida ishlatilishi mumkin. Asosiy xorijiy iste'mol joylari lateks qoplamalar, qurilish materiallari, neft burg'ulash va boshqalar. Xorijiy mamlakatlar bilan taqqoslaganda, suvda eruvchan Idorani ishlab chiqarish va qo'llash hali ham boshlang'ich bosqichida. Odamlarning sog'lig'i va atrof-muhit haqidagi bilimlarini yaxshilash bilan. Fiziologiya uchun zararsiz va atrof-muhitni ifloslantirmaydigan suvda eriydigan Idoralar katta rivojlanishga ega bo'ladi.

Qurilish materiallari sohasida Idoralar odatda tanlangan metil tsellyuloza (MC) va gidroksipropil metil tsellyuloza (HPMC), bo'yoq, gips, ohak va tsement mahsulotlarini plastifikator, viskozifikator, suvni ushlab turuvchi vosita, havoni tortuvchi vosita va sekinlashtiruvchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin. Qurilish materiallari sanoatining ko'p qismi odatdagi haroratda qo'llaniladi, quruq aralash kukun va suvdan foydalanish shartlari kamroq eritish xususiyatlari va Idoralar ning issiq jel xususiyatlarini o'z ichiga oladi, lekin tsement mahsulotlarini mexanizatsiyalashgan ishlab chiqarishda va boshqa maxsus harorat sharoitlarida, bu xususiyatlar Idoralar to'liqroq rol o'ynaydi.

2. Idoralar kimyoviy xossalari

Idoralar tsellyulozani bir qator kimyoviy va fizik usullar bilan davolash orqali olinadi. Turli xil kimyoviy almashtirish tuzilishiga ko'ra, odatda quyidagilarga bo'linishi mumkin: MC, HPMC, gidroksietil tsellyuloza (HEC) va boshqalar: Har bir Idoralar tsellyulozaning asosiy tuzilishiga ega - suvsizlangan glyukoza. Idoralar ishlab chiqarish jarayonida tsellyuloza tolalari avval gidroksidi eritmada isitiladi va keyin eterlashtiruvchi moddalar bilan ishlanadi. Tolali reaktsiya mahsulotlari tozalanadi va ma'lum bir noziklikdagi bir xil kukun hosil qilish uchun maydalanadi.

MC ishlab chiqarish jarayonida faqat eterlashtiruvchi vosita sifatida metan xlorid ishlatiladi. Metan xloriddan foydalanishdan tashqari, HPMC ishlab chiqarish gidroksipropil o'rnini bosuvchi guruhlarni olish uchun propilen oksididan ham foydalanadi. Har xil Idoralar metil va gidroksipropil almashtirish tezligiga ega, bu Idoralar eritmasining organik muvofiqligi va termal jel haroratiga ta'sir qiladi.

Tsellyulozaning suvsizlangan glyukoza tuzilmaviy birliklaridagi almashtirish guruhlari soni massa ulushi yoki almashtirish guruhlarining o'rtacha soni bilan ifodalanishi mumkin (ya'ni, DS - almashtirish darajasi). O'rnini bosuvchi guruhlar soni Idoralar mahsulotlarining xususiyatlarini aniqlaydi. O'rtacha almashinish darajasining eterifikatsiya mahsulotining eruvchanligiga ta'siri quyidagicha:

(1) past o'rinbosar darajasida eriydi;

(2) suvda eriydigan bir oz yuqori darajadagi almashtirish;

(3) qutbli organik erituvchilarda erigan yuqori darajadagi almashtirish;

(4) Polar bo'lmagan organik erituvchilarda erigan yuqori darajadagi almashtirish.

