Cellulose ether ni awọn ọja orisun simenti

Cellulose ether jẹ iru aropọ multipurpose eyiti o le ṣee lo ninu awọn ọja simenti. Iwe yii ṣafihan awọn ohun-ini kemikali ti methyl cellulose (MC) ati hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC /) ti a lo nigbagbogbo ninu awọn ọja simenti, ọna ati ilana ti ojutu apapọ ati awọn abuda akọkọ ti ojutu. Idinku ti iwọn otutu jeli gbona ati iki ni awọn ọja simenti ni a jiroro da lori iriri iṣelọpọ iṣe.

Awọn ọrọ pataki:ether cellulose; Methyl cellulose;Hydroxypropyl methyl cellulose; gbona jeli iwọn otutu; iki

1. Akopọ

Cellulose ether (CE fun kukuru) jẹ ti cellulose nipasẹ ifaseyin etherification ti ọkan tabi pupọ awọn aṣoju etherifying ati lilọ gbigbẹ. A le pin CE si awọn oriṣi ionic ati ti kii-ionic, laarin eyiti iru iru CE ti kii-ionic nitori awọn abuda jeli gbona alailẹgbẹ rẹ ati solubility, resistance iyọ, resistance ooru, ati pe o ni iṣẹ ṣiṣe dada ti o yẹ. O le ṣee lo bi oluranlowo idaduro omi, oluranlowo idaduro, emulsifier, oluranlowo fiimu, lubricant, alemora ati imudara rheological. Awọn agbegbe agbara ajeji akọkọ jẹ awọn ohun elo latex, awọn ohun elo ile, liluho epo ati bẹbẹ lọ. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn orilẹ-ede ajeji, iṣelọpọ ati ohun elo CE ti omi-tiotuka tun wa ni ibẹrẹ rẹ. Pẹlu ilọsiwaju ti ilera eniyan ati imọ ayika. CE ti omi-tiotuka, eyiti ko lewu si ẹkọ-ara ati ti ko ba agbegbe jẹ, yoo ni idagbasoke nla.

Ni aaye ti awọn ohun elo ile ti a ti yan nigbagbogbo CE jẹ methyl cellulose (MC) ati hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), le ṣee lo bi kikun, pilasita, amọ ati awọn ọja simenti plasticizer, viscosifier, oluranlowo idaduro omi, oluranlowo afẹfẹ afẹfẹ ati oluranlowo idaduro. Pupọ julọ ti ile-iṣẹ ohun elo ile ni a lo ni iwọn otutu deede, lilo awọn ipo jẹ iyẹfun apopọ gbigbẹ ati omi, kere si awọn abuda itusilẹ ati awọn abuda jeli gbona ti CE, ṣugbọn ni iṣelọpọ mechanized ti awọn ọja simenti ati awọn ipo iwọn otutu pataki miiran, awọn abuda wọnyi ti CE yoo ṣe ipa ni kikun diẹ sii.

2. Awọn ohun-ini kemikali ti CE

CE ti wa ni gba nipa atọju cellulose nipasẹ kan lẹsẹsẹ ti kemikali ati ti ara ọna. Ni ibamu si awọn ti o yatọ kemikali fidipo be, maa le ti wa ni pin si: MC, HPMC, hydroxyethyl cellulose (HEC), ati be be : Kọọkan CE ni o ni awọn ipilẹ be ti cellulose - dehydrated glukosi. Ninu ilana ti iṣelọpọ CE, awọn okun cellulose ti wa ni kikan ni akọkọ ninu ojutu ipilẹ ati lẹhinna mu pẹlu awọn aṣoju etherifying. Awọn ọja ifaseyin fibrous ti wa ni wẹ ati ki o pulverized lati fẹlẹfẹlẹ kan ti aṣọ lulú ti kan awọn fineness.

Ilana iṣelọpọ ti MC nikan lo methane kiloraidi bi oluranlowo etherifying. Ni afikun si lilo methane kiloraidi, iṣelọpọ ti HPMC tun nlo ohun elo afẹfẹ propylene lati gba awọn ẹgbẹ aropo hydroxypropyl. Orisirisi CE ni oriṣiriṣi methyl ati awọn oṣuwọn aropo hydroxypropyl, eyiti o ni ipa lori ibaramu Organic ati iwọn otutu jeli gbona ti ojutu CE.

Nọmba awọn ẹgbẹ Fidipo lori awọn iwọn igbekalẹ glukosi ti o gbẹ ti cellulose le ṣe afihan nipasẹ ipin ogorun ti ibi-tabi apapọ nọmba ti awọn ẹgbẹ fidipo (ie, DS — ìyí ti Fidipo). Nọmba awọn ẹgbẹ aropo ṣe ipinnu awọn ohun-ini ti awọn ọja CE. Ipa ti iwọn aropin ti aropo lori solubility ti awọn ọja etherification jẹ bi atẹle:

(1) alefa aropo kekere tiotuka ni lye;

(2) die-die ga ìyí ti aropo tiotuka ninu omi;

(3) giga ti aropo ni tituka ni pola Organic olomi;

(4) Iwọn ti o ga julọ ti aropo tituka ni awọn olomi-ara Organic ti kii ṣe pola.

3. Ọna itu ti CE

CE ni ohun-ini solubility alailẹgbẹ, nigbati iwọn otutu ba dide si iwọn otutu kan, ko ṣee ṣe ninu omi, ṣugbọn ni isalẹ iwọn otutu yii, solubility rẹ yoo pọ si pẹlu idinku iwọn otutu. CE jẹ tiotuka ninu omi tutu (ati ni awọn igba miiran ni awọn nkanmimu Organic pato) nipasẹ ilana wiwu ati hydration. Awọn ojutu CE ko ni awọn idiwọn solubility ti o han gbangba ti o han ni itusilẹ awọn iyọ ionic. Ifojusi ti CE ni gbogbogbo ni opin si iki ti o le ṣakoso nipasẹ ohun elo iṣelọpọ, ati tun yatọ ni ibamu si iki ati orisirisi kemikali ti olumulo nilo. Idojukọ ojutu ti iki kekere CE ni gbogbogbo 10% ~ 15%, ati iki giga CE ni opin si 2% ~ 3%. Awọn oriṣi CE ti o yatọ (gẹgẹbi lulú tabi dada mu lulú tabi granular) le ni ipa bi a ṣe pese ojutu naa.

3.1 CE laisi itọju dada

Botilẹjẹpe CE jẹ tiotuka ninu omi tutu, o gbọdọ wa ni tuka patapata ninu omi lati yago fun iṣupọ. Ni awọn igba miiran, alapọpo iyara giga tabi funnel le ṣee lo ninu omi tutu lati tu CE lulú. Bibẹẹkọ, ti a ba ṣafikun lulú ti ko ni itọju taara si omi tutu laisi fifalẹ to, awọn lumps nla yoo dagba. Idi akọkọ fun akara oyinbo ni pe awọn patikulu CE ko tutu patapata. Nigbati apakan nikan ti lulú ba ti tuka, fiimu gel kan yoo ṣẹda, eyiti o ṣe idiwọ lulú ti o ku lati tẹsiwaju lati tu. Nitorinaa, ṣaaju itusilẹ, awọn patikulu CE yẹ ki o tuka ni kikun bi o ti ṣee ṣe. Awọn ọna pipinka meji wọnyi ni a lo nigbagbogbo.

3.1.1 Gbẹ mix pipinka ọna

Ọna yii jẹ lilo julọ ni awọn ọja simenti. Ṣaaju ki o to ṣafikun omi, dapọ lulú miiran pẹlu erupẹ CE ni deede, ki awọn patikulu CE ti tuka. Ipin idapọ ti o kere julọ: lulú miiran: CE lulú = (3 ~ 7): 1.

Ni ọna yii, pipin CE ti pari ni ipo gbigbẹ, ni lilo lulú miiran bi alabọde lati tuka awọn patikulu CE pẹlu ara wọn, nitorinaa lati yago fun isọdọkan ti awọn patikulu CE nigba fifi omi kun ati ni ipa lori itujade siwaju sii. Nitorina, omi gbona ko nilo fun pipinka, ṣugbọn oṣuwọn itusilẹ da lori awọn patikulu lulú ati awọn ipo igbiyanju.

3.1.2 Gbona omi pipinka ọna

(1) 1/5 ~ 1/3 akọkọ ti alapapo omi ti a beere si 90C loke, fi CE kun, lẹhinna aruwo titi gbogbo awọn patikulu yoo tuka tutu, ati lẹhinna omi ti o ku ni tutu tabi omi yinyin ti a ṣafikun lati dinku iwọn otutu ti ojutu, ni kete ti de iwọn otutu itusilẹ CE, lulú bẹrẹ si hydrate, iki pọ si.

(2) O tun le gbona gbogbo omi, lẹhinna ṣafikun CE lati aruwo lakoko itutu agbaiye titi ti hydration yoo pari. Itutu agbaiye ti o to jẹ pataki pupọ fun hydration pipe ti CE ati dida iki. Fun bojumu iki, MC ojutu yẹ ki o wa ni tutu si 0 ~ 5 ℃, nigba ti HPMC nikan nilo lati wa ni tutu si 20 ~ 25 ℃ tabi isalẹ. Niwọn igba ti hydration ni kikun nilo itutu agbaiye to, awọn solusan HPMC ni a lo nigbagbogbo nibiti omi tutu ko le ṣee lo: ni ibamu si alaye naa, HPMC ni idinku iwọn otutu ti o dinku ju MC ni awọn iwọn otutu kekere lati ṣaṣeyọri iki kanna. O tọ lati ṣe akiyesi pe ọna pipinka omi gbona nikan jẹ ki awọn patikulu CE tan kaakiri ni iwọn otutu ti o ga julọ, ṣugbọn ko si ojutu ti o ṣẹda ni akoko yii. Lati gba ojutu kan pẹlu iki kan, o gbọdọ tun tutu lẹẹkansi.

3.2 Dada mu dispersible CE lulú

Ni ọpọlọpọ awọn ọran, CE nilo lati ni mejeeji ti o pin kaakiri ati hydration iyara (iṣaro iki) ni omi tutu. CE ti a tọju dada jẹ inoluble fun igba diẹ ninu omi tutu lẹhin itọju kemikali pataki, eyiti o rii daju pe nigba ti a ba ṣafikun CE si omi, kii yoo dagba lẹsẹkẹsẹ iki ti o han ati pe o le tuka labẹ awọn ipo agbara rirẹ kekere diẹ. “Akoko idaduro” ti hydration tabi didasilẹ viscosity jẹ abajade ti apapọ iwọn ti itọju dada, iwọn otutu, pH ti eto, ati ifọkansi ojutu CE. Idaduro hydration ni gbogbogbo dinku ni awọn ifọkansi giga, awọn iwọn otutu, ati awọn ipele pH. Ni gbogbogbo, sibẹsibẹ, ifọkansi ti CE ko ni imọran titi ti o fi de 5% (ipin ipin ti omi).

Fun awọn abajade to dara julọ ati hydration pipe, dada ti a ṣe itọju CE yẹ ki o ru fun iṣẹju diẹ labẹ awọn ipo didoju, pẹlu iwọn pH lati 8.5 si 9.0, titi ti iki ti o pọ julọ ti de (nigbagbogbo awọn iṣẹju 10-30). Ni kete ti pH yipada si ipilẹ (pH 8.5 si 9.0), dada ti a ṣe itọju CE ti tuka patapata ati ni iyara, ati pe ojutu le jẹ iduroṣinṣin ni pH 3 si 11. Sibẹsibẹ, o ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe ṣatunṣe pH ti slurry ifọkansi giga kan. yoo jẹ ki iki naa ga ju fun fifa ati fifun. pH yẹ ki o tunṣe lẹhin ti a ti fomi slurry si ifọkansi ti o fẹ.

Lati ṣe akopọ, ilana itusilẹ ti CE pẹlu awọn ilana meji: pipinka ti ara ati itujade kemikali. Bọtini naa ni lati tuka awọn patikulu CE pẹlu ara wọn ṣaaju itu, nitorinaa lati yago fun agglomeration nitori iki giga lakoko itusilẹ otutu kekere, eyiti yoo ni ipa lori itusilẹ siwaju.

4. Awọn ohun-ini ti CE ojutu

Awọn oriṣi oriṣiriṣi ti awọn ojutu olomi CE yoo gelate ni awọn iwọn otutu pato wọn. Geli jẹ iyipada patapata ati pe o jẹ ojutu kan nigbati o tutu lẹẹkansi. Gelation igbona iyipada ti CE jẹ alailẹgbẹ. Ninu ọpọlọpọ awọn ọja simenti, lilo akọkọ ti iki ti CE ati idaduro omi ti o baamu ati awọn ohun-ini lubrication, ati iki ati iwọn otutu jeli ni ibatan taara, labẹ iwọn otutu jeli, iwọn otutu kekere, iki ti CE ga, ti o dara awọn ti o baamu omi idaduro iṣẹ.

Alaye lọwọlọwọ fun lasan gel jẹ eyi: ninu ilana itu, eyi jẹ iru

Awọn ohun elo polima ti o tẹle ara sopọ pẹlu ipele molikula omi, ti o yọrisi wiwu. Awọn ohun elo omi ṣe bi epo lubricating, eyiti o le fa awọn ẹwọn gigun ti awọn ohun elo polima, ki ojutu naa ni awọn ohun-ini ti omi viscous ti o rọrun lati da silẹ. Nigbati iwọn otutu ti ojutu ba pọ si, polima cellulose maa n padanu omi diẹdiẹ ati iki ti ojutu naa dinku. Nigbati aaye gel ba ti de, polima naa di gbigbẹ patapata, ti o mu ki asopọ laarin awọn polima ati dida gel: agbara ti gel naa tẹsiwaju lati pọ si bi iwọn otutu ti wa loke aaye gel.

Bi ojutu naa ṣe tutu, gel bẹrẹ lati yiyipada ati iki dinku. Nikẹhin, iki ti ojutu itutu agbaiye pada si ọna dide iwọn otutu akọkọ ati pọ si pẹlu idinku iwọn otutu. Ojutu naa le jẹ tutu si iye iki akọkọ rẹ. Nitorinaa, ilana gel gbona ti CE jẹ iyipada.

Iṣe akọkọ ti CE ni awọn ọja simenti jẹ bi viscosifier, plasticizer ati oluranlowo idaduro omi, nitorinaa bi o ṣe le ṣakoso iki ati iwọn otutu jeli ti di ifosiwewe pataki ninu awọn ọja simenti nigbagbogbo lo aaye iwọn otutu gel akọkọ ni isalẹ apakan kan ti tẹ, nitorina iwọn otutu kekere, ti o ga julọ iki, diẹ sii han ni ipa ti idaduro omi viscosifier. Awọn abajade idanwo ti laini iṣelọpọ simenti extrusion tun fihan pe isalẹ iwọn otutu ohun elo wa labẹ akoonu kanna ti CE, dara julọ viscosification ati ipa idaduro omi jẹ. Bii eto simenti jẹ eka pupọ ti ara ati eto ohun-ini kemikali, ọpọlọpọ awọn ifosiwewe lo wa ti o kan iyipada ti iwọn otutu jeli CE ati iki. Ati pe ipa ti ọpọlọpọ aṣa Taianin ati alefa kii ṣe kanna, nitorinaa ohun elo ti o wulo tun rii pe lẹhin idapọ eto simenti, aaye iwọn otutu gel gangan ti CE (iyẹn ni, lẹ pọ ati idinku ipa idaduro omi jẹ kedere ni iwọn otutu yii. ) jẹ kekere ju iwọn otutu jeli ti itọkasi nipasẹ ọja, nitorinaa, ninu yiyan awọn ọja CE lati ṣe akiyesi awọn okunfa ti o fa idinku iwọn otutu jeli. Awọn atẹle jẹ awọn ifosiwewe akọkọ ti a gbagbọ ni ipa lori iki ati iwọn otutu jeli ti ojutu CE ni awọn ọja simenti.

4.1 Ipa ti pH iye lori iki

MC ati HPMC kii ṣe ionic, nitorinaa iki ti ojutu ju ikilọ ti lẹ pọ ionic adayeba ni iwọn to gbooro ti iduroṣinṣin DH, ṣugbọn ti iye pH ba kọja iwọn 3 ~ 11, wọn yoo dinku ikilọ ni a iwọn otutu ti o ga julọ tabi ni ibi ipamọ fun igba pipẹ, paapaa ojutu iki giga. Iyọ ti ojutu ọja CE dinku ni acid to lagbara tabi ojutu ipilẹ to lagbara, eyiti o jẹ pataki nitori gbigbẹ ti CE ti o ṣẹlẹ nipasẹ ipilẹ ati acid. Nitorinaa, iki ti CE nigbagbogbo dinku si iwọn kan ni agbegbe ipilẹ ti awọn ọja simenti.

4.2 Ipa ti oṣuwọn alapapo ati igbiyanju lori ilana gel

Awọn iwọn otutu ti aaye gel yoo ni ipa nipasẹ ipa apapọ ti oṣuwọn alapapo ati iyara rirẹ. Gbigbọn iyara giga ati alapapo iyara yoo mu iwọn otutu gel pọ si ni pataki, eyiti o jẹ ọjo fun awọn ọja simenti ti a ṣẹda nipasẹ dapọ ẹrọ.

4.3 Ipa ti ifọkansi lori gel gbona

Alekun ifọkansi ti ojutu nigbagbogbo dinku iwọn otutu jeli, ati awọn aaye gel ti iki kekere CE ga ju awọn ti iki giga CE lọ. Iru bii DOW's METHOCEL A

Iwọn otutu jeli yoo dinku nipasẹ 10 ℃ fun gbogbo 2% ilosoke ninu ifọkansi ti ọja naa. Imudara 2% ninu ifọkansi ti awọn ọja iru F yoo dinku iwọn otutu jeli nipasẹ 4℃.

4.4 Ipa ti awọn afikun lori gelation gbona

Ni aaye ti awọn ohun elo ile, ọpọlọpọ awọn ohun elo jẹ iyọ inorganic, eyiti yoo ni ipa pataki lori iwọn otutu gel ti ojutu CE. Ti o da lori boya aropọ naa n ṣiṣẹ bi coagulant tabi oluranlowo solubilizing, diẹ ninu awọn afikun le mu iwọn otutu jeli gbona ti CE pọ si, lakoko ti awọn miiran le dinku iwọn otutu jeli gbona ti CE: fun apẹẹrẹ, ethanol ti o nmu epo, PEG-400 (polyethylene glycol) , anediol, ati bẹbẹ lọ, le mu aaye gel pọ sii. Awọn iyọ, glycerin, sorbitol ati awọn nkan miiran yoo dinku aaye jeli, ti kii-ionic CE gbogbogbo kii yoo ni rudurudu nitori awọn ions irin polyvalent, ṣugbọn nigbati ifọkansi elekitiroti tabi awọn nkan ti tuka miiran ti kọja opin kan, awọn ọja CE le jẹ iyọ jade ni ojutu, eyi jẹ nitori idije ti awọn elekitiroti si omi, ti o yọrisi idinku hydration ti CE, akoonu iyọ ti ojutu ti ọja CE ni gbogbogbo ga ju ti ọja Mc lọ, ati akoonu iyọ jẹ iyatọ diẹ. ni orisirisi awọn HPMC.

Ọpọlọpọ awọn eroja ti o wa ninu awọn ọja simenti yoo jẹ ki aaye gel ti CE silẹ, nitorinaa yiyan awọn afikun yẹ ki o ṣe akiyesi pe eyi le fa aaye gel ati iki ti awọn iyipada CE.

5.Ipari

(1) ether cellulose jẹ cellulose adayeba nipasẹ ifaseyin etherification, ni ipilẹ ipilẹ ti glukosi ti o gbẹ, ni ibamu si iru ati nọmba ti awọn ẹgbẹ aropo lori ipo iyipada rẹ ati pe o ni awọn ohun-ini ọtọtọ. Awọn ether ti kii ṣe ionic gẹgẹbi MC ati HPMC le ṣee lo bi viscosifier, oluranlowo idaduro omi, oluranlowo afẹfẹ afẹfẹ ati awọn miiran ti a lo ni lilo pupọ ni awọn ọja ohun elo ile.

(2) CE ni solubility alailẹgbẹ, ti n ṣe ojutu ni iwọn otutu kan (bii iwọn otutu jeli), ati ṣiṣe jeli to lagbara tabi adalu patiku to lagbara ni iwọn otutu jeli. Awọn ọna itu akọkọ jẹ ọna pipinka idapọmọra gbigbẹ, ọna pipinka omi gbona, ati bẹbẹ lọ, ninu awọn ọja simenti ti a lo nigbagbogbo jẹ ọna pipinka idapọpọ gbigbẹ. Bọtini naa ni lati tuka CE ni boṣeyẹ ṣaaju ki o to tuka, ṣiṣe ojutu kan ni awọn iwọn otutu kekere.

(3) Idojukọ ojutu, iwọn otutu, iye pH, awọn ohun-ini kemikali ti awọn afikun ati iwọn igbiyanju yoo ni ipa lori iwọn otutu gel ati iki ti ojutu CE, paapaa awọn ọja simenti jẹ awọn solusan iyọ inorganic ni agbegbe ipilẹ, nigbagbogbo dinku iwọn otutu gel ati iki ti ojutu CE. , mu awọn ipa buburu wa. Nitorinaa, ni ibamu si awọn abuda ti CE, ni akọkọ, o yẹ ki o lo ni iwọn otutu kekere (labẹ iwọn otutu jeli), ati keji, ipa ti awọn afikun yẹ ki o gba sinu akọọlẹ.