МОДИФИЦИРОВАННАЯ ГИДРОКСИЭТИЛМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА ДЛЯ УСИЛЕННОГО КЛЕЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛИТКИ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ
MODIFIED HYDROXYETHYL METHYLCELLULOSE FOR REINFORCED ADHESIVE FOR CERAMIC TILE AND METHOD FOR ITS PRODUCTION AND APPLICATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к области техники строительных материалов, в частности к модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозе для усиленного клея для керамической плитки, а также способу ее получения.
Уровень техники
Как декоративный материал, керамическая плитка имеет широкий рынок сбыта. Однако, с расширением специализации рынка керамической плитки, все больше и больше покупателей проявляют интерес к бесшовной облицовке стен, что делает крупноформатную керамическую плитку все более востребованной. В то же время, растущая популярность жилых домов большой площади также способствует популярности крупноформатной керамической плитки. С увеличением размера и массы керамической плитки, требования к безопасности становятся все выше и выше, а традиционный клей для керамической плитки с трудом удовлетворяет требованиям, поэтому ускоренными темпами разрабатываются новые клеи для керамической плитки.
Основными причинами падения керамической плитки являются: (1) деформация усадки нового слоя бетонной основы; (2) внешние факторы, такие как усадка здания и сползание; (3) деформация, вызванная резким изменением температуры; (4) касательное напряжение, вызванное разбуханием при увлажнении пористой керамической плитки; и (5) гладкая поверхность керамической плитки, обуславливающая небольшую механическую силу сцепления между клеем и керамической плиткой, приводящую к небольшому напряжению, вызванному другими причинами, приводящему к нарушению когезии. Принимая во внимание данные проблемы, известный клей для керамической плитки может удовлетворять только некоторым требованиям, однако для глазурованной плитки большей площади, такой как 600 мм×600 мм или более, вследствие большой скорости усадки, известный клей для керамической плитки, используемый для приклеивания высококачественной керамической плитки, часто характеризуется явлениями, связанными с формированием пустот и падением плитки. Следовательно, для приклеивания высококачественной керамической плитки требуется усиленный клей для керамической плитки.
6
7
2
3~m~n
3
m
2
2
n
3
Гидроксиэтилметилцеллюлоза (ГЭМЦ) представляет собой разновидность смешанного эфира целлюлозы, характеризующегося быстрым ростом выхода, потребления и качества в последние годы. ГЭМЦ представляет собой неионогенный смешанный эфир целлюлозы, полученный из хлопка и древесины путем обработки щелочью, этерификации этиленоксидом и метилхлоридом, и т.д. Молекулярная структура ГЭМЦ представляет собой [CHO(OH)(OCH)(OCHCHOH). В настоящее время, технологию получения ГЭМЦ можно разделить на две категории: жидкофазный метод и газофазный метод. Внутреннее давление оборудования, используемого в жидкофазном методе, является низким, что требует низкой несущей способности оборудования и представляет собой меньшую опасность. После выдерживания целлюлозы в щелочном растворе, щелочная целлюлоза может полностью набухнуть и может быть равномерно обработана щелочью. Щелочной раствор может хорошо проникать и обеспечивать набухание целлюлозы, так что могут быть получены продукты с одинаковой степенью замещения и вязкостью, и легко изменить модификацию продуктов. Тем не менее, размер реактора не может быть чрезмерно большим (как правило, менее 15 м), так что производительность является небольшой. Если необходимо увеличить выход, может быть добавлено больше реакторов, и может потребоваться большое количество органических растворителей в качестве носителей в реакционном процессе. Время реакции является относительно продолжительным (как правило, более 10 часов), что увеличивает затраты на регенерацию растворителя путем дистилляции и временные затраты. Газофазный метод отличается компактным оборудованием и высокой производительностью за одну загрузку. Реакцию проводят в горизонтальном автоклаве, и время реакции (как правило, 5-8 часов) является менее продолжительным, чем в жидкофазном методе. Более того, не требуется сложная система регенерации растворителя. После завершения реакции, избыточное количество хлорметана и побочный продукт, представляющий собой диметиловый эфир, поступают в систему регенерации в газообразной форме для раздельной регенерации, так что трудозатраты являются низкими, трудоемкость является небольшой, а производственные затраты меньше, чем для жидкофазного метода. Однако, инвестиции в оборудование и автоматическое управление, уровень технической подготовки, а также инвестиции и стоимость строительства являются высокими.
Таким образом,  актуальной задачей, которую необходимо решить специалистам в данной области техники, является создание модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки и способа ее получения.
Краткое описание
С целью преодоления недостатков известного уровня техники, настоящее изобретение обеспечивает модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки, а также способ ее получения и применение, который заменяет сложную операцию многостадийной этерификации в ходе получения существующей модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы, и требует только осуществления одностадийной этерификации посредством контроля определенных рабочих условий; и поскольку стадии физической модификации добавляются непрерывно, получают продукты с улучшенными свойствами, и значительно улучшается адгезионная прочность при растяжении клея для керамической плитки. В то же время, рабочие условия одностадийной этерификации существенно отличаются от условий известного уровня техники тем, что при отсутствии добавления ингибитора, представляющего собой диметиловый эфир, концентрацию щелочи в системе повышают путем добавления гранулированной каустической соды, и эффективность этерификации этерифицирующим агентом повышается; в то же время реакцию этерификации проводят на стадиях различного давления  и реализуют при более высоком давлении, так что улучшается однородность продукта, и дополнительно повышается эффективность этерификации этерифицирующим агентом; и более того, производственные затраты снижаются на основании того, что время реакции не увеличивается, а также решаются проблемы известного уровня техники.