3. Idoralar ning eritish usuli

Idoralar o'ziga xos eruvchanlik xususiyatiga ega, harorat ma'lum bir haroratga ko'tarilganda, u suvda erimaydi, ammo bu haroratdan past bo'lsa, uning eruvchanligi haroratning pasayishi bilan ortadi. Idoralar sovuq suvda (va ba'zi hollarda o'ziga xos organik erituvchilarda) shishish va hidratsiya jarayoni orqali eriydi. Idoralar eritmalarida ion tuzlarining erishida paydo bo'ladigan aniq eruvchanlik cheklovlari mavjud emas. Idoralar kontsentratsiyasi odatda ishlab chiqarish uskunasi tomonidan boshqarilishi mumkin bo'lgan yopishqoqlik bilan cheklangan, shuningdek, foydalanuvchi tomonidan talab qilinadigan yopishqoqlik va kimyoviy xilma-xillikka qarab o'zgaradi. Past viskoziteli Idoralar eritmasi konsentratsiyasi odatda 10% ~ 15% ni tashkil qiladi va yuqori viskoziteli Idoralar odatda 2% ~ 3% bilan chegaralanadi. Idoraning har xil turlari (masalan, chang yoki sirt bilan ishlangan kukun yoki granulalar) eritmaning qanday tayyorlanishiga ta'sir qilishi mumkin.

3.1 CE sirt ishlovsiz

Idoralar sovuq suvda eriydigan bo'lsa-da, to'planib qolmasligi uchun suvda to'liq tarqalishi kerak. Ba'zi hollarda sovuq suvda Idoralar kukunini tarqatish uchun yuqori tezlikda mikser yoki huni ishlatilishi mumkin. Biroq, agar tozalanmagan kukun to'g'ridan-to'g'ri sovuq suvga etarlicha aralashtirilmasdan qo'shilsa, katta bo'laklar paydo bo'ladi. Pishirishning asosiy sababi shundaki, Idoralar kukuni zarralari to'liq nam emas. Kukunning faqat bir qismi eritilganda, jel plyonkasi hosil bo'ladi, bu esa qolgan kukunning erishini davom ettirishga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun, eritmadan oldin, Idoralar zarralari iloji boricha to'liq tarqalishi kerak. Quyidagi ikkita dispersiya usuli odatda qo'llaniladi.

3.1.1 Quruq aralashmani dispersiyalash usuli

Ushbu usul ko'pincha tsement mahsulotlarida qo'llaniladi. Suv qo'shishdan oldin, boshqa kukunni Idoralar kukuni bilan teng ravishda aralashtiring, shunda Idoralar kukuni zarralari tarqaladi. Minimal aralashtirish nisbati: Boshqa kukun: Idoralar kukuni =(3 ~ 7): 1.

Ushbu usulda Idoralar dispersiyasi quruq holatda, Idoralar zarralarini bir-biri bilan tarqatish uchun vosita sifatida boshqa kukunni ishlatib, suv qo'shganda va keyingi eritmaga ta'sir qilishda Idoralar zarralarining o'zaro bog'lanishiga yo'l qo'ymaslik uchun yakunlanadi. Shuning uchun dispersiya uchun issiq suv kerak emas, lekin erish tezligi kukun zarralari va aralashtirish sharoitlariga bog'liq.

3.1.2 Issiq suv dispersiyasi usuli

(1) Kerakli suvning birinchi 1/5 ~ 1/3 qismini 90C ga qadar qizdiring, Idorani qo'shing va keyin barcha zarralar ho'l bo'lguncha aralashtiring, so'ngra sovuq yoki muzli suvdagi qolgan suv haroratini pasaytirish uchun qo'shiladi. eritma, Idoralar eritmasi haroratiga yetgandan so'ng, kukun hidratlana boshladi, yopishqoqlik oshdi.

(2) Bundan tashqari, siz barcha suvni qizdirishingiz mumkin, so'ngra hidratsiya tugaguncha sovutish paytida aralashtirish uchun Idoralar qo'shishingiz mumkin. Idoraning to'liq hidratsiyasi va viskozitenin shakllanishi uchun etarli darajada sovutish juda muhimdir. Ideal yopishqoqlik uchun MC eritmasi 0 ~ 5 ℃ gacha sovutilishi kerak, HPMC esa faqat 20 ~ 25 ℃ yoki undan pastroqqa sovutilishi kerak. To'liq hidratsiya etarli sovutishni talab qilganligi sababli, HPMC eritmalari odatda sovuq suvdan foydalanish mumkin bo'lmagan joylarda qo'llaniladi: ma'lumotlarga ko'ra, HPMC bir xil yopishqoqlikka erishish uchun past haroratlarda MC dan kamroq haroratni pasaytiradi. Shunisi e'tiborga loyiqki, issiq suv dispersiyasi usuli faqat Idoralar zarralarini yuqori haroratda teng ravishda tarqatadi, ammo bu vaqtda hech qanday eritma hosil bo'lmaydi. Muayyan yopishqoqlikka ega bo'lgan eritmani olish uchun uni yana sovutish kerak.

3.2 Yuzaki ishlov berilgan dispersli Idoralar kukuni

Ko'pgina hollarda, Idoralar sovuq suvda dispers va tez hidratsiya (qovushqoqlik hosil qiluvchi) xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. Sirt bilan ishlov berilgan Idoralar maxsus kimyoviy ishlov berishdan so'ng sovuq suvda vaqtincha erimaydi, bu Idoralar suvga qo'shilganda, u darhol aniq yopishqoqlikni hosil qilmasligini va nisbatan kichik kesish kuchi sharoitida tarqalishini ta'minlaydi. Hidratatsiya yoki yopishqoqlikni shakllantirishning "kechikish vaqti" sirtni tozalash darajasi, harorat, tizimning pH darajasi va Idoralar eritmasi konsentratsiyasining kombinatsiyasi natijasidir. Yuqori konsentratsiyalarda, haroratlarda va pH darajasida hidratsiyaning kechikishi odatda kamayadi. Biroq, umuman olganda, Idoralar konsentratsiyasi 5% ga (suvning massa nisbati) yetguncha hisobga olinmaydi.

Eng yaxshi natijalarga erishish va to'liq namlash uchun sirt bilan ishlov berilgan CE neytral sharoitda, pH 8,5 dan 9,0 gacha, maksimal yopishqoqlikka erishilgunga qadar (odatda 10-30 daqiqa) bir necha daqiqa davomida aralashtirilishi kerak. PH asosiy (pH 8,5 dan 9,0 gacha) o'zgargandan so'ng, ishlov berilgan sirt to'liq va tez eriydi va eritma pH 3 dan 11 gacha barqaror bo'lishi mumkin. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, yuqori konsentratsiyali atalaning pH qiymatini sozlash. quyish va quyish uchun yopishqoqlikning juda yuqori bo'lishiga olib keladi. PH qiymati atala kerakli konsentratsiyaga suyultirilgandan so'ng sozlanishi kerak.

Xulosa qilib aytganda, Idoraning erish jarayoni ikkita jarayonni o'z ichiga oladi: jismoniy dispersiya va kimyoviy eritma. Asosiysi, eritmadan oldin Idoralar zarralarini bir-biri bilan tarqatish, past haroratli eritma paytida yuqori yopishqoqlik tufayli aglomeratsiyani oldini olish, bu keyingi eritmaga ta'sir qiladi.

4. Idoralar eritmasining xossalari

Idoralar suvli eritmalarining har xil turlari o'ziga xos haroratlarda jelatlanadi. Jel butunlay qaytariladi va yana sovutilganda eritma hosil qiladi. Idoralar ning qaytariladigan termal jelatsiyasi noyobdir. Ko'pgina tsement mahsulotlarida Idoralar yopishqoqligi va mos keladigan suvni ushlab turish va moylash xususiyatlaridan asosiy foydalanish va yopishqoqlik va jel harorati to'g'ridan-to'g'ri bog'liq bo'lib, jel harorati ostida harorat qanchalik past bo'lsa, Idoralar yopishqoqligi shunchalik yuqori bo'ladi. mos keladigan suvni saqlash ko'rsatkichlari qanchalik yaxshi bo'ladi.

Jel hodisasining hozirgi tushuntirishi quyidagicha: erish jarayonida bu shunga o'xshash

Ipning polimer molekulalari suv molekulyar qatlami bilan bog'lanadi, natijada shish paydo bo'ladi. Suv molekulalari polimer molekulalarining uzun zanjirlarini tortib oladigan moylash moyi kabi ishlaydi, shuning uchun eritma quyish oson bo'lgan yopishqoq suyuqlik xususiyatlariga ega. Eritmaning harorati ko'tarilganda, tsellyuloza polimeri asta-sekin suvni yo'qotadi va eritmaning yopishqoqligi pasayadi. Jel nuqtasiga erishilganda, polimer to'liq suvsizlanadi, natijada polimerlar o'rtasidagi bog'lanish va jelning hosil bo'lishiga olib keladi: harorat jel nuqtasidan yuqori bo'lganligi sababli jelning mustahkamligi o'sishda davom etadi.

