文摘

制备的小麦秸秆利用polycarboxylate强塑剂(pc)来改善其性能以及降低生产成本。小麦秸秆的添加时间和预处理时间生产个人电脑被检测到。采用正交试验设计优化反应物的组件,以及引发剂的添加时间也检查了。摘要小麦秸秆产生的电脑保持减率相当高。此外,一些物理特性的结果显示没有明显的差异产生的个人电脑和没有麦秸,而pc生产与麦秸凝结时间越长。同时,红外光谱暗示麦秸的加入使侧链更加丰富,几乎没有影响的大分子主链。

1。介绍

Polycarboxylate强塑剂(pc)被认为是至关重要的外加剂在现代混凝土技术的使用,因为他们可以改善混凝土的和易性,分散凝聚补水水泥粒子出现在粘贴,并可能导致高度可流动的混凝土或降低混凝土的水灰比(1]。有三代减混凝土中使用的混合物。第一代通常是由木质素磺酸盐和通常被称为普通减代理。第二个是由磺化萘甲醛或磺化三聚氰胺甲醛属于强塑剂。Polycarboxylate强塑剂(pc)介绍了第三和最新一代的混凝土外加剂在1980年代哪个绝对的优越性能(2,3]。普通减lignosulfonate-based混合物的低生产成本和良好的制动效果。然而,如果混凝土添加剂用量超过推荐的剂量,它将导致混凝土的noncondensation好几天,推迟项目。和有限的推荐剂量下,减率是6%至12%,不能满足施工的要求。第二代强塑剂具有更好的性能和可接受的生产成本;然而,大量吸收甲醛使用在他们的生产过程中,导致严重的环境污染。最新polycarboxylate强塑剂(pc)可以满足建筑和环境要求;然而,生产成本很高(4,5]。与世界各地的可持续的发展战略,绿色化学已成为国际化学学科的核心部分。从材料的角度过程工程,充分利用可再生资源,必须开发新的环保减代理,满足性能的标准,经济可行性6,7]。

纤维素生物质作为光合作用的主要产品广泛存在于陆地环境中,有大量的羟基等活性集团由纤维素的聚合物结构,很容易发生衍生化通过酯化和醚化反应在一定条件下,与此同时,一些水溶性纤维素衍生物显示一些著名的属性如增厚、分散、乳化、增溶、保护胶体。这个导数过程有广泛的原料来源和环境友好的特点,所以广泛应用于许多领域8,9]。在建筑材料领域,研究纤维素衍生品如减剂也被吸引了注意力,据报道,主要原料制备的减剂是基于生物质包括纤维素、半纤维素、淀粉和改性方法包括羧甲基化、羧乙基,烷基磺酸和硫酸酯化。例如,美国和日本的研究人员们用淀粉作为原料生产多糖减剂(10,11]。在中国,除了淀粉,有研究利用棉花纤维、棉短绒、蔗渣为原料生产的减代理。这些措施可以减少生产成本以及加强混凝土的性能(12- - - - - -14]。这些研究表明,多糖,如淀粉、纤维素等,通过合理的分子设计和适当的反应条件,他们可能准备在混凝土减代理效率高(15- - - - - -18]。然而,系统性的准备过程中纤维素基减剂很少报道。

稻草秸秆是农作物的主要部分,和大量的稻草秸秆废弃物将每年生成。如果处理不当,会发生严重的资源浪费和环境污染。利用作物秸秆如稻草、秸秆一直作为主要战略产业领域的可再生资源发展在21世纪的世界。和资源的利用主要集中在化学工业的发展和建筑材料(19- - - - - -21]。根据目前的报告,用于生产的原材料的减剂大多是纤维素产品。同时,研究利用稻草秸秆直接准备减代理尚未报道。

摘要小麦秸秆浪费在准备加入polycarboxylate强塑剂(pc),通过接枝共聚大分子的稻草纤维和电脑来提高减剂的性能以及降低其生产成本。适当的添加时间麦秸。正交试验是利用优化每一成分比例。同时,发起者的添加速度也检查了。应用程序性能和生产成本之间的差异,没有修改的电脑麦秸进行比较。此外,红外分析区分机制。

2。材料和方法

2.1。材料

从郑州郊区小麦秸秆收集,中国。在使用之前,与去离子水清洗和浸泡,然后油炸24小时的80°C。之后,他们被地面和通过一个80 -筛网。的一部分已筛麦秸沉浸的氢氧化钠溶液中24小时,和产品是用1%的盐酸和去离子水清洗,直到洗脱液达到中性随后干燥在80°C通过80 - 24小时通过筛网。最终产品是存储在一个干燥器为进一步使用在所有的实验中。

甲基烯丙基聚氧乙烯(TPEG) 2400年和1000年,片状和白色蜡状固体,分别的工业品位,由江苏海安石油化工厂。顺丁烯二酸酐(人),片状,白色固体,为分析纯,购自天津Kemiou化学试剂有限公司,有限公司methallyl磺酸钠(sma材料),水晶粉,从上海Macklin公司购买。丙烯酰胺(AM)、白色固体,为分析纯,购自天津Kemiou化学试剂有限公司,过硫酸铵,白色结晶固体,是分析品位和也从天津Kemiou购买化学试剂有限公司,有限公司氢氧化钠、白色,颗粒均匀,从烟台Shuangshuang化工有限公司购买,卖方有限公司水泥42.5郑州有限公司是由中国联合水泥有限公司

2.2。合成的电脑

tpeg tpeg - 1000 - 2400,顺丁烯二酸酐(人),methallyl磺酸钠(MAS)、丙烯酰胺(AM)和蒸馏水是根据一些比例添加到一个500毫升four-neck圆底烧瓶搅拌器,水分离器和一个电容器和一个温度计。该设备是保存在一个恒定的温度的恒温水浴80°C。当反应物溶解并达到80°C的温度,添加引发剂是通过恒压滴液漏斗。然后,系统保存在相同的温度几个小时。当反应结束后,自然冷却至室温,紧随其后的是使用氢氧化钠溶液pH值调整到7.0。最后,减剂产品的棕色透明液体。

2.3。性能度量

水泥减剂产品的流动性测试标准测试方法的中国混凝土外加剂均匀性测试(GB / T 8077 - 2000),水灰比为0.29。

减率测定方法是根据混凝土外加剂的中国(gb8076 - 2008)标准,计算公式如下: 在哪里减率(%),(公斤/米³)是基准混凝土单位用水量,和(公斤/米³)是矿物掺合料混凝土单位用水量。

固体含量测定混凝土坍落度和测试是根据混凝土外加剂的中国标准(gb8076 - 2008);的错误都不超过0.3%,计算公式如下: 在哪里(%)代表固体含量,(g)称量瓶的质量,和(g)是原样品的质量,(g)称量瓶的质量和干样品。

在抗压强度的测定,所有的流程,如混凝土搅拌、成型、测量和数据处理是按照普通混凝土力学性能试验方法标准的中国(GB / t50081 - 2002)。根据混凝土掺合料混凝土制备标准(GB / 8076 - 2008),中国的指定比C(水泥):年代(石):G(砂):W(水)在混凝土混合料1:2.11:3.5:0.48,水泥是P型。O 42.5 R,购自中国联合水泥集团有限公司,有限公司,河南登封。沙子和石头是嘉镇,郑州,河南,中国。

3所示。结果与讨论

3.1。添加小麦秸秆生产个人电脑

3.1.1。的影响不同时期小麦秸秆水泥的流动性

一项成熟的技术准备的电脑选择通过实验比较。不同的添加时间的麦秸的影响水泥流动性是首先检查,结果显示在图1,代表了原始过程没有麦秸(WS), B表示,小麦秸秆(WS)最初是与其他反应物添加,C代表的麦秸与发起者(WS)补充道,和D代表的麦秸(WS)添加后的启动程序。清楚地看到,水泥流动性增加随着麦秸,结果暗示,个人电脑的性能可以改善通过添加小麦草。可以看出最大水泥流动性得到了麦秸时加入的反应,和水泥流动性增加小麦秸时添加后的启动程序。然而,没有变化观察到当小麦秸秆添加引发剂。结果意味着麦秸改善流动性能的电脑也许通过主链高分子的接枝共聚,机制不应自由基聚合,因为激进的发起者可以灭活的影响小麦秸秆。更好的和可行的方法是添加的麦秸开始与其他试剂。

3.1.2。小麦秸秆的预处理时间对水泥的流动性的影响

众所周知,麦秸由大分子如纤维素、半纤维素和木质素。为了使小麦秸秆充分反应,预处理小麦秸秆的利用。引用和工作经验的基础上,盐酸浓度为0.5 mol / L是选择浸泡麦秸,然后,混合物在室温下保持时间不同;之后,混合物被吸入过滤布氏漏斗和蒸馏水冲洗同时为了减少麦秸的酸度;最后,它是干,保留使用。图2显示的效果不同预处理时间的小麦秸秆水泥流动性,不同时期的预处理麦草添加相同的质量与其他反应物开始。从图可以看出2当小麦秸秆的预处理时间是0和12 h,水泥流动性仍然约32厘米。然而,当预处理时间增加到18 h,水泥流动性下降一点。当预处理时间继续延长,水泥流动性下降更多。结果暗示反应的预处理是不赞成因为流动性的改善pc生产麦秸应该归因于接枝共聚大分子的麦秸,而预处理麦草的分子量降低,导致流动性的降低。所以在接下来的实验中,小麦秸秆预处理反应中直接使用。

3.2。优化反应与麦秸pc生产

3.2.1之上。个人电脑生产优化反应物

采用正交试验设计找到最优反应物组件。tpeg等四个反应物tpeg - 2400——1000年,马斯,麦秸选择优化的组件,因为他们影响产品性能的主要成分以及成本(22,23]。表1描述了正交试验设计9个试验为每个反应物浓度组件的三个层次的变量和相应的水泥流动性。同时,意味着值(MVs)和正交极端值(EVs)也显示在表1,而表2说明了四个因素的水平在实验设计中使用。它可以看到从表1所有的四个因素直接影响了电脑的水泥流动性,tpeg - 2400的正交极值,tpeg - 1000, MAS,和小麦秸秆(WS) 3, 1.83,和1.58,分别。所以,序列根据反应物的水泥流动性的影响pc tpeg - 2400, tpeg - 1000,小麦秸秆(WS),和马斯。结果还证实,个人电脑的性能依赖于大量的大分子。此外,它可以发现,在正交试验设计的影响趋势tpeg 1000 - 2400和tpeg - pc的水泥流动性仍然在上升,这意味着如果他们的用量不断增加,个人电脑可以改善水泥的流动性;然而,产品成本也会增加。为了满足性能和成本的剂量tpeg - 2400和tpeg -被选出的1000位宾客30 g和18.75 g,分别。当剂量对MAS和麦秸2 g, pc的水泥流动性最优值。

3.2.2。优化反应时间对个人电脑生产麦秸

考虑到缓慢启动的反应特征,快速增长,速度终止自由基聚合,引发剂的添加时间的反应是至关重要的。温度对引发剂的分解有很大影响,温度越高,越快发起者传播;与此同时,将产生更多的自由基,聚合速度加快。因此,发起者通常是添加时反应温度得到适当的点,这有利于聚合反应。在这个实验中,引发剂添加适当的温度为80°C,和添加时间检查,以获得最优的反应条件。图3显示的效果不同引发剂的添加时间水泥流动性。0.75添加时间设置为0.5 h, h, 1 h, h, 1.5和2 h,分别,这意味着不同的添加引发剂反应系统的速度。清楚地看到,水泥流动性出现在抛物线趋势以及增加时间的增加,当增加时间1 h,最大水泥流动性得到显示最佳的反应条件,所以最好的引发剂的添加时间是这个实验1 h。

3.3。特性与小麦秸秆生产的个人电脑

3.3.1。一些物理属性

所有的个人电脑生产麦秸出现褐色,没有明显的气味与pH值约为7.0。此外,一些物理性质也发现更好的了解电脑的特点生产麦秸在这个实验。表3显示了固体含量的变化、密度和粘度随着水泥流动性的变化。清楚地看到,固体含量和密度随之增加水泥的流动性。同时,粘度也改善了小麦秸秆利用时生产的个人电脑。电脑没有麦秸的粘度是大约50 MPa·s,而电脑的价值与麦秸60至67 MPa·s。众所周知,粘度与分子聚合的程度在某种程度上,所以电脑与麦秸的分子质量比没有麦秸。然而,从表中可以看到,粘度是没有多少水泥流动性因为价值观密切相关并没有明显的规则。

3.3.2。水泥流动性不同剂量下生产的个人电脑与小麦秸秆

众所周知,个人电脑的剂量对水泥流动性有很大的影响,所以电脑的剂量与麦秸测试找到最佳剂量。图4展品的价值水泥流动性不同剂量下生产的个人电脑与小麦秸秆。最明显的区别是观察到的有或没有电脑,并随着剂量的增加,水泥流动性有显著改善。用量为0.5%时,水泥流动性达到最大值,当用量不断上升,水泥流动性没有太多变化。考虑到产品成本,0.5%的剂量被选为最优。

3.3.3。混凝土坍落度的比较及抗压强度的pc生产,没有麦秸

混凝土坍落度的主要指搅拌混凝土是否容易使用的建筑工人和混凝土是否均匀致密。混凝土衰退也反映了混凝土的流动性的属性,凝聚力,和水潴留,和所有这些特征的混凝土的性能影响减剂、混凝土坍落度的可以用来验证减剂的性能。混凝土坍落度时小,抗压强度大,减剂的性能更好。表4减率的值列表,具体的衰退,生产的个人电脑样品抗压强度和麦秸。结果表明,这两种技术之间没有明显的差异,并利用小麦秸秆生产个人电脑可以保持高性能的电脑。和在实验中,发现个人电脑生产麦秸凝结时间较长,哪个更有利于建设。同时,这两种技术之间的生产成本进行了比较,和新技术的生产成本可以降低每公斤2元左右,没有小麦秸秆。

3.3.4。红外光谱分析

为了获得更深层的认知的新技术,采用红外光谱。电脑产生的红外谱图,没有小麦秸秆在数据绘制5(一个)和5 (b)。可以清楚的看到有九3422.86厘米等明显的峰值⁻¹,2923.32厘米⁻¹,2126.73厘米⁻¹,1650.97厘米⁻¹,1455.28厘米⁻¹,1351.55厘米⁻¹,1252.96厘米⁻¹,1097.84厘米⁻¹,960.06厘米⁻¹在图5 (b),而只有五个明显的峰值,如3383.15厘米⁻¹,2110.79厘米⁻¹,1642.52厘米⁻¹,1350.78厘米⁻¹,1083.60厘米⁻¹在图5(一个)。

这些山峰表示有羧基和磺酸团体和醚键存在于这两种产品,而羟基峰,碳氢键弯曲振动峰,和碳碳键的伸缩振动峰不明显与小麦秸秆生产的产品,可以推测在麦秸官能团之间的反应和羟基原始链;同时,侧链上的接枝反应发生限制主链的振动。

4所示。结论

实验结果表明,利用小麦秸秆制备的电脑可能会降低其生产成本以及提高性能。小麦秸秆的最佳实验条件是没有额外添加了化学预处理与其他试剂在反应的开始,和的摩尔比率methallyl聚氧乙烯(TPEG) 1000: methallyl聚氧乙烯(TPEG) 2400:顺丁烯二酸酐(人):丙烯酰胺(AM): methallyl磺酸钠(sma) 3: 2: 12: 7: 2。同时,添加小麦草的质量比methallyl聚氧乙烯(TPEG) 2400年1:15,硫酸铵用量的发起者是单体的总质量分数的0.3%。引发剂的浓度是40%,而发起者增加时间1 h,和反应系统保持在80°C 4 h。33厘米的水泥流动性很高,得到了凝结时间越长,哪个更有利于建设。同时,生产成本可以减少约2美元每公斤产品在使用麦秸。此外,红外光谱显示,小麦草可以嫁接到主链。下面的研究应该关注设计更合理的反应的分子结构完全开发的潜力的小麦秸秆制备高效减代理。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢大学的基础关键中国河南省青年教师(2013年ggjs - 088)和河南省科学技术研究项目(152102210323和152102210323)。