Для реализации вышеупомянутой цели, в настоящем изобретении применяют следующее техническое решение:
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получают из следующих исходных веществ в массовых процентах: 54%-94% гидроксиэтилметилцеллюлозы, 5%-40% эфира крахмала, 0.5%-3% диспергатора и 0.5%-3% реологического агента, при этом гидроксиэтилметилцеллюлозу получают из порошка целлюлозы, гранулированной каустической соды, жидкой каустической соды, хлорметана и этиленоксида в массовом соотношении 1: (0.01-1.0): (0.02-2.1): (0.50-2.0): (0.01-1.2); и предпочтительно, что гидроксиэтилметилцеллюлозу получают из порошка целлюлозы, гранулированной каустической соды, жидкой каустической соды, хлорметана и этиленоксида в массовом соотношении 1: (0.1-0.7): (0.1-1.0): (0.55-1.7): (0.05-0.9).
Кроме того, эфир крахмала представляет собой любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего однозамещенный эфир крахмала (с одним заместителем, например, карбоксиметилкрахмал, гидроксиэтилкрахмал и т.д.), двузамещенный эфир крахмала (с двумя заместителями, например, карбоксиметилгидроксиэтилкрахмал, гидроксиэтилгидроксиэтилкрахмал и т.д.) и тризамещенный эфир крахмала (с тремя заместителями, например, карбоксиметилгидроксиэтилгидроксиэтилкрахмал, гидроксиэтилгидроксиэтилэтилтилкрахмал, гидроксиэтилгидроксиэтилметилкрахмал и т.д.).
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что эфир крахмала в настоящем изобретении выполняет функцию улучшения сопротивления скольжению клея для керамической плитки и увеличения времени открытой выдержки клея для керамической плитки. Эфир крахмала, выбранный в настоящем изобретении, содержит различные гидрофильные радикалы, что увеличивает содержание радикалов-заместителей с разветвленной цепью, и может привести к появлению синергетического эффекта непосредственно с линейной структурой гидроксиэтилметилцеллюлозы, таким образом, повышая влагоудерживающую способность клея для керамической плитки и увеличивая время открытой выдержки; и в то же время, различные радикалы-заместители с разветвленной цепью эфира крахмала увеличивают стерические затруднения клея для керамической плитки и улучшают сопротивление скольжению клея для керамической плитки.
Кроме того, вышеупомянутый диспергатор представляет собой любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего полиакриламид, поливиниловый спирт и полиэтиленоксид, и предпочтительно представляет собой любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего анионный полиакриламид, неионогенный полиакриламид, поливиниловый спирт и полиэтиленоксид.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что диспергатор выполняет функцию улучшения адгезионной прочности клея для керамической плитки. Диспергатор, выбранный в настоящем изобретении, обладает превосходной растворимостью в воде и хорошей совместимостью с эфиром целлюлозы, что позволяет улучшить водоудерживающую способность связующего раствора, также может значительно улучшить транспортируемость, и может препятствовать разлетанию пыли, таким образом, улучшая условия производства.
Кроме того, реологический агент представляет собой любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего гуаровую камедь, аравийскую камедь, каррагинан и ксантановую камедь.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что реологический агент выполняет функцию регулирования вязкости продукта и синергетически улучшает стабильность связующего раствора вместе с другими компонентами. Реологический агент, выбранный в настоящем изобретении, обладает превосходной растворимостью в воде и хорошей совместимостью с эфиром целлюлозы, что позволяет улучшить водоудерживающую способность связующего раствора и увеличить стойкость к нагреву, действию кислоты, щелочи, фермента и соли.
Кроме того, порошок целлюлозы представляет собой любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего хлопковую целлюлозу, древесную целлюлозу, бамбуковую целлюлозу и соломенную целлюлозу, предпочтительно любое одно или смесь нескольких соединений из ряда, включающего хлопковую целлюлозу, древесную целлюлозу и бамбуковую целлюлозу, и более предпочтительно представляет собой хлопковую целлюлозу и/или древесную целлюлозу, и еще более предпочтительно хлопковую целлюлозу; степень полимеризации порошка целлюлозы составляет 500-8000, предпочтительно 1000-5000, и более предпочтительно 2400-3000; размер частиц порошка целлюлозы составляет 0.18-0.30 мм, и предпочтительно 0.212-0.250 мм; и насыпная плотность порошка целлюлозы составляет 150-200 г/л.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что порошок целлюлозы представляет собой макромолекулярную линейную структуру в качестве основного реакционного исходного вещества эфира целлюлозы и выполняет функцию удерживания влаги. Порошок целлюлозы, выбранный в настоящем изобретении, является экологически чистым и возобновляемым ресурсом, имеет большой запас, и отличается легкостью получения; выбранный диапазон степеней полимеризации характеризуется хорошими реакционными свойствами, и последующая реакционная обработка проходит плавно; частицы выбранного размера легко проникают в реакционную систему, эффективность реакции является высокой, и выгрузка является плавной; и насыпная плотность, выбранная в настоящем изобретении, обеспечивает однородность в дисперсии в реакционной системе и более легкий массоперенос и теплопередачу, и эффективность реакции является высокой.
Кроме того, гранулированная каустическая сода представляет собой гранулированный гидроксид щелочного металла; гидроксид щелочного металла предпочтительно представляет собой гидроксид натрия и/или гидроксид калия, и более предпочтительно гидроксид натрия; и размер частиц гранулированной каустической соды составляет 0.3-2.0 мм, предпочтительно 0.4-1.5 мм, и более предпочтительно 0.5-1.0 мм.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что гранулированная каустическая сода выполняет функцию увеличения концентрации щелочного раствора и увеличения скорости реакции. Выбранная гранулированная каустическая сода легко растворяется в воде, обладает высокой растворимостью и скоростью растворения и позволяет сократить время обработки щелочью; и размер частиц, выбранный в настоящем изобретении, характеризуется хорошей сыпучестью и удобен в работе, с малой вероятностью приводит к образованию пыли и обеспечивает быструю растворимость.
Кроме того, жидкая каустическая сода представляет собой водный раствор гидроксида щелочного металла; гидроксид щелочного металла предпочтительно представляет собой гидроксид натрия и/или гидроксид калия, и более предпочтительно гидроксид натрия; и массовая концентрация гидроксида щелочного металла в жидкой каустической соде составляет 40-60%, предпочтительно 45-55%, более предпочтительно 48-52%, и еще более предпочтительно 50%.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что жидкая каустическая сода в настоящем изобретении используется в качестве диспергатора реакции, что делает реакцию веществ более равномерной и улучшает качество продукта; и щелочь в жидкой каустической соде выполняет функцию активации гидроксильной группы в молекулах целлюлозы, так что целлюлоза превращается в щелочную целлюлозу для осуществления последующей реакции этерификации. Жидкая каустическая сода, выбранная в настоящем изобретении, обладает высокой растворимостью; и жидкая каустическая сода с массовой концентрацией, выбранной в настоящем изобретении, обладает хорошей текучестью при комнатной температуре, что облегчает перекачку; и в то же время, жидкая каустическая сода имеет высокую концентрацию, эффективность реакции системы является высокой, и может быть увеличен коэффициент использования этерифицирующего агента.
Способ получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки, главным образом, включает следующие стадии:
(1) взвешивание исходных веществ в соответствии с массовым соотношением модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки;
(2) смешение порошка целлюлозы, гранулированной каустической соды, жидкой каустической соды, хлорметана и этиленоксида, последовательное проведение реакции этерификации первой стадии и реакции этерификации второй стадии, и затем последовательное проведение нейтрализации, промывки, центрифугирования, сушки и измельчения для получения гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) смешение и перемешивание гидроксиэтилметилцеллюлозы, эфира крахмала, диспергатора и реологического агента для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Кроме того, на стадии (2), реакцию этерификации первой стадии проводят под давлением 1.8-2.0 МПа и при температуре 55-65°С, и время реакции составляет 0.5-1.5 часа; и реакцию этерификации второй стадии проводят под давлением 2.3-2.5 МПа и при температуре 75-85°С, и время реакции составляет 0.5-1.5 часа.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что реакцию этерификации первой стадии проводят под давлением 1.8-2.0 МПа, что более благоприятно для реагирования этиленоксида, и повышает эффективность этерификации этиленоксидом; и реакцию этерификации второй стадии проводят при давлении 2.3-2.5 МПа, что более благоприятно для реагирования хлорметана, и повышает эффективность этерификации хлорметаном. Благодаря применению способа реакции с двумя стадиями давления, повышается равномерность реакции; тем временем, вследствие высокого давления реакции, увеличивается эффективность этерификации, и сокращается время реакции на двух стадиях давления, так что общее время реакции этерификации удерживается в пределах 3 часов, увеличивается эффективность производства, и сокращаются производственные затраты; и в то же время, весь реакционный процесс осуществляют в реакторе с сопротивлением давлению 2.8-3.5 МПа, что гарантирует безопасность реакции.
Кроме того, на стадии (2), после завершения реакции этерификации, способ получения дополнительно включает следующие стадии обработки: непрореагировавший этерифицирующий агент регенерируют посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации, при этом на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводят с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижают с 2.3-2.5 МПа до 0.75-1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводят с помощью компримирования, и давление в реакторе снижают с 0.75-1.1 МПа до 0.1-0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводят посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижают с 0.1-0.25 МПа до (-0.08)-(-0.1) МПа.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что при использовании способа регенерации этерифицирующего агента в настоящем изобретении, может быть снижено потребление этерифицирующего агента, так что процесс сброса давления в автоклаве является более плавным, более безопасным и более экологичным; и в то же время, этерифицирующий агент регенерируют для использования, так что коэффициент использования этерифицирующего агента увеличивается, и производственные затраты снижаются.