Eritma soviganida, jel teskari harakatlana boshlaydi va yopishqoqlik kamayadi. Nihoyat, sovutish eritmasining viskozitesi haroratning dastlabki ko'tarilish egri chizig'iga qaytadi va haroratning pasayishi bilan ortadi. Eritma dastlabki yopishqoqlik qiymatiga qadar sovutilishi mumkin. Shuning uchun Idoralar ning termal jel jarayoni teskari bo'ladi.

Tsement mahsulotlarida Idoralar ning asosiy roli viskozifikator, plastifikator va suvni ushlab turuvchi vositadir, shuning uchun yopishqoqlik va jel haroratini qanday nazorat qilish tsement mahsulotlarida muhim omilga aylandi, odatda egri chiziq ostidagi boshlang'ich jel harorati nuqtasini ishlatadi, shuning uchun harorat qanchalik past bo'lsa, viskozite qanchalik yuqori bo'lsa, viskozifikator suvni ushlab turish ta'siri shunchalik aniq bo'ladi. Ekstruziya tsement plitasi ishlab chiqarish liniyasining sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, materialning harorati Idoraning bir xil tarkibi ostida qanchalik past bo'lsa, viskozlanish va suvni ushlab turish effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Tsement tizimi o'ta murakkab jismoniy va kimyoviy xususiyat tizimi bo'lganligi sababli, Idoralar jeli harorati va yopishqoqligi o'zgarishiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud. Va turli xil Taianin tendentsiyalari va darajalarining ta'siri bir xil emas, shuning uchun amaliy qo'llash, shuningdek, tsement tizimini aralashtirishdan so'ng, Idoralar ning haqiqiy jel harorati nuqtasi (ya'ni, bu haroratda elim va suvni ushlab turish ta'sirining pasayishi juda aniq. ) mahsulot tomonidan ko'rsatilgan jel haroratidan pastroqdir, shuning uchun Idoralar mahsulotini tanlashda jel haroratining pasayishiga olib keladigan omillarni hisobga olish kerak. Tsement mahsulotlarida Idoralar eritmasining yopishqoqligi va jel haroratiga ta'sir qiladigan asosiy omillar quyidagilardir.

4.1 pH qiymatining yopishqoqlikka ta'siri

MC va HPMC ion bo'lmagan, shuning uchun eritmaning yopishqoqligi tabiiy ionli elimning yopishqoqligiga qaraganda kengroq DH barqarorligiga ega, ammo agar pH qiymati 3 ~ 11 oralig'idan oshsa, ular asta-sekin viskoziteni kamaytiradi. yuqori haroratda yoki uzoq vaqt davomida saqlashda, ayniqsa yuqori viskoziteli eritma. Idoralar mahsuloti eritmasining yopishqoqligi kuchli kislota yoki kuchli asos eritmasida pasayadi, bu asosan asos va kislotadan kelib chiqqan Idoralar suvsizlanishiga bog'liq. Shuning uchun, CE ning viskozitesi odatda tsement mahsulotlarining gidroksidi muhitida ma'lum darajada kamayadi.

4.2 Jel jarayoniga qizdirish tezligi va aralashtirishning ta'siri

Jel nuqtasi harorati isitish tezligi va aralashtirish kesish tezligining birgalikdagi ta'siridan ta'sirlanadi. Yuqori tezlikda aralashtirish va tez isitish, odatda, jel haroratini sezilarli darajada oshiradi, bu mexanik aralashtirish natijasida hosil bo'lgan tsement mahsulotlari uchun qulaydir.

4.3 Konsentratsiyaning issiq jelga ta'siri

Eritma konsentratsiyasini oshirish odatda jel haroratini pasaytiradi va past viskoziteli Idoralar jel nuqtalari yuqori viskoziteli Idoralar darajasidan yuqori. Masalan, DOW ning METHOCEL A

Jel harorati mahsulot konsentratsiyasining har 2% ortishi uchun 10 ℃ ga kamayadi. F tipidagi mahsulotlar konsentratsiyasining 2% ga oshishi jel haroratini 4 ℃ ga kamaytiradi.

4.4 Qo'shimchalarning termal gellanishga ta'siri

Qurilish materiallari sohasida ko'plab materiallar noorganik tuzlar bo'lib, ular Idoralar eritmasining jel haroratiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Qo'shimchaning koagulyant yoki erituvchi vosita sifatida harakat qilishiga qarab, ba'zi qo'shimchalar Idoralar termal gel haroratini oshirishi mumkin, boshqalari esa Idoralar termal gel haroratini pasaytirishi mumkin: masalan, erituvchini kuchaytiruvchi etanol, PEG-400 (polietilen glikol) , anediol va boshqalar jel nuqtasini oshirishi mumkin. Tuzlar, glitserin, sorbitol va boshqa moddalar gel nuqtasini pasaytiradi, ion bo'lmagan Idoralar odatda polivalent metall ionlari tufayli cho'kmaydi, ammo elektrolitlar kontsentratsiyasi yoki boshqa erigan moddalar ma'lum bir chegaradan oshib ketganda, Idoralar standartidagi mahsulotlar tuzlangan bo'lishi mumkin. eritma, bu elektrolitlarning suvga raqobati bilan bog'liq bo'lib, Idoralar gidratatsiyasining pasayishiga olib keladi, Idoralar mahsuloti eritmasidagi tuz miqdori odatda Mc mahsulotiga qaraganda bir oz yuqoriroq va tuz tarkibi biroz farq qiladi. turli HPMC da.

Tsement mahsulotlaridagi ko'plab ingredientlar jel nuqtasini Idoralar darajasining pasayishiga olib keladi, shuning uchun qo'shimchalarni tanlashda bu jel nuqtasi va Idoralar yopishqoqligi o'zgarishiga olib kelishi mumkinligini hisobga olish kerak.

5. Xulosa

(1) tsellyuloza efiri eterifikatsiya reaktsiyasi orqali tabiiy tsellyuloza bo'lib, uning o'rnini bosuvchi guruhlarning turi va soniga ko'ra, suvsizlangan glyukozaning asosiy tarkibiy birligiga ega va turli xil xususiyatlarga ega. MC va HPMC kabi ion bo'lmagan efir viskozifikator, suvni ushlab turuvchi vosita, havo yutuvchi vosita va qurilish materiallari mahsulotlarida keng qo'llaniladigan boshqa moddalar sifatida ishlatilishi mumkin.

(2) Idoralar ma'lum bir haroratda (jel harorati kabi) eritma hosil qiluvchi va jel haroratida qattiq jel yoki qattiq zarracha aralashmasini hosil qiluvchi noyob eruvchanlikka ega. Asosiy eritish usullari quruq aralashtirish dispersiyasi usuli, issiq suv dispersiyasi usuli va boshqalar bo'lib, tsement mahsulotlarida quruq aralashtirish dispersiyasi usuli keng tarqalgan. Asosiysi, Idorani eritishdan oldin uni teng ravishda tarqatish, past haroratlarda eritma hosil qilish.

(3) Eritma kontsentratsiyasi, harorat, pH qiymati, qo'shimchalarning kimyoviy xossalari va aralashtirish tezligi Idoralar eritmasining jel harorati va yopishqoqligiga ta'sir qiladi, ayniqsa tsement mahsulotlari gidroksidi muhitda noorganik tuz eritmalari bo'lib, odatda Idoralar eritmasining jel harorati va viskozitesini pasaytiradi. , salbiy oqibatlarga olib keladi. Shuning uchun, Idoralar xususiyatlariga ko'ra, birinchi navbatda, uni past haroratda (jel haroratidan past) ishlatish kerak, ikkinchidan, qo'shimchalarning ta'sirini hisobga olish kerak.