الليغنوسولفونات قريبة من قرن واحد تُستخدم كمواد مُزَلِقة ومُخفِّضة للماء في الخرسانة. استخدامهم في الخرسانة له تأثيرات إيجابية مثل تأخير وقت التصلب وتقليل كمية الماء المطلوبة.

الليغنوسولفونات، عملية الإنتاج والمعايير المهمة في أدائها

الليغنوسولفونات في إضافات الخرسانة:

الليغنوسولفونات قريبة من قرن واحد تُستخدم كمواد مُزَلِقة ومُخفِّضة للماء في الخرسانة. استخدامهم في الخرسانة له تأثيرات إيجابية مثل تأخير وقت التصلب وتقليل كمية الماء المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، استخدام هذه المادة يزيد من كفاءة الخرسانة ويزيد من نفاذية الهواء فيها. نظرًا لأن هذه المادة منتج ثانوي في صناعات الخشب وصناعة الورق، فإن لها سعرًا منخفضًا ومناسبًا مقارنةً بالمواد الإضافية الأخرى للخرسانة، ورغم كفاءتها المحدودة في إضافات الخرسانة، فقد تمكنت من تحقيق استهلاك كبير في صناعة الكيمياء البنائية.

عملية الإنتاج:

المادة الرئيسية لإنتاج الليغنوسولفونات هي اللجنين. يشكل اللجنين بعد السليلوز حوالي ٣٠-٢٠٪ من الخشب، وهو في الواقع ثاني أكثر الجزيئات العضوية وفرة على الأرض. في عملية إنتاج السليلوز في مصانع الورق، يتم فصل اللجنين. نظرًا لأن اللجنين لا يذوب في الماء، فإن عملية الفصل لا يمكن أن تتم فقط بالماء، لذا يتم استخدام طرق خاصة. واحدة من أكثر طرق الفصل شيوعًا هي طريقة الطهي بالسولفيت. في عملية الطهي بالسولفيت، التي تشمل أملاح السولفيت (-SO٣²) أو البيسولفيت (-HSO٣) (عادةً الصوديوم، المغنيسيوم، الأمونيوم أو الكالسيوم) ودرجات حرارة تتراوح بين ١٧٠-١٤٠ درجة مئوية، يتم كسر الروابط الداخلية للجنين والروابط مع البوليسكاريد، مما يقلل من الوزن الجزيئي ويحدث في نفس الوقت عملية السلفنة. المنتج المفصول (الاسم الإنجليزي: Black Liquor) الذي يكون في الحالة السائلة يتضمن الليغنوسولفونات، الأملاح، السكريات ومشتقاتها. ثم يتم تنقية هذه المادة مرة أخرى ويتم إنتاج المنتج النهائي من الليغنوسولفونات. يتراوح الوزن الجزيئي لليغنوسولفونات من ١٠٦-١٠٣ جرام في المول، والتي تختلف حسب المصدر (خشب ناعم أو خشب صلب)، وعملية الإنتاج ودرجة السلفنة. من المهم الإشارة إلى أن Black Liquor يُستخدم بشكل رئيسي لإنتاج الطاقة، وأن جزءًا صغيرًا فقط منه يُستخدم لإنتاج الليغنوسولفونات.

المعايير المهمة في سلوك وأداء الليغنوسولفونات:

في آلية عمل الليغنوسولفونات في إضافات الخرسانة، هناك عدة معايير تؤثر. من بين هذه المعايير، يلعب عاملان دورًا بارزًا ومفتاحيًا.

١- درجة ونوع ملح السلفنة

٢- تنقية وفصل السكر

درجة ونوع ملح السلفنة:

زيادة درجة السلفنة، التي تترافق مع انخفاض الوزن الجزيئي، تُحسن من قابلية ذوبان المنتج النهائي في الماء. كما تم الإشارة، تُنتج هذه المادة في عملية السلفنة بأملاح مختلفة، وعادةً ما تُستخدم ثلاثة أنواع من الليغنوسولفونات: الكالسيوم، الصوديوم والمغنيسيوم في إضافات الخرسانة. النوع الصوديومي مقارنةً بالنوعين الآخرين له درجة تأين أعلى، وذوبان أكبر حتى في درجات الحرارة المنخفضة (أقل من ١٠ درجات مئوية) ويفضل في التركيب مع البوليمرات الأخرى مثل بولي نافتالين سولفونات بسبب ترسبه وتهشيمه القليل. في المقابل، تُظهر التجارب مع الأوزان الجزيئية المختلفة أنه كلما زاد الوزن الجزيئي، كانت التأثيرات أفضل من حيث التزليق والكفاءة في الخرسانة، مما يزيد أيضًا من نفاذية الهواء في الخرسانة. كما أن سعر النوع الصوديومي أعلى مقارنة بالنوعين الآخرين، مما يؤثر بشكل كبير على التكاليف النهائية. لذلك، فإن درجة ونوع ملح السلفنة أو بشكل عام عملية السلفنة لها تأثير كبير في تحسين المنتج النهائي.

تنقية وفصل السكر:

أحد المعايير المهمة جدًا في الليغنوسولفونات هو تنقية وفصل السكر. يمكن أن يتسبب السكر في تأخير غير مرغوب فيه في وقت تصلب الخرسانة. من ناحية أخرى، يمكن أن يكون هذا التأخير مفيدًا خاصة في الطقس البارد. لذلك، فإن عملية التنقية لها تأثير كبير، وفصل السكريات بالكمية المناسبة يُحسن من المنتج النهائي، على الرغم من أن هذا التأخير لا يتعلق فقط بالسكر، بل إن الليغنوسولفونات نفسها تُظهر هذه الخاصية في الخرسانة. من بين طرق التنقية، يمكن الإشارة إلى الترسيب، والترشيح الفائق وغيرها.

بشكل عام، تعتبر الليغنوسولفونات أرخص مقارنةً بالمواد الأولية الأخرى مثل بولي نافتالين سولفونات، بولي كربوكسيلات وغيرها، ورغم أنها لا تُستخدم كثيرًا في تصميمات الخرسