การอภิปรายเกี่ยวกับวิธีการทดสอบความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์สำหรับปูนผสมแห้ง

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารประกอบพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จากเซลลูโลสธรรมชาติผ่านกระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชัน และเป็นสารเพิ่มความหนืดและสารกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม

ข้อมูลพื้นฐานการวิจัย

เซลลูโลสอีเทอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนผสมแห้งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดไม่มีประจุ ได้แก่ เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MC), ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HEC), ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HEMC) และไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) ปัจจุบันยังมีเอกสารทางวิชาการเกี่ยวกับวิธีการวัดความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ไม่มากนัก ในประเทศของเรามีเพียงมาตรฐานและตำราบางฉบับเท่านั้นที่กำหนดวิธีการทดสอบความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์

วิธีการเตรียมสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์

การเตรียมสารละลายเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์

เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ หมายถึง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีหมู่เมทิลอยู่ในโมเลกุล เช่น MC, HEMC และ HPMC เนื่องจากหมู่เมทิลมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีหมู่เมทิลจึงมีคุณสมบัติการเกิดเจลเมื่อได้รับความร้อน กล่าวคือ ไม่ละลายในน้ำร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล (ประมาณ 60-80°C) เพื่อป้องกันไม่ให้สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์จับตัวเป็นก้อน ให้ต้มน้ำให้ร้อนเกินอุณหภูมิการเกิดเจล ประมาณ 80-90°C จากนั้นเติมผงเซลลูโลสอีเทอร์ลงในน้ำร้อน คนให้กระจายตัว คนต่อไปเรื่อยๆ และปล่อยให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ก็จะได้สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ที่สม่ำเสมอ

คุณสมบัติการละลายของอีเทอร์ที่มีเมทิลเซลลูโลสซึ่งไม่ได้ผ่านการปรับสภาพพื้นผิว

เพื่อหลีกเลี่ยงการจับตัวเป็นก้อนของเซลลูโลสอีเทอร์ในระหว่างกระบวนการละลาย ผู้ผลิตบางครั้งจึงทำการปรับสภาพพื้นผิวทางเคมีให้กับผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ชนิดผงเพื่อชะลอการละลาย กระบวนการละลายจะเกิดขึ้นหลังจากเซลลูโลสอีเทอร์กระจายตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว ดังนั้นจึงสามารถละลายในน้ำเย็นที่มีค่า pH เป็นกลางได้โดยตรงโดยไม่เกิดการจับตัวเป็นก้อน ยิ่งค่า pH ของสารละลายสูงเท่าไร เวลาในการละลายของเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีคุณสมบัติการละลายแบบชะลอก็จะยิ่งสั้นลงเท่านั้น การปรับค่า pH ของสารละลายให้สูงขึ้นจะทำให้ความเป็นด่างลดลง ซึ่งจะทำให้เซลลูโลสอีเทอร์ละลายช้าลงและจับตัวเป็นก้อนเมื่อละลาย ดังนั้นควรปรับค่า pH ของสารละลายให้สูงขึ้นหรือต่ำลงหลังจากเซลลูโลสอีเทอร์กระจายตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว

คุณสมบัติการละลายของอีเทอร์ที่มีเมทิลเซลลูโลสซึ่งผ่านการปรับสภาพพื้นผิว

การเตรียมสารละลายไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์

สารละลายไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HEC) ไม่มีคุณสมบัติการเกิดเจลจากความร้อน ดังนั้น HEC ที่ไม่มีการปรับสภาพพื้นผิวจะเกิดการจับตัวเป็นก้อนในน้ำร้อนได้เช่นกัน โดยทั่วไปผู้ผลิตจะทำการปรับสภาพพื้นผิวทางเคมีบนผง HEC เพื่อชะลอการละลาย เพื่อให้สามารถกระจายตัวได้โดยตรงในน้ำเย็นที่มีค่า pH เป็นกลางโดยไม่เกิดการจับตัวเป็นก้อน ในทำนองเดียวกัน ในสารละลายที่มีความเป็นด่างสูง HEC ก็สามารถจับตัวเป็นก้อนได้เช่นกันเนื่องจากการสูญเสียความสามารถในการละลายที่ล่าช้า เนื่องจากสารละลายซีเมนต์มีฤทธิ์เป็นด่างหลังจากการไฮเดรชั่นและค่า pH ของสารละลายอยู่ระหว่าง 12 ถึง 13 อัตราการละลายของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ผ่านการปรับสภาพพื้นผิวในสารละลายซีเมนต์จึงเร็วมากเช่นกัน

คุณสมบัติการละลายของ HEC ที่ผ่านการปรับสภาพพื้นผิว

สรุปและวิเคราะห์

1. กระบวนการกระจายตัว

เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบต่อระยะเวลาการทดสอบอันเนื่องมาจากการละลายช้าของสารเคลือบผิว แนะนำให้ใช้น้ำร้อนในการเตรียมการ

2. กระบวนการทำความเย็น

ควรคนสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์และทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิห้องเพื่อลดอัตราการเย็นตัว ซึ่งจะทำให้ต้องใช้เวลาทดสอบนานขึ้น

3. กระบวนการกวน

หลังจากเติมเซลลูโลสอีเทอร์ลงในน้ำร้อนแล้ว ให้คนอย่างต่อเนื่อง เมื่ออุณหภูมิของน้ำลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล เซลลูโลสอีเทอร์จะเริ่มละลาย และสารละลายจะค่อยๆ ข้นขึ้น ในเวลานี้ควรลดความเร็วในการคนลง เมื่อสารละลายมีความหนืดถึงระดับหนึ่งแล้ว ต้องตั้งทิ้งไว้ให้นิ่งนานกว่า 10 ชั่วโมง ก่อนที่ฟองอากาศจะค่อยๆ ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำแล้วแตกและหายไป

ฟองอากาศในสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์

4. กระบวนการให้ความชุ่มชื้น

ควรวัดปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์และน้ำอย่างแม่นยำ และพยายามอย่ารอให้สารละลายมีความหนืดสูงขึ้นก่อนจึงค่อยเติมน้ำ

5. การทดสอบความหนืด

เนื่องจากสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์มีคุณสมบัติแบบทิกโซโทรปี เมื่อทำการทดสอบความหนืด หากโรเตอร์ของเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนถูกจุ่มลงในสารละลาย จะทำให้เกิดการรบกวนสารละลายและส่งผลต่อผลการวัด ดังนั้น หลังจากจุ่มโรเตอร์ลงในสารละลายแล้ว ควรปล่อยทิ้งไว้ 5 นาที ก่อนทำการทดสอบ