Кроме того, на стадии (2), процесс нейтрализации заключается в следующем: уксусную кислоту и/или соляную кислоту добавляют для регулирования значения рН материала до 6-8.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что стадия нейтрализации в настоящем изобретении играет роль в регулировании реакционной системы для достижения нейтрального состояния, таким образом, облегчая последующую обработку материала и стабилизируя значение рН конечного продукта на нейтральном уровне. Кислота, выбранная в настоящем изобретении, представляет собой известную кислоту, легко перекачивается и обладает слабой кислотностью, что способствует снижению кислотной деструкции материала и стабилизации вязкости продукта; и в то же время, соль, образующаяся в процессе нейтрализации, легко растворяется в воде, что способствует последующему удалению путем промывки.
Кроме того, на стадии (2), процесс промывки заключается в следующем: для промывки добавляют воду, температура добавляемой воды составляет 80-95°С, предпочтительно 85-95°С, и более предпочтительно 90-95°С; и добавляемый объем воды в 6-12 раз превышает массу материала, и предпочтительно в 8-10 раз.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что функция промывки состоит в удалении соли и других побочных продуктов, образующихся в ходе реакции, таким образом, улучшая чистоту продукта; и вместе с тем, промывают реактор, тем самым облегчая следующую загрузку. Выбранная температура добавляемой воды в настоящем изобретении позволяет гарантировать полное разделение материала и воды, таким образом, повышая скорость растворения соли и увеличивая эффективность промывки; и выбранный объем воды позволяет полностью очистить реактор, и на дне реактора отсутствует остаток; и в то же время, соль и другие побочные продукты в продукте реакции могут быть полностью растворены, и снижается зольность конечного продукта.
Кроме того, на стадии (2), процесс центрифугирования заключается в следующем: материал подвергают центрифугированию при скорости вращения в ходе центрифугирования 2800-3500 об/мин, и время центрифугирования составляет 1.5-2.5 часа.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что стадия центрифугирования состоит в отделении материала от солесодержащих сточных вод; и после центрифугирования, материал с содержанием влаги 45-55% поступает на стадию сушки, и солесодержащие сточные воды поступают на стадию очистки сточных вод. Скорость вращения в ходе центрифугирования, выбранная в настоящем изобретении, позволяет эффективно отделить материал от солесодержащих сточных вод, таким образом, гарантируя плавность отделения; и выбранное время центрифугирования позволяет гарантировать плавность связи между двумя смежными стадиями и увеличить коэффициент использования оборудования.
Кроме того, на стадии (2), процесс сушки заключается в следующем: материал сушат при температуре 80-100°С, и время сушки составляет 1.5-2.5 часа.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что стадия сушки состоит в удалении влаги из центрифугированного материала, и влажность конечного продукта поддерживают на уровне менее 5%. Температура сушки, выбранная в настоящем изобретении, позволяет гарантировать быструю сушку центрифугированного материала и уменьшить деструкцию материала в процессе сушки; и выбранное время в настоящем изобретении позволяет успешно провести стадию сушки, тем самым гарантируя плавность связи между двумя смежными стадиями и увеличивая коэффициент использования оборудования.
Кроме того, на стадии (2), процесс измельчения заключается в следующем: материал измельчают до размера частиц 0.125-0.180 мм.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что стадия измельчения состоит в уменьшении крупнозернистости материала и повышении степени измельчения и плотности укладки материала. Размер частиц, выбранный в настоящем изобретении, позволяет увеличить гранулированность и плотность укладки материалов, и продукт обладает улучшенной сыпучестью и качеством, и отличается легкостью упаковывания.
Кроме того, на стадии (3), скорость вращения в ходе смешения и перемешивания составляет 10-70 об/мин, и время составляет 40-60 минут.
Благодаря применению вышеупомянутого технического решения, настоящее изобретение дополнительно обладает преимуществом, заключающимся в том, что функция смешения и перемешивания состоит в однородном смешивании гидроксиэтилметилцеллюлозы, эфира крахмала, диспергатора и реологического агента, таким образом, достигая цели физической модификации. Скорость вращения и время смешения и перемешивания, выбранные в настоящем изобретении, позволяют гарантировать достаточное смешение компонентов для получения однородно смешанного продукта.
Предложено применение модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки при получении усиленного клея для керамической плитки, при этом массовый процент модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки в усиленном клее для керамической плитки составляет 0.2-0.5%.
Из приведенных выше технических решений видно, что по сравнению с известным уровнем техники, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:
1. В процессе получения из исходного вещества (целлюлозы) продукта (модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы), в настоящем изобретении не требуется избыточное количество растворителя и система регенерации растворителя; воду в исходном веществе (целлюлозе) и воду в небольшом количестве жидкой каустической соды используют в качестве растворителя щелочи, так что предотвращается использование большого количества растворителя и воды в традиционном жидкофазном методе получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы; этерифицирующий агент и побочный продукт, представляющий собой диметиловый эфир, после реакции этерификации конденсируют для повторного использования, промывные сточные воды поступают в систему очистки сточных вод, и продукт получают посредством реакции при высоком давлении, так что время традиционного жидкофазного метода получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы значительно сокращается, повышается эффективность использования этерифицирующего агента, процесс и оборудование являются простыми и легкими в эксплуатации, и сточные воды, отработанный газ и твердые отходы не сбрасываются, что обеспечивает экологическую чистоту и экологическую безопасность; и полученный продукт модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы обладает стабильным качеством, выполняет функцию улучшения адгезионной прочности при растяжении клея для керамической плитки и позволяет повысить безопасность использования керамической плитки после нанесения на современную керамическую плитку большого размера и массы, таким образом, отвечая требованиям потребителей.
