सीमेंट आधारित सामग्रियों में सेलुलोज ईथर का अनुप्रयोग

1 परिचय
चीन पिछले 20 वर्षों से रेडी-मिक्स मोर्टार को बढ़ावा दे रहा है। विशेष रूप से हाल के वर्षों में, संबंधित राष्ट्रीय सरकारी विभागों ने रेडी-मिक्स मोर्टार के विकास को महत्व दिया है और प्रोत्साहन नीतियां जारी की हैं। वर्तमान में, देश के 10 से अधिक प्रांतों और नगरपालिकाओं में रेडी-मिक्स मोर्टार का उपयोग किया जा रहा है। इनमें से 60% से अधिक, यानी 800 से अधिक रेडी-मिक्स मोर्टार उद्यम सामान्य स्तर से ऊपर हैं, जिनकी वार्षिक अनुमानित क्षमता 274 मिलियन टन है। 2021 में, सामान्य रेडी-मिक्स मोर्टार का वार्षिक उत्पादन 62.02 मिलियन टन था।

निर्माण प्रक्रिया के दौरान, मोर्टार अक्सर बहुत अधिक पानी खो देता है और उसे हाइड्रेट होने के लिए पर्याप्त समय और पानी नहीं मिल पाता, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त मजबूती आती है और सख्त होने के बाद सीमेंट पेस्ट में दरारें पड़ जाती हैं। सेल्युलोज ईथर सूखे मिश्रण वाले मोर्टार में एक सामान्य बहुलक मिश्रण है। इसमें जल धारण, गाढ़ापन, वाष्पीकरण में रुकावट और वायु अवशोषण के गुण होते हैं, और यह मोर्टार के प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार कर सकता है।

मोर्टार को परिवहन संबंधी आवश्यकताओं के अनुरूप बनाने और दरारें पड़ने तथा कम बंधन क्षमता जैसी समस्याओं को दूर करने के लिए, मोर्टार में सेल्युलोज ईथर मिलाना अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह लेख सेल्युलोज ईथर की विशेषताओं और सीमेंट-आधारित सामग्रियों के प्रदर्शन पर इसके प्रभाव का संक्षिप्त परिचय देता है, जिससे तैयार मोर्टार से संबंधित तकनीकी समस्याओं को हल करने में सहायता मिलने की उम्मीद है।

2. सेल्युलोज ईथर का परिचय
सेल्यूलोज ईथर (Cellulose Ether) का निर्माण एक या अधिक ईथरीकरण एजेंटों की ईथरीकरण प्रतिक्रिया और शुष्क पिसाई के माध्यम से सेल्यूलोज से किया जाता है।

2.1 सेलुलोज ईथर का वर्गीकरण
ईथर प्रतिस्थापकों की रासायनिक संरचना के अनुसार, सेल्युलोज ईथर को आयनिक, धनायनिक और गैर-आयनिक ईथर में विभाजित किया जा सकता है। आयनिक सेल्युलोज ईथर में मुख्य रूप से कार्बोक्सीमिथाइल सेल्युलोज ईथर (सीएमसी) शामिल है; गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथर में मुख्य रूप से मिथाइल सेल्युलोज ईथर (एमसी), हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज ईथर (एचपीएमसी) और हाइड्रॉक्सीएथिल फाइबर ईथर (एचसी) आदि शामिल हैं। गैर-आयनिक ईथर को जल-घुलनशील ईथर और तेल-घुलनशील ईथर में विभाजित किया गया है। गैर-आयनिक जल-घुलनशील ईथर मुख्य रूप से मोर्टार उत्पादों में उपयोग किए जाते हैं। कैल्शियम आयनों की उपस्थिति में, आयनिक सेल्युलोज ईथर अस्थिर होते हैं, इसलिए सीमेंट, बुझा हुआ चूना आदि को सीमेंटिंग सामग्री के रूप में उपयोग करने वाले शुष्क-मिश्रित मोर्टार उत्पादों में इनका उपयोग कम ही होता है। गैर-आयनिक जल-घुलनशील सेल्युलोज ईथर अपनी निलंबन स्थिरता और जल प्रतिधारण क्षमता के कारण निर्माण सामग्री उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
ईथरीकरण प्रक्रिया में चयनित विभिन्न ईथरीकरण एजेंटों के अनुसार, सेल्युलोज ईथर उत्पादों में मिथाइल सेल्युलोज, हाइड्रॉक्सीएथिल सेल्युलोज, हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेल्युलोज, सायनोएथिल सेल्युलोज, कार्बोक्सीमिथाइल सेल्युलोज, एथिल सेल्युलोज, बेंजाइल सेल्युलोज, कार्बोक्सीमिथाइल हाइड्रॉक्सीएथिल सेल्युलोज, हाइड्रॉक्सीप्रोपिल मिथाइल सेल्युलोज, बेंजाइल सायनोएथिल सेल्युलोज और फेनिल सेल्युलोज शामिल हैं।

मोर्टार में उपयोग किए जाने वाले सेल्युलोज ईथर में आमतौर पर मिथाइल सेल्युलोज ईथर (एमसी), हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइल सेल्युलोज (एचपीएमसी), हाइड्रॉक्सीएथिल मिथाइल सेल्युलोज ईथर (एचईएमसी) और हाइड्रॉक्सीएथिल सेल्युलोज ईथर (एचईएमसी) शामिल होते हैं। इनमें से एचपीएमसी और एचईएमसी सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

2.2 सेलुलोज ईथर के रासायनिक गुण
प्रत्येक सेल्युलोज ईथर की मूल संरचना सेल्युलोज-एनहाइड्रोग्लूकोज संरचना होती है। सेल्युलोज ईथर के उत्पादन की प्रक्रिया में, सेल्युलोज फाइबर को पहले क्षारीय विलयन में गर्म किया जाता है और फिर ईथरीकरण एजेंट के साथ उपचारित किया जाता है। रेशेदार अभिक्रिया उत्पाद को शुद्ध किया जाता है और एक समान महीनता वाले पाउडर में पीसा जाता है।

एमसी के उत्पादन में, केवल मिथाइल क्लोराइड का उपयोग ईथरीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है; मिथाइल क्लोराइड के अतिरिक्त, एचपीएमसी के उत्पादन में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापकों को प्राप्त करने के लिए प्रोपिलीन ऑक्साइड का भी उपयोग किया जाता है। विभिन्न सेल्युलोज ईथरों में मिथाइल और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल प्रतिस्थापन दरें भिन्न-भिन्न होती हैं, जो सेल्युलोज ईथर विलयन की कार्बनिक अनुकूलता और ऊष्मीय परास तापमान को प्रभावित करती हैं।

2.3 सेलुलोज ईथर के विघटन गुण

सेल्यूलोज ईथर के घुलने के गुण सीमेंट मोर्टार की कार्यक्षमता को काफी प्रभावित करते हैं। सेल्यूलोज ईथर का उपयोग सीमेंट मोर्टार की एकजुटता और जल धारण क्षमता को बेहतर बनाने के लिए किया जा सकता है, लेकिन यह इस बात पर निर्भर करता है कि सेल्यूलोज ईथर पानी में पूरी तरह से घुल जाए। सेल्यूलोज ईथर के घुलने को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं घुलने का समय, हिलाने की गति और पाउडर की महीनता।

2.4 सीमेंट मोर्टार में धंसने की भूमिका

सीमेंट स्लरी के एक महत्वपूर्ण योजक के रूप में, डिस्ट्रॉय निम्नलिखित पहलुओं में अपना प्रभाव डालता है।
(1) मोर्टार की कार्यक्षमता में सुधार करना और मोर्टार की चिपचिपाहट बढ़ाना।
ज्वाला जेट तकनीक का उपयोग करने से मोर्टार को अलग होने से रोका जा सकता है और एक समान और सुसंगत प्लास्टिक संरचना प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, HEMC, HPMC आदि युक्त बूथ पतली परत वाले मोर्टार और प्लास्टरिंग के लिए सुविधाजनक होते हैं। यह शियर दर, तापमान, ढहने की सांद्रता और घुले हुए नमक की सांद्रता जैसे कारकों को भी ध्यान में रखता है।
(2) इसमें वायु प्रवेश प्रभाव होता है।
अशुद्धियों के कारण, कणों में समूहों के समावेश से कणों की सतही ऊर्जा कम हो जाती है, और इस प्रक्रिया में सरगर्मी सतह के साथ मिश्रित मोर्टार में स्थिर, एकसमान और महीन कणों को आसानी से शामिल किया जा सकता है। "बॉल दक्षता" मोर्टार के निर्माण प्रदर्शन में सुधार करती है, मोर्टार की नमी को कम करती है और मोर्टार की तापीय चालकता को कम करती है। परीक्षणों से पता चला है कि जब HEMC और HPMC की मिश्रण मात्रा 0.5% होती है, तो मोर्टार में गैस की मात्रा सबसे अधिक, लगभग 55% होती है; जब मिश्रण मात्रा 0.5% से अधिक होती है, तो मात्रा बढ़ने के साथ-साथ मोर्टार में गैस की मात्रा धीरे-धीरे बढ़ने लगती है।
(3) इसे अपरिवर्तित रखें।

मोम मोर्टार में घुल सकता है, उसे चिकना कर सकता है और मिला सकता है, जिससे मोर्टार और प्लास्टर पाउडर की पतली परत को फैलाना आसान हो जाता है। इसे पहले से गीला करने की आवश्यकता नहीं होती है। निर्माण के बाद, सीमेंटयुक्त सामग्री को लंबे समय तक लगातार नमी में रखा जा सकता है, जिससे मोर्टार और सतह के बीच आसंजन बेहतर हो जाता है।

ताजे सीमेंट आधारित पदार्थों पर सेल्युलोज ईथर के संशोधन प्रभावों में मुख्य रूप से गाढ़ापन, जल प्रतिधारण, वायु प्रवेश और मंदन शामिल हैं। सीमेंट आधारित पदार्थों में सेल्युलोज ईथर के व्यापक उपयोग के साथ, सेल्युलोज ईथर और सीमेंट घोल के बीच की परस्पर क्रिया धीरे-धीरे अनुसंधान का एक प्रमुख विषय बनती जा रही है।