બ્યુટેન સલ્ફોનેટ સેલ્યુલોઝ ઈથર વોટર રીડ્યુસરનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા

સેલ્યુલોઝ કપાસના પલ્પના એસિડ હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા મેળવેલા ચોક્કસ ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશનવાળા માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ (MCC) નો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સક્રિયકરણ હેઠળ, તેને 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને A સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ (SBC) વોટર રીડ્યુસર મેળવવામાં આવ્યું હતું જેમાં સારી પાણીમાં દ્રાવ્યતા હતી. ઉત્પાદન માળખું ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (FT-IR), ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (NMR), સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM), એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) અને અન્ય વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યું હતું, અને પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી, કાચા માલનો ગુણોત્તર અને MCC ની પ્રતિક્રિયાની તપાસ કરવામાં આવી હતી. ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શન પર તાપમાન, પ્રતિક્રિયા સમય અને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટના પ્રકાર જેવી કૃત્રિમ પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓની અસરો. પરિણામો દર્શાવે છે કે: જ્યારે કાચા માલ MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 હોય છે, ત્યારે રિએક્ટન્ટ્સનો સમૂહ ગુણોત્તર છે: AGU (સેલ્યુલોઝ ગ્લુકોસાઇડ યુનિટ): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે, અને ઉત્પાદનનો સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે. જ્યારે તાપમાન 80°C હોય છે, ત્યારે પ્રાપ્ત ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની સૌથી વધુ ડિગ્રી હોય છે, અને ઉત્પાદનમાં શ્રેષ્ઠ પાણી ઘટાડાનું પ્રદર્શન હોય છે.

મુખ્ય શબ્દો:સેલ્યુલોઝ; સેલ્યુલોઝ બ્યુટીલસલ્ફોનેટ; પાણી ઘટાડનાર એજન્ટ; પાણી ઘટાડનાર કામગીરી

૧,પરિચય

કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર એ આધુનિક કોંક્રિટના અનિવાર્ય ઘટકોમાંનું એક છે. પાણી ઘટાડવાના એજન્ટના દેખાવને કારણે જ કોંક્રિટની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સારી ટકાઉપણું અને ઉચ્ચ શક્તિની ખાતરી આપી શકાય છે. હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા પાણી ઘટાડવાના સાધનોમાં મુખ્યત્વે નીચેની શ્રેણીઓનો સમાવેશ થાય છે: નેપ્થેલિન-આધારિત પાણી ઘટાડવાનું સાધન (SNF), સલ્ફોનેટેડ મેલામાઇન રેઝિન-આધારિત પાણી ઘટાડવાનું સાધન (SMF), સલ્ફામેટ-આધારિત પાણી ઘટાડવાનું સાધન (ASP), સંશોધિત લિગ્નોસલ્ફોનેટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર (ML), અને પોલીકાર્બોક્સિલેટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર (PC), જે હાલમાં વધુ સક્રિય રીતે સંશોધન કરવામાં આવી રહ્યું છે. પાણી ઘટાડવાની પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરતા, અગાઉના મોટાભાગના પરંપરાગત કન્ડેન્સેટ પાણી ઘટાડવાના સાધનો પોલીકન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયા માટે કાચા માલ તરીકે તીવ્ર તીક્ષ્ણ ગંધવાળા ફોર્માલ્ડીહાઇડનો ઉપયોગ કરે છે, અને સલ્ફોનેશન પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ખૂબ જ કાટ લાગતા ફ્યુમિંગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે હાથ ધરવામાં આવે છે. આ અનિવાર્યપણે કામદારો અને આસપાસના પર્યાવરણ પર પ્રતિકૂળ અસરો પેદા કરશે, અને મોટી માત્રામાં કચરાના અવશેષો અને કચરાના પ્રવાહી પણ ઉત્પન્ન કરશે, જે ટકાઉ વિકાસ માટે અનુકૂળ નથી; જોકે, પોલીકાર્બોક્સિલેટ વોટર રીડ્યુસર્સમાં સમય જતાં કોંક્રિટનું ઓછું નુકસાન, ઓછી માત્રા, સારો પ્રવાહ જેવા ફાયદા છે. તેમાં ઉચ્ચ ઘનતા અને ફોર્માલ્ડીહાઇડ જેવા ઝેરી પદાર્થો ન હોવાના ફાયદા છે, પરંતુ ઊંચી કિંમતને કારણે ચીનમાં તેનો પ્રચાર કરવો મુશ્કેલ છે. કાચા માલના સ્ત્રોતના વિશ્લેષણ પરથી, એ શોધવું મુશ્કેલ નથી કે ઉપરોક્ત મોટાભાગના વોટર રીડ્યુસર પેટ્રોકેમિકલ ઉત્પાદનો/ઉપજ પર આધારિત સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જ્યારે પેટ્રોલિયમ, બિન-નવીનીકરણીય સંસાધન તરીકે, વધુને વધુ દુર્લભ છે અને તેની કિંમત સતત વધી રહી છે. તેથી, નવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ વિકસાવવા માટે કાચા માલ તરીકે સસ્તા અને વિપુલ પ્રમાણમાં કુદરતી નવીનીકરણીય સંસાધનોનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે કોંક્રિટ સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર્સ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંશોધન દિશા બની ગઈ છે.

સેલ્યુલોઝ એ એક રેખીય મેક્રોમોલેક્યુલ છે જે ઘણા D-ગ્લુકોપીરાનોઝને β-(1-4) ગ્લાયકોસિડિક બોન્ડ સાથે જોડીને રચાય છે. દરેક ગ્લુકોપીરાનોસિલ રિંગ પર ત્રણ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોય છે. યોગ્ય સારવારથી ચોક્કસ પ્રતિક્રિયાશીલતા પ્રાપ્ત થઈ શકે છે. આ પેપરમાં, સેલ્યુલોઝ કપાસના પલ્પનો ઉપયોગ પ્રારંભિક કાચા માલ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો, અને એસિડ હાઇડ્રોલિસિસ પછી યોગ્ય ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશન સાથે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ મેળવવા માટે, તેને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્વારા સક્રિય કરવામાં આવ્યું હતું અને બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ એસિડ સેલ્યુલોઝ ઇથર સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝર તૈયાર કરવા માટે 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી, અને દરેક પ્રતિક્રિયાના પ્રભાવક પરિબળોની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી.

2. પ્રયોગ

૨.૧ કાચો માલ

સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી 576, શિનજિયાંગ આઓયાંગ ટેકનોલોજી કંપની લિમિટેડ; 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS), ઔદ્યોગિક ગ્રેડ, શાંઘાઈ જિયાચેન કેમિકલ કંપની લિમિટેડ દ્વારા ઉત્પાદિત; 52.5R સામાન્ય પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટ, ઉરુમકી સિમેન્ટ ફેક્ટરી દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલ; ચાઇના ISO સ્ટાન્ડર્ડ રેતી, ઝિયામેન એસ ઓયુ સ્ટાન્ડર્ડ સેન્ડ કંપની લિમિટેડ દ્વારા ઉત્પાદિત; સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, આઇસોપ્રોપેનોલ, નિર્જળ મિથેનોલ, ઇથિલ એસિટેટ, એન-બ્યુટેનોલ, પેટ્રોલિયમ ઇથર, વગેરે, બધા વિશ્લેષણાત્મક રીતે શુદ્ધ છે, વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ છે.

૨.૨ પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

ચોક્કસ માત્રામાં કપાસના પલ્પનું વજન કરો અને તેને યોગ્ય રીતે પીસી લો, તેને ત્રણ-ગળાવાળી બોટલમાં મૂકો, પાતળું હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની ચોક્કસ સાંદ્રતા ઉમેરો, ગરમ થવા માટે હલાવો અને ચોક્કસ સમય માટે હાઇડ્રોલાઇઝ કરો, ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરો, ફિલ્ટર કરો, તટસ્થ થાય ત્યાં સુધી પાણીથી ધોઈ લો, અને 50°C પર વેક્યૂમ સૂકવો. માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ કાચા માલ પોલિમરાઇઝેશનની વિવિધ ડિગ્રી સાથે મેળવ્યા પછી, સાહિત્ય અનુસાર તેમના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી માપો, તેને ત્રણ-ગળાવાળી પ્રતિક્રિયા બોટલમાં મૂકો, તેને તેના દળ કરતાં 10 ગણા સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ સાથે સસ્પેન્ડ કરો, હલાવતા હેઠળ ચોક્કસ માત્રામાં સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ જલીય દ્રાવણ ઉમેરો, ચોક્કસ સમયગાળા માટે ઓરડાના તાપમાને હલાવો અને સક્રિય કરો, 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) ની ગણતરી કરેલ માત્રા ઉમેરો, પ્રતિક્રિયા તાપમાન સુધી ગરમ કરો, ચોક્કસ સમયગાળા માટે સતત તાપમાન પર પ્રતિક્રિયા આપો, ઉત્પાદનને ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરો, અને સક્શન ફિલ્ટરેશન દ્વારા ક્રૂડ ઉત્પાદન મેળવો. પાણી અને મિથેનોલથી 3 વખત કોગળા કરો, અને અંતિમ ઉત્પાદન મેળવવા માટે સક્શનથી ફિલ્ટર કરો, એટલે કે સેલ્યુલોઝ બ્યુટીલસલ્ફોનેટ વોટર રીડ્યુસર (SBC).

૨.૩ ઉત્પાદન વિશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા

૨.૩.૧ ઉત્પાદન સલ્ફર સામગ્રીનું નિર્ધારણ અને અવેજીની ડિગ્રીની ગણતરી

સલ્ફરનું પ્રમાણ નક્કી કરવા માટે સૂકા સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટ વોટર રીડ્યુસર પ્રોડક્ટ પર એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ કરવા માટે FLASHEA-PE2400 એલિમેન્ટલ વિશ્લેષકનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.

૨.૩.૨ મોર્ટારની પ્રવાહીતાનું નિર્ધારણ

GB8076-2008 માં 6.5 મુજબ માપવામાં આવે છે. એટલે કે, જ્યારે વિસ્તરણ વ્યાસ (180±2)mm હોય ત્યારે NLD-3 સિમેન્ટ મોર્ટાર ફ્લુઇડિટી ટેસ્ટર પર પહેલા પાણી/સિમેન્ટ/માનક રેતી મિશ્રણ માપો. સિમેન્ટ, માપેલ બેન્ચમાર્ક પાણીનો વપરાશ 230g છે), અને પછી સિમેન્ટ/પાણી ઘટાડવા એજન્ટ/માનક પાણી/માનક રેતી = 450g/4.5g/230g/ અનુસાર પાણીમાં પાણી ઘટાડવા એજન્ટ ઉમેરો જેનું દળ સિમેન્ટના દળના 1% છે. 1350 ગ્રામનો ગુણોત્તર JJ-5 સિમેન્ટ મોર્ટાર મિક્સરમાં મૂકવામાં આવે છે અને સમાનરૂપે હલાવવામાં આવે છે, અને મોર્ટાર ફ્લુઇડિટી ટેસ્ટર પર મોર્ટારનો વિસ્તૃત વ્યાસ માપવામાં આવે છે, જે માપેલ મોર્ટાર ફ્લુઇડિટી છે.

૨.૩.૩ ઉત્પાદન લાક્ષણિકતા

બ્રુકર કંપનીના EQUINOX 55 પ્રકારના ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને FT-IR દ્વારા નમૂનાનું લક્ષણ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું; નમૂનાના H NMR સ્પેક્ટ્રમને વેરિયન કંપનીના INOVA ZAB-HS પ્લો સુપરકન્ડક્ટિંગ ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું; ઉત્પાદનનું મોર્ફોલોજી માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું; MAC કંપની M18XHF22-SRA ના એક્સ-રે ડિફ્રેક્ટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને નમૂના પર XRD વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.

૩. પરિણામો અને ચર્ચા

૩.૧ લાક્ષણિકતા પરિણામો

૩.૧.૧ FT-IR લાક્ષણિકતા પરિણામો

કાચા માલના માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ પર Dp=45 ની ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશન અને આ કાચા માલમાંથી સંશ્લેષિત ઉત્પાદન SBC પર ઇન્ફ્રારેડ વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. SC અને SH ના શોષણ શિખરો ખૂબ જ નબળા હોવાથી, તે ઓળખ માટે યોગ્ય નથી, જ્યારે S=O માં મજબૂત શોષણ શિખર છે. તેથી, પરમાણુ માળખામાં સલ્ફોનિક એસિડ જૂથ છે કે કેમ તે S=O શિખરના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. દેખીતી રીતે, સેલ્યુલોઝ સ્પેક્ટ્રમમાં, 3344 cm-1 ની તરંગ સંખ્યા પર એક મજબૂત શોષણ શિખર છે, જે સેલ્યુલોઝમાં હાઇડ્રોક્સિલ સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશન શિખરને આભારી છે; 2923 cm-1 ની તરંગ સંખ્યા પર મજબૂત શોષણ શિખર એ મેથિલિન (-CH2) ની સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશન શિખર છે. કંપન શિખર; 1031, 1051, 1114, અને 1165cm-1 થી બનેલા બેન્ડની શ્રેણી હાઇડ્રોક્સિલ સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશનના શોષણ શિખર અને ઇથર બોન્ડ (COC) બેન્ડિંગ વાઇબ્રેશનના શોષણ શિખરને પ્રતિબિંબિત કરે છે; તરંગ નંબર 1646cm-1 હાઇડ્રોક્સિલ અને મુક્ત પાણી દ્વારા રચાયેલ હાઇડ્રોજનને પ્રતિબિંબિત કરે છે બોન્ડ શોષણ શિખર; 1432~1318cm-1 નો બેન્ડ સેલ્યુલોઝ સ્ફટિક માળખાના અસ્તિત્વને પ્રતિબિંબિત કરે છે. SBC ના IR સ્પેક્ટ્રમમાં, બેન્ડ 1432~1318cm-1 ની તીવ્રતા નબળી પડે છે; જ્યારે 1653 cm-1 પર શોષણ શિખરની તીવ્રતા વધે છે, જે દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતા મજબૂત થાય છે; 1040, 605cm-1 મજબૂત શોષણ શિખરો દેખાય છે, અને આ બંને સેલ્યુલોઝના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રતિબિંબિત થતા નથી, પહેલું S=O બોન્ડનું લાક્ષણિક શોષણ શિખર છે, અને બાદમાં SO બોન્ડનું લાક્ષણિક શોષણ શિખર છે. ઉપરોક્ત વિશ્લેષણના આધારે, તે જોઈ શકાય છે કે સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા પછી, તેની પરમાણુ સાંકળમાં સલ્ફોનિક એસિડ જૂથો હોય છે.

૩.૧.૨ H NMR લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલ સલ્ફોનેટનું H NMR સ્પેક્ટ્રમ જોઈ શકાય છે: γ=1.74~2.92 ની અંદર સાયક્લોબ્યુટાઇલનું હાઇડ્રોજન પ્રોટોન રાસાયણિક પરિવર્તન છે, અને γ=3.33~4.52 ની અંદર સેલ્યુલોઝ એનહાઇડ્રોગ્લુકોઝ એકમ છે. γ=4.52~6 માં ઓક્સિજન પ્રોટોનનું રાસાયણિક પરિવર્તન એ ઓક્સિજન સાથે જોડાયેલા બ્યુટાઇલસલ્ફોનિક એસિડ જૂથમાં મિથિલિન પ્રોટોનનું રાસાયણિક પરિવર્તન છે, અને γ=6~7 પર કોઈ ટોચ નથી, જે દર્શાવે છે કે ઉત્પાદન અન્ય પ્રોટોન અસ્તિત્વમાં નથી.

૩.૧.૩ SEM લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને પ્રોડક્ટ સેલ્યુલોઝ બ્યુટાઇલસલ્ફોનેટનું SEM અવલોકન. સેલ્યુલોઝ કોટન પલ્પ, માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને પ્રોડક્ટ સેલ્યુલોઝ બ્યુટેનેસલ્ફોનેટ (SBC) ના SEM વિશ્લેષણ પરિણામોનું વિશ્લેષણ કરીને, એવું જાણવા મળ્યું છે કે HCL સાથે હાઇડ્રોલિસિસ પછી મેળવેલ માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ સેલ્યુલોઝ તંતુઓની રચનામાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કરી શકે છે. તંતુમય માળખું નાશ પામ્યું હતું, અને બારીક સંચિત સેલ્યુલોઝ કણો મેળવવામાં આવ્યા હતા. BS સાથે વધુ પ્રતિક્રિયા કરીને મેળવેલ SBC માં કોઈ તંતુમય માળખું નહોતું અને તે મૂળભૂત રીતે આકારહીન માળખામાં રૂપાંતરિત થયું હતું, જે પાણીમાં તેના વિસર્જન માટે ફાયદાકારક હતું.

૩.૧.૪ XRD લાક્ષણિકતા પરિણામો

સેલ્યુલોઝ અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝની સ્ફટિકીયતા એ સમગ્ર સેલ્યુલોઝ યુનિટ સ્ટ્રક્ચર દ્વારા રચાયેલા સ્ફટિકીય પ્રદેશની ટકાવારી દર્શાવે છે. જ્યારે સેલ્યુલોઝ અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે પરમાણુમાં અને પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડનો નાશ થાય છે, અને સ્ફટિકીય પ્રદેશ એક આકારહીન પ્રદેશ બની જાય છે, જેનાથી સ્ફટિકીયતા ઓછી થાય છે. તેથી, પ્રતિક્રિયા પહેલા અને પછી સ્ફટિકીયતામાં ફેરફાર એ સેલ્યુલોઝનું માપ છે. પ્રતિભાવમાં ભાગ લેવા કે નહીં તે માટેના માપદંડોમાંનો એક. માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ અને ઉત્પાદન સેલ્યુલોઝ બ્યુટેનેસલ્ફોનેટ પર XRD વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. સરખામણી દ્વારા જોઈ શકાય છે કે ઇથેરિફિકેશન પછી, સ્ફટિકીયતા મૂળભૂત રીતે બદલાય છે, અને ઉત્પાદન સંપૂર્ણપણે આકારહીન માળખામાં રૂપાંતરિત થઈ ગયું છે, જેથી તેને પાણીમાં ઓગાળી શકાય.

૩.૨ કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રીનો ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડા પર પ્રભાવ

મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શનને સીધી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે, અને ઉત્પાદનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ મોર્ટારની પ્રવાહીતાને અસર કરતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિબળોમાંનું એક છે. મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શનને માપે છે.

ઉપરોક્ત પદ્ધતિ અનુસાર, પોલિમરાઇઝેશનની વિવિધ ડિગ્રી સાથે MCC તૈયાર કરવા માટે હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં ફેરફાર કર્યા પછી, SBC ઉત્પાદનો તૈયાર કરવા માટે ચોક્કસ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા પસંદ કરો, ઉત્પાદન અવેજીની ડિગ્રીની ગણતરી કરવા માટે સલ્ફર સામગ્રીને માપો, અને SBC ઉત્પાદનોને પાણી/સિમેન્ટ/માનક રેતી મિશ્રણ પ્રણાલીમાં ઉમેરો. મોર્ટારની પ્રવાહીતા માપો.

પ્રાયોગિક પરિણામો પરથી જોઈ શકાય છે કે સંશોધન શ્રેણીમાં, જ્યારે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ કાચા માલનું પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી વધારે હોય છે, ત્યારે ઉત્પાદનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ (અવેજી ડિગ્રી) અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઓછી હોય છે. આનું કારણ એ છે કે: કાચા માલનું પરમાણુ વજન નાનું હોય છે, જે કાચા માલના સમાન મિશ્રણ અને ઇથેરિફિકેશન એજન્ટના પ્રવેશ માટે અનુકૂળ છે, જેનાથી ઉત્પાદનના ઇથેરિફિકેશનની ડિગ્રીમાં સુધારો થાય છે. જો કે, ઉત્પાદન પાણી ઘટાડવાનો દર કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રીમાં ઘટાડા સાથે સીધી રેખામાં વધતો નથી. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરાયેલ SBC સાથે મિશ્રિત સિમેન્ટ મોર્ટાર મિશ્રણની મોર્ટાર પ્રવાહીતા Dp<96 (મોલેક્યુલર વજન<15552) ની ડિગ્રી સાથે પોલિમરાઇઝેશન 180 મીમી કરતા વધારે છે (જે પાણી ઘટાડનાર વિના કરતા વધારે છે). બેન્ચમાર્ક પ્રવાહીતા), જે દર્શાવે છે કે SBC 15552 કરતા ઓછા પરમાણુ વજનવાળા સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરી શકાય છે, અને ચોક્કસ પાણી ઘટાડવાનો દર મેળવી શકાય છે; SBC 45 (મોલેક્યુલર વજન: 7290) ની પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રીવાળા માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને કોંક્રિટ મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, તો મોર્ટારની માપેલ પ્રવાહીતા સૌથી મોટી હોય છે, તેથી એવું માનવામાં આવે છે કે લગભગ 45 ની પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી ધરાવતો સેલ્યુલોઝ SBC ની તૈયારી માટે સૌથી યોગ્ય છે; જ્યારે કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે મોર્ટારની પ્રવાહીતા ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે, જેનો અર્થ છે કે પાણી ઘટાડવાનો દર ઘટે છે. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે મોલેક્યુલર વજન મોટું હોય છે, ત્યારે એક તરફ, મિશ્રણ પ્રણાલીની સ્નિગ્ધતા વધશે, સિમેન્ટની વિક્ષેપ એકરૂપતા બગડશે, અને કોંક્રિટમાં વિક્ષેપ ધીમો હશે, જે વિક્ષેપ અસરને અસર કરશે; બીજી તરફ, જ્યારે મોલેક્યુલર વજન મોટું હોય છે, ત્યારે સુપરપ્લાસ્ટિસાઇઝરના મેક્રોમોલેક્યુલ્સ રેન્ડમ કોઇલ કન્ફોર્મેશનમાં હોય છે, જે સિમેન્ટ કણોની સપાટી પર શોષવું પ્રમાણમાં મુશ્કેલ છે. પરંતુ જ્યારે કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 કરતા ઓછી હોય છે, જોકે ઉત્પાદનમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ (અવેજી ડિગ્રી) પ્રમાણમાં મોટું હોય છે, ત્યારે મોર્ટાર મિશ્રણની પ્રવાહીતા પણ ઘટવા લાગે છે, પરંતુ ઘટાડો ખૂબ જ ઓછો હોય છે. કારણ એ છે કે જ્યારે પાણી ઘટાડનાર એજન્ટનું પરમાણુ વજન નાનું હોય છે, જોકે પરમાણુ પ્રસરણ સરળ હોય છે અને સારી ભીનાશ હોય છે, પરમાણુની શોષણ ગતિ પરમાણુ કરતા મોટી હોય છે, અને જળ પરિવહન સાંકળ ખૂબ ટૂંકી હોય છે, અને કણો વચ્ચેનું ઘર્ષણ મોટું હોય છે, જે કોંક્રિટ માટે હાનિકારક છે. વિક્ષેપ અસર મોટા પરમાણુ વજનવાળા પાણી ઘટાડનાર જેટલી સારી નથી. તેથી, પાણી ઘટાડનારની કામગીરી સુધારવા માટે પિગ ફેસ (સેલ્યુલોઝ સેગમેન્ટ) ના પરમાણુ વજનને યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત કરવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

૩.૩ ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડા પ્રદર્શન પર પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓની અસર

પ્રયોગો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી ઉપરાંત, રિએક્ટન્ટ્સનો ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયા તાપમાન, કાચા માલનું સક્રિયકરણ, ઉત્પાદન સંશ્લેષણ સમય અને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટનો પ્રકાર આ બધું ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શનને અસર કરે છે.

૩.૩.૧ રિએક્ટન્ટ ગુણોત્તર

(1) BS ની માત્રા

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે, સંશ્લેષણ તાપમાન 80°C છે, અને સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે), ઉત્પાદનના બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા પર ઇથેરિફિકેશન એજન્ટ 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન (BS) ની માત્રાની અસરની તપાસ કરવા માટે.

એવું જોઈ શકાય છે કે જેમ જેમ BS નું પ્રમાણ વધે છે, તેમ તેમ બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. જ્યારે BS અને MCC નો ગુણોત્તર 2.2:1 સુધી પહોંચે છે, ત્યારે DS અને મોર્ટારની પ્રવાહિતા મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે, ત્યારે એવું માનવામાં આવે છે કે આ સમયે પાણી ઘટાડનાર કામગીરી શ્રેષ્ઠ છે. BS મૂલ્ય વધતું રહ્યું, અને અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહિતા બંને ઘટવા લાગ્યા. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે BS વધુ પડતું હોય છે, ત્યારે BS NaOH સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને HO-(CH2)4SO3Na ઉત્પન્ન કરશે. તેથી, આ પેપર BS અને MCC ના શ્રેષ્ઠ સામગ્રી ગુણોત્તરને 2.2:1 તરીકે પસંદ કરે છે.

(2) NaOH ની માત્રા

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 છે, n(BS):n(MCC)=2.2:1. સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે, સંશ્લેષણ તાપમાન 80°C છે, અને સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે), ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા પર સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની માત્રાની અસરની તપાસ કરવા માટે.

તે જોઈ શકાય છે કે, ઘટાડાની માત્રામાં વધારા સાથે, SBC ના અવેજીની ડિગ્રી ઝડપથી વધે છે, અને ઉચ્ચતમ મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યા પછી ઘટવાનું શરૂ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે, જ્યારે NaOH સામગ્રી ઊંચી હોય છે, ત્યારે સિસ્ટમમાં ઘણા બધા મુક્ત પાયા હોય છે, અને બાજુ પ્રતિક્રિયાઓની સંભાવના વધે છે, જેના પરિણામે વધુ ઇથેરિફિકેશન એજન્ટો (BS) બાજુ પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે, જેના કારણે ઉત્પાદનમાં સલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી ઓછી થાય છે. ઊંચા તાપમાને, વધુ પડતા NaOH ની હાજરી સેલ્યુલોઝને પણ ઘટાડશે, અને પોલિમરાઇઝેશનની ઓછી ડિગ્રી પર ઉત્પાદનના પાણી-ઘટાડવાના પ્રદર્શન પર અસર થશે. પ્રાયોગિક પરિણામો અનુસાર, જ્યારે NaOH થી MCC નો દાઢ ગુણોત્તર લગભગ 2.1 હોય છે, ત્યારે અવેજીની ડિગ્રી સૌથી મોટી હોય છે, તેથી આ પેપર નક્કી કરે છે કે NaOH થી MCC નો દાઢ ગુણોત્તર 2.1:1.0 છે.

૩.૩.૨ ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડાના પ્રદર્શન પર પ્રતિક્રિયા તાપમાનની અસર

અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો દ્વારા નિર્ધારિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ (MCC ના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, અને ઓરડાના તાપમાને સેલ્યુલોઝનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે. સમય 5 કલાક), ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી પર સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાનના પ્રભાવની તપાસ કરવામાં આવી હતી.

એવું જોઈ શકાય છે કે જેમ જેમ પ્રતિક્રિયા તાપમાન વધે છે, તેમ તેમ SBC નું સલ્ફોનિક એસિડ રિપ્લેસમેન્ટ ડિગ્રી DS ધીમે ધીમે વધે છે, પરંતુ જ્યારે પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80 °C કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે DS નીચે તરફ વલણ દર્શાવે છે. 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન અને સેલ્યુલોઝ વચ્ચેની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા એ એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે, અને પ્રતિક્રિયા તાપમાનમાં વધારો એથેરિફાઇંગ એજન્ટ અને સેલ્યુલોઝ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા માટે ફાયદાકારક છે, પરંતુ તાપમાનમાં વધારા સાથે, NaOH અને સેલ્યુલોઝની અસર ધીમે ધીમે વધે છે. તે મજબૂત બને છે, જેના કારણે સેલ્યુલોઝ ક્ષીણ થાય છે અને પડી જાય છે, જેના પરિણામે સેલ્યુલોઝના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો થાય છે અને નાના પરમાણુ શર્કરા ઉત્પન્ન થાય છે. ઇથેરિફાઇંગ એજન્ટો સાથે આવા નાના અણુઓની પ્રતિક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ છે, અને વધુ ઇથેરિફાઇંગ એજન્ટોનો વપરાશ થશે, જે ઉત્પાદનના રિપ્લેસમેન્ટની ડિગ્રીને અસર કરશે. તેથી, આ થીસીસ માને છે કે BS અને સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફાઇંગ પ્રતિક્રિયા માટે સૌથી યોગ્ય પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80℃ છે.

૩.૩.૩ ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડાના પ્રદર્શન પર પ્રતિક્રિયા સમયની અસર

પ્રતિક્રિયા સમયને કાચા માલના ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ અને ઉત્પાદનોના સતત તાપમાન સંશ્લેષણ સમયમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

(1) કાચા માલના ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ સમય

ઉપરોક્ત શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ હેઠળ (પોલિમરાઇઝેશનની MCC ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ આઇસોપ્રોપેનોલ છે, સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80°C છે, ઉત્પાદન સતત તાપમાન સંશ્લેષણ સમય 5h છે), ઉત્પાદન બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથના અવેજીની ડિગ્રી પર ઓરડાના તાપમાન સક્રિયકરણ સમયના પ્રભાવની તપાસ કરો.

તે જોઈ શકાય છે કે ઉત્પાદન SBC ના બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથના અવેજીની ડિગ્રી પહેલા વધે છે અને પછી સક્રિયકરણ સમય લંબાવવા સાથે ઘટે છે. વિશ્લેષણનું કારણ એ હોઈ શકે છે કે NaOH ક્રિયા સમય વધવા સાથે, સેલ્યુલોઝનું અધોગતિ ગંભીર છે. નાના પરમાણુ શર્કરા ઉત્પન્ન કરવા માટે સેલ્યુલોઝના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો. ઇથેરફાઇંગ એજન્ટો સાથે આવા નાના પરમાણુઓની પ્રતિક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ છે, અને વધુ ઇથેરફાઇંગ એજન્ટોનો વપરાશ થશે, જે ઉત્પાદનના અવેજીની ડિગ્રીને અસર કરશે. તેથી, આ પેપર ધ્યાનમાં લે છે કે કાચા માલનો ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે.

(2) ઉત્પાદન સંશ્લેષણ સમય

ઉપરોક્ત શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ઉત્પાદનના બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથના અવેજીની ડિગ્રી પર ઓરડાના તાપમાને સક્રિયકરણ સમયની અસરની તપાસ કરવામાં આવી હતી. તે જોઈ શકાય છે કે પ્રતિક્રિયા સમય લંબાવવા સાથે, અવેજીની ડિગ્રી પહેલા વધે છે, પરંતુ જ્યારે પ્રતિક્રિયા સમય 5 કલાક સુધી પહોંચે છે, ત્યારે DS નીચે તરફ વલણ દર્શાવે છે. આ સેલ્યુલોઝની ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયામાં હાજર મુક્ત આધાર સાથે સંબંધિત છે. ઊંચા તાપમાને, પ્રતિક્રિયા સમય લંબાવવાથી સેલ્યુલોઝના આલ્કલી હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રીમાં વધારો થાય છે, સેલ્યુલોઝ પરમાણુ સાંકળ ટૂંકી થાય છે, ઉત્પાદનના પરમાણુ વજનમાં ઘટાડો થાય છે અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાં વધારો થાય છે, જેના પરિણામે અવેજીમાં ઘટાડો થાય છે. ડિગ્રી. આ પ્રયોગમાં, આદર્શ સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે.

૩.૩.૪ ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શન પર સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટના પ્રકારનો પ્રભાવ

શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ હેઠળ (MCC પોલિમરાઇઝેશન ડિગ્રી 45 છે, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક છે, ઉત્પાદનોનો સતત તાપમાન સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક છે, અને સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા તાપમાન 80 ℃ છે), અનુક્રમે આઇસોપ્રોપેનોલ, ઇથેનોલ, n-બ્યુટેનોલ, ઇથિલ એસીટેટ અને પેટ્રોલિયમ ઇથરને સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે પસંદ કરો, અને ઉત્પાદનના પાણી ઘટાડતા પ્રદર્શન પર તેમના પ્રભાવની ચર્ચા કરો.

સ્વાભાવિક રીતે, આ ઇથેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયામાં આઇસોપ્રોપેનોલ, એન-બ્યુટેનોલ અને ઇથિલ એસિટેટનો ઉપયોગ સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે થઈ શકે છે. સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટની ભૂમિકા, રિએક્ટન્ટ્સને વિખેરવા ઉપરાંત, પ્રતિક્રિયા તાપમાનને નિયંત્રિત કરી શકે છે. આઇસોપ્રોપેનોલનો ઉત્કલન બિંદુ 82.3°C છે, તેથી આઇસોપ્રોપેનોલનો ઉપયોગ સસ્પેન્ડિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે, સિસ્ટમનું તાપમાન શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા તાપમાનની નજીક નિયંત્રિત કરી શકાય છે, અને ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા પ્રમાણમાં ઊંચી હોય છે; જ્યારે ઇથેનોલનો ઉત્કલન બિંદુ ખૂબ ઊંચો હોય છે, પ્રતિક્રિયા તાપમાન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરતું નથી, ઉત્પાદનમાં બ્યુટેનેસલ્ફોનિક એસિડ જૂથોના અવેજીની ડિગ્રી અને મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઓછી હોય છે; પેટ્રોલિયમ ઇથર પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લઈ શકે છે, તેથી કોઈ વિખરાયેલ ઉત્પાદન મેળવી શકાતું નથી.

૪ નિષ્કર્ષ

(૧) કપાસના પલ્પનો પ્રારંભિક કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરીને,માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝ (MCC)યોગ્ય ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશન સાથે તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, NaOH દ્વારા સક્રિય કરવામાં આવ્યું હતું, અને પાણીમાં દ્રાવ્ય બ્યુટીલસલ્ફોનિક એસિડ સેલ્યુલોઝ ઈથર, એટલે કે સેલ્યુલોઝ-આધારિત વોટર રીડ્યુસર તૈયાર કરવા માટે 1,4-બ્યુટેન સલ્ટોન સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી. ઉત્પાદનની રચના લાક્ષણિકતા હતી, અને એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સેલ્યુલોઝની ઈથરીકરણ પ્રતિક્રિયા પછી, તેની પરમાણુ સાંકળ પર સલ્ફોનિક એસિડ જૂથો હતા, જે આકારહીન માળખામાં પરિવર્તિત થયા હતા, અને વોટર રીડ્યુસર ઉત્પાદનમાં સારી પાણીમાં દ્રાવ્યતા હતી;

(2) પ્રયોગો દ્વારા, એવું જાણવા મળ્યું છે કે જ્યારે માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન સેલ્યુલોઝના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી 45 હોય છે, ત્યારે પ્રાપ્ત ઉત્પાદનનું પાણી ઘટાડાનું પ્રદર્શન શ્રેષ્ઠ હોય છે; કાચા માલના પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી નક્કી કરવામાં આવે તો, રિએક્ટન્ટ્સનો ગુણોત્તર n(MCC):n(NaOH):n( BS)=1:2.1:2.2 હોય છે, ઓરડાના તાપમાને કાચા માલનો સક્રિયકરણ સમય 2 કલાક હોય છે, ઉત્પાદન સંશ્લેષણ તાપમાન 80°C હોય છે, અને સંશ્લેષણ સમય 5 કલાક હોય છે. પાણીની કામગીરી શ્રેષ્ઠ હોય છે.