2. В настоящем изобретении одновременно осуществляют одностадийную химическую модификацию путем этерификации исходного вещества, представляющего собой целлюлозу, и различных этерифицирующих агентов для получения чистого продукта гидроксиэтилметилцеллюлозы, а затем непрерывно выполняют модификацию путем физического смешения чистого продукта гидроксиэтилметилцеллюлозы с определенным количеством эфира крахмала, диспергатора и реологического агента для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы, так что при условии отсутствия влияния на сопротивление скольжению клея для керамической плитки, после диспергирования продукта в воде, образуется однородная сетчатая структура, таким образом, дополнительно улучшая водоудерживающую способность клея для керамической плитки, создавая видимое перекрывающее действие для частиц вяжущего, обеспечивая большую механическую силу сцепления связующего раствора, и улучшение адгезионной прочности при растяжении связующего раствора. По сравнению с известным уровнем техники, модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу, полученную с помощью способа получения согласно настоящему изобретению, применяют в усиленном клее для керамической плитки, что позволяет значительно улучшить адгезионную прочность при растяжении клея для керамической плитки.
3. Рабочие условия способа получения согласно настоящему изобретению обладают значительными отличиями от существующего способа модификации, особенно в способе подачи в ходе химической модификации и давлении реакции в ходе этерификации; существующий способ, главным образом, заключается в добавлении ингибитора, представляющего собой диметиловый эфир, для подавления побочной реакции, и если диметиловый эфир не добавляется, эффективность этерификации снижается, стоимость увеличивается, и равновесие смещается в сторону побочной реакции; кроме того, реакцию этерификации в существующем способе обычно проводят под давлением менее 2.35 МПа, и осуществляют на одной стадии давления, проблема которой заключается в низкой равномерности реакции; и если реакцию проводят на стадиях различного давления, существующий способ может иметь проблемы, связанные с более длительным временем реакции, более низкой эффективностью производства и более высокими затратами в пределах диапазона сопротивления давлению существующего реактора. При условии исключения добавления ингибитора, представляющего собой диметиловый эфир, путем добавления гранулированной каустической соды, концентрация щелочи в системе увеличивается, таким образом ускоряя положительную реакцию, подавляя побочную реакцию, повышая эффективность этерификации, снижая затраты и упрощая стадию регенерации диметилового эфира. Кроме того, в настоящем изобретении, реакцию этерификации проводят при более высоком давлении 2.5 МПа; более того, реакцию проводят на двух стадиях давления; на первой стадии, реакцию этерификации проводят под давлением 1.8-2.0 МПа, что более благоприятно для реагирования этиленоксида, и повышает эффективность этерификации этиленоксидом; на второй стадии, реакцию этерификации проводят под давлением 2.3-2.5 МПа, что более благоприятно для реагирования хлорметана, и повышает эффективность этерификации хлорметаном; способ реакции на двух стадиях давления повышает равномерность реакции; в то же время, вследствие высокого давления реакции, эффективность этерификации увеличивается, и время реакции на двух стадиях давления сокращается, так что общее время реакции этерификации удерживается в пределах 3 часов, эффективность производства увеличивается, и производственные затраты снижаются; при этом, весь реакционный процесс осуществляют в реакторе с сопротивлением давлению 2.8-3.5 МПа, таким образом гарантируя безопасность реакции; и процесс модификации обеспечивает успешное и эффективное проведение способа получения, так что не только упрощаются стадии обработки, но также сохраняются ресурсы и энергия.
Описание чертежей
Для более ясного описания технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения или известном уровне техники, чертежи, которые необходимо использовать в описании вариантов осуществления или известного уровня техники, будут просто представлены ниже. Очевидно, что чертежи в последующем описании представляют только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и специалистами в данной области техники, также могут быть получены другие чертежи в соответствии с предоставленными чертежами без приложения творческого труда.
Фиг. 1 представляет собой блок-схему процесса получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки согласно настоящему изобретению.
Подробное описание
Технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения ясно и полностью описаны ниже. Очевидно, что описанные варианты осуществления являются только частью вариантов осуществления настоящего изобретения, а не всеми вариантами осуществления. На основании вариантов осуществления в настоящем изобретении, все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники без творческого труда, будут попадать в объем охраны настоящего изобретения.
В следующих вариантах осуществления и сравнительных примерах, вязкость гидроксиэтилметилцеллюлозы представляет собой вязкость (липкость во влажном состоянии) 2%-ого водного раствора, измеренную с помощью вискозиметра RVT типа В при 20°С, и вязкость эфира крахмала представляет собой вязкость (липкость в сухом состоянии) 5%-ого водного раствора, измеренную с помощью вискозиметра LVT типа В при 20°С.
Вариант осуществления 1
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 74 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 20 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 3 кг анионного полиакриламида и 3 кг гуаровой камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2638, размер частиц составил 0.230 мм, и насыпная плотность составила 175 г/л), 27 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 63 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 74 кг хлорметана и 13 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 0.5 часа при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1.5 часов при давлении 2.5 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.5 МПа до 1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 1.1 МПа до 0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.25 МПа до -0.1 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили уксусную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2 часов при скорости вращения 3000 об/мин; затем провели сушку в течение 2 часов при 90°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.15 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, анионный полиакриламид и гуаровую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 50 минут при скорости вращения 50 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Вариант осуществления 2
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 66 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 30 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 2 кг неионогенного полиакриламида и 2 кг аравийской камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка древесной целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2873, размер частиц составил 0.230 мм, насыпная плотность составила 175 г/л), 35 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 52 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 81 кг хлорметана и 12 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок древесной целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 0.5 часа при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1.5 часов при давлении 2.5 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.5 до 1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 1.1 до 0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.25 до -0.1 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили соляную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2.5 часов при скорости вращения 2800 об/мин; затем провели сушку в течение 2.5 часов при 80°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.125 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, анионный полиакриламид и гуаровую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 50 минут при скорости вращения 10 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Вариант осуществления 3
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 71 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 25 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 2 кг поливинилового спирта и 2 кг каррагинана.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 20 кг порошка бамбуковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 1050, размер частиц составил 0.18 мм, и насыпная плотность составила 150 г/л), 60 кг порошка древесной целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2520, размер частиц составил 0.18 мм, и насыпная плотность составила 150 г/л), 20 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 5010, размер частиц составил 0.18 мм, и насыпная плотность составила 150 г/л), 66 кг гранулированного гидроксида калия (с размером частиц 0.3 мм), 100 кг водного раствора гидроксида калия (с массовой концентрацией 40%), 168 кг хлорметана и 53 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок бамбуковой целлюлозы, порошок древесной целлюлозы, порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид калия и водный раствор гидроксида калия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1.5 часов при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 0.5 часа при давлении 2.4 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.4 МПа до 0.75 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.75 МПа до 0.1 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.1 МПа до -0.08 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили соляную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 1.5 часов при скорости вращения 3500 об/мин; затем провели сушку в течение 1.5 часов при 80°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.180 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, поливиниловый спирт и каррагинан добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 45 минут при скорости вращения 70 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Вариант осуществления 4
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 78 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 20 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 1 кг полиоксиэтилена и 1 кг ксантановой камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 70 кг порошка соломенной целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 500, размер частиц составил 0.30 мм, и насыпная плотность составила 200 г/л), 30 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 8000, размер частиц составил 0.30 мм, и насыпная плотность составила 200 г/л), 51 кг гранулированного гидроксида калия (с размером частиц 2.0 мм), 80 кг водного раствора гидроксида калия (с массовой концентрацией 60%), 156 кг хлорметана и 86 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок соломенной целлюлозы, порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид калия и водный раствор гидроксида калия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1 часа при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1 часа при давлении 2.4 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.4 МПа до 0.75 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.75 МПа до 0.1 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.1 МПа до -0.08 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили соляную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2.5 часов при скорости вращения 3500 об/мин; затем провели сушку в течение 2.5 часов при 100°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.180 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, полиоксиэтилен и ксантановую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 45 минут при скорости вращения 70 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Сравнительный пример 1
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 74 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 20 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 3 кг анионного полиакриламида и 3 кг гуаровой камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2526, размер частиц составил 0.230 мм, и насыпная плотность составила 175 г/л), 18 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 42 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 58 кг хлорметана и 5 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1 часа при давлении 1.8 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1 часа при давлении 2.3 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.3 МПа до 1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 1.1 МПа до 0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.25 МПа до -0.1 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили уксусную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2 часов при скорости вращения 3000 об/мин; затем провели сушку в течение 2 часов при 90°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.15 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, анионный полиакриламид и гуаровую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 60 минут при скорости вращения 50 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Сравнительный пример 2
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 66 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 30 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 2 кг неионогенного полиакриламида и 2 кг аравийской камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2745, размер частиц составил 0.230 мм, и насыпная плотность составила 175 г/л), 18 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 51 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 61 кг хлорметана и 6 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1 часа при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1 часа при давлении 2.4 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.4 МПа до 0.75 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.75 МПа до 0.1 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.1 МПа до -0.08 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили уксусную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2 часов при скорости вращения 3000 об/мин; затем провели сушку в течение 2 часов при 90°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.15 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, неионогенный полиакриламид и аравийскую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 50 минут при скорости вращения 50 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Сравнительный пример 3
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 71 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 25 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 2 кг поливинилового спирта и 2 кг каррагинана.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2668, размер частиц составил 0.230 мм, и насыпная плотность составила 175 г/л), 17 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 67 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 63 кг хлорметана и 12 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1.5 часов при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 0.5 часа при давлении 2.3 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.3 до 1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 1.1 до 0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.25 до -0.1 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили уксусную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2 часов при скорости вращения 3000 об/мин; затем провели сушку в течение 2 часов при 90°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.15 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, поливиниловый спирт и каррагинан добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 50 минут при скорости вращения 50 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Сравнительный пример 4
Модифицированную гидроксиэтилметилцеллюлозу для усиленного клея для керамической плитки получили из следующих исходных веществ по массе: 78 кг гидроксиэтилметилцеллюлозы, 20 кг гидроксиэтилкрахмала (19.5% гидроксиэтильных групп, вязкость 5%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра LVT типа В составила 1950 сП, 7.5% золы, производен YITENG New Material Co., LTD в провинции Шаньдун), 1 кг полиоксиэтилена и 1 кг ксантановой камеди.
Гидроксиэтилметилцеллюлозу получили из 100 кг порошка хлопковой целлюлозы (средняя степень полимеризации составила 2436, размер частиц составил 0.230 мм, и насыпная плотность составила 175 г/л), 44 кг гранулированного гидроксида натрия (с размером частиц 0.7 мм), 67 кг водного раствора гидроксида натрия (с массовой концентрацией 50%), 98 кг хлорметана и 35 кг этиленоксида.
Способ получения, в частности, включает следующие стадии:
(1) исходные вещества взвесили в соответствии с вышеуказанными массами;
(2) порошок хлопковой целлюлозы, гранулированный гидроксид натрия и водный раствор гидроксида натрия (жидкую каустическую соду) добавили в реактор с рубашкой и сопротивлением давлению 3.0 МПа при перемешивании; из реактора удалили воздух, для удаления кислорода реактор продули азотом, и снова удалили воздух из реактора; последовательно добавили этерифицирующие агенты: этиленоксид и хлорметан, и медленно увеличили температуру до 60°С для реакции в течение 1 часа при давлении 1.9 МПа; затем медленно увеличили температуру до 80°С для реакции в течение 1 часа при давлении 2.5 МПа; после завершения реакции, провели снижение температуры и сброс давления, непрореагировавшие этерифицирующие агенты и побочные продукты, представляющие собой диметиловый эфир, регенерировали (непрореагировавшие этерифицирующие агенты регенерировали посредством трехстадийного процесса регенерации путем конденсации; на первой стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью непосредственного сброса давления, и давление в реакторе снижали с 2.5 до 1.1 МПа; на второй стадии, регенерацию путем конденсации проводили с помощью компримирования, и давление в реакторе снижали с 1.1 до 0.25 МПа; и на третьей стадии, регенерацию путем конденсации проводили посредством вакуумирования и компримирования, и давление в реакторе снижали с 0.25 до -0.1 МПа); для регулирования значения рН материала до 6.5 в реактор добавили уксусную кислоту; затем для промывки в реактор добавили горячую воду при 90°С в количестве в 8 раз, превышающем массу материала; провели центрифугирование в течение 2 часов при скорости вращения 3000 об/мин; затем провели сушку в течение 2 часов при 90°С; и провели измельчение для получения частиц размером 0.15 мм, чтобы получить чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы;
(3) чистый продукт гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный на стадии (2), гидроксиэтилкрахмал, полиоксиэтилен и ксантановую камедь добавили в смеситель для смешения и перемешивания в течение 40 минут при скорости вращения 50 об/мин для получения модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы для усиленного клея для керамической плитки.
Испытания для определения характеристик
1. Соответственно, были определены содержание метоксильных групп, содержание гидроксиэтокси групп, вязкость 2%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра RVT типа В, и зольность чистого продукта гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученного на стадии (2) в вариантах осуществления 1-4 и сравнительных примерах 1-4, и результаты определения представлены в таблице 1.
Таблица 1 Результаты испытаний для определения характеристик чистого продукта гидроксиэтилметилцеллюлозы в вариантах осуществления 1-4 и сравнительных примерах 1-4
Параметр
Содержание метоксильных групп (%)
Содержание гидроксиэтокси групп (%)
Содержание метоксильных групп+ гидроксиэтокси групп (%)
Вязкость 2%-ого раствора, измеренная с помощью вискозиметра RVT типа В (сП)
Зольность (%)
Вариант осуществления 1
28.65
10.45
39.10
62783
4.4
Вариант осуществления 2
31.09
9.47
40.56
73146
4.5
Вариант осуществления 3
26.16
17.16
43.32
67561
4.4
Вариант осуществления 4
22.83
20.26
43.09
62896
4.5
Сравнительный пример 1
21.12
4.73
25.85
62316
4.4
Сравнительный пример 2
22.83
6.59
29.42
73815
4.3
Сравнительный пример 3
24.51
10.45
34.96
68453
4.5
Сравнительный пример 4
31.93
23.98
55.91
62679
4.6
Из Таблицы 1 видно, что гидроксиэтилметилцеллюлоза, полученная в вариантах осуществления 1-4, имеет более высокое общее содержание метоксильных групп и гидроксиэтокси групп, и общее содержание находится в диапазоне от 36% до 46%, что очевидно выше, чем общее содержание (в диапазоне 25%-35%) метоксильных групп и гидроксиэтокси групп в гидроксиэтилметилцеллюлозе, полученной в сравнительных примерах 1-3, однако намного меньше, чем общее содержание (около 56%) метоксильных групп и гидроксиэтокси групп в гидроксиэтилметилцеллюлозе, полученной в сравнительном примере 4. Гидроксиэтилметилцеллюлоза, полученная в варианте осуществления 2, имеет более высокое содержание метоксильных групп и более низкое содержание гидроксиэтокси групп, однако гидроксиэтилметилцеллюлоза, полученная в варианте осуществления 4, имеет более низкое содержание метоксильных групп и более высокое содержание гидроксиэтокси групп. Кроме того, варианты осуществления 1-4 и сравнительные примеры 1-4 характеризуются одинаковым диапазоном вязкости и зольностью.
2. Были произведены измерения параметров слабо модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученной в вариантах осуществления 1-4 и сравнительных примерах 1-4, соответственно, для получения усиленного клея для керамической плитки. Способ получения включает: в смеситель для равномерного смешивания загрузили компоненты, соответствующие компонентам, приведенным в Таблице 2, добавили воду в количестве 25% от общей массы компонентов; выполнили перемешивание в соответствии с оборудованием для перемешивания и методами перемешивания, указанными в стандарте JC/T547-2005 «Клей для керамической плитки для стен и пола»); и затем провели испытания на различные характеристики (скольжение, адгезионная прочность при растяжении, адгезионная прочность при растяжении после выдерживания в воде, адгезионная прочность при растяжении после выдерживания при нагреве, адгезионная прочность при растяжении после циклов замораживания-оттаивания и адгезионная прочность при растяжении после выдерживания на воздухе в течение 30 минут), и результаты испытаний представлены в Таблице 3.
Таблица 2 Составы клея для керамической плитки согласно вариантам осуществления 1-4 и сравнительным примерам 1-4
Параметр
Цемент 42.5 (г)
Мелкозернистый песок (г)
Тройной суперфосфат (г)
Порошок бутадиен-стирольного каучука (г)
Водопоглощающая добавка (г)
Формиат кальция (г)
Модифицированная гидроксиэтилметилцел-люлоза (г)
Варианты осуществления 1-4
360
582
20
30
1
3
4
Сравнительные примеры 1-4
Таблица 3 Испытания для определения характеристик клея для керамической плитки согласно вариантам осуществления 1-4 и сравнительным примерам 1-4
Параметр
Скольжение (мм)
Адгезионная прочность при растяжении(МПа)
Адгезионная прочность при растяжениипосле выдерживания в воде (МПа)
Адгезионная прочность при растяжении после выдерживания при нагреве (МПа)
Адгезионная прочность при растяжении после циклов замораживания-оттаивания (МПа)
Адгезионная прочность при растяжении после выдерживания на воздухе в течение 30 минут (МПа)
Коэффициент
≤0.5
≥1.0
≥0.5
Вариант осуществления 1
0.2
1.618
1.209
1.393
1.331
1.058
Вариант осуществления 2
0.1
1.698
1.307
1.486
1.409
1.187
Вариант осуществления 3
0.1
1.632
1.247
1.437
1.385
1.076
Вариант осуществления 4
0.1
1.613
1.206
1.391
1.318
1.041
Сравнительный пример 1
0.4
1.107
0.713
0.895
0.802
0.587
Сравнительный пример 2
0.3
1.182
0.813
0.988
0.905
0.691
Сравнительный пример 3
0.2
1.285
0.897
1.115
0.986
0.745
Сравнительный пример 4
0.3
1.098
0.695
0.913
0.815
0.486
Из Таблицы 3 видно, что модифицированная гидроксиэтилметилцеллюлоза, полученная в вариантах осуществления 1-4 настоящего изобретения, оказывает влияние на улучшение адгезионной прочности при растяжении клея для керамической плитки, при этом адгезионная прочность при растяжении и адгезионная прочность при растяжении после выдерживания в воде, выдерживания при нагреве и циклов замораживания-оттаивания могут соответствовать требованию, согласно которому коэффициент ≥1.0, и соответствовать требованию для клея для керамической плитки, заключающемуся в том, что сопротивление скольжению ≤0.5 и адгезионная прочность при растяжении после выдерживания на воздухе в течение 30 минут ≥0.5 МПа, и все показатели лучше, чем соответствующие коэффициенты сравнительных примеров 1-4. Вариант осуществления 2 является оптимальным вариантом осуществления.
Приведенные выше испытания показывают, что настоящее изобретение отличается простой технологией и оборудованием, является легким в эксплуатации, не имеет выбросов сточных вод, отработанного газа и твердых отходов, и продукт модифицированной гидроксиэтилметилцеллюлозы, полученный в соответствии с настоящим изобретением, отличается стабильным качеством, выполняет функцию улучшения адгезионной прочности при растяжении клея для керамической плитки, применяется для современной керамической плитки большого размера и большой массы, и позволяет значительно улучшить безопасность использования керамической плитки, таким образом, удовлетворяя требованиям потребителей.
Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления позволяет специалистам в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Многие модификации, сделанные в данных вариантах осуществления, будут очевидны специалистам в данной области техники. Общие принципы, определенные в данном документе, могут быть реализованы в других вариантах осуществления без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не будет ограничено данными вариантами осуществления, представленными в данном документе, однако будет соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.