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·1424· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷
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强 [14] ;1104 和 806 cm 处的吸收峰分别为 S==O 键
和 CO—S 键吸收峰 [15] 。以上吸收峰的增强和出现,
证明纤维素与氨基磺酸、丁二酸酐发生了酯化反应。
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CLCSC 的 CNMR 的化学位移值见表 2。
由表 2 可见,由于纤维素 C-6、C-2 位的活性
羟基发生磺酸基取代后会使 δ 产生低场位移 [16] ,所
以 δ70.07 左右的吸收峰代表被取代的 C6 位,即
C6S。δ82.36 左右的吸收峰代表被取代的 C2 位,
即 C2S。由于纤维素结构中的羟基被酯化后会产生强
图 1 棉短绒纤维素、CLCSC 的红外光谱图 烈的屏蔽效应,AGU 上羟基被酯化后会导致附近的
Fig. 1 FTIR spectra of cotton linters cellulose and CLCSC 碳共振向高场位移 [17] ,所以 δ58.17 附近的吸收峰代
如图 1 所示,与棉短绒纤维素相比,CLCSC 在 表被取代的 C6 位,即 C6S。δ68.68、66.47 附近的
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3200~3600 cm 处的羟基伸缩振动峰减弱,说明在 吸收峰代表被取代的 C3 位,即 C3S、C3S。在 CLCSC
酯化过程中,棉短绒纤维素中的部分羟基被取代; 的谱图中有 C6S、C2S、C3S 的化学位移,这说明棉
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1722、1407 cm 处—COONa 的特征吸收峰明显增 短绒纤维素中 C6、C2、C3 的羟基部分被取代。
表 2 CLCSC 的 13 CNMR 测试结果
Table 2 13 CNMR of CLCSC
C 原子归属
C1 C2 C2S C3 C3S C3S C4 C5 C6 C6S C6S
化学位移 102.0 73.44 82.36 73.34 68.68 66.47 78.24 81.88 62.86 70.07 58.17
2.2.2 pH 对 CLCSC 溶液黏度的影响 14.18 mPa·s。这是因为在变性过程中,酸和高温使
水泥遇水发生水化反应时,会产生大量的 OH , 纤维素的分子链发生断裂,相对分子质量变小,聚
使水泥浆呈碱性,碱性环境下的低黏度特征为 合度下降,导致纤维素的黏度保持很低的状态。取
CLCSC 作为水泥减水剂使用提供了前提条件。因此 代度越大,相对分子质量越低,黏度越小。
考察 pH 对不同取代度和不同质量分数的 CLCSC 溶 随着溶液质量分数的增大,溶液黏度增大。当
液黏度的影响至关重要,25 ℃的测定结果见图 2。 DS c =0.24,DS s =0.68,pH=2 时,随着质量分数从 1%
增加 到 5% , 溶液的黏度 从 7.05 mPa·s 增大 至
9.66 mPa·s;pH=12 时,随着质量分数从 1%增加到
5%,溶液的黏度从 7.08 mPa·s 增大至 10.40 mPa·s,
溶液质量分数越大,黏度越大,但总体保持在一个
较低的状态。
2.3 纤维素基减水剂性能测试
为了便于比较 CLCSC 的性能优劣,本文采用
木质素磺酸盐减水剂进行了对比实验。结果见图 3。
图 2 pH、质量分数、取代度与黏度的关系
Fig. 2 Effects of pH, concentration and degree of
substitution on the viscosity of CLCSC solution
如图 2 所示,pH 对水溶液黏度的影响很小,这
是因为磺酸基团对 pH 变化表现不敏感,所以 pH
的变化对 CLCSC 溶液状态和分子间作用力影响较
图 3 掺量与水泥净浆流动度的关系
小,故黏度变化也很小。由图 2 可以看出取代度对
Fig. 3 Relationship between additive content of water-
黏度并没有明显的影响,产品的黏度范围在 7.05~ reducing agent and fluidity of cement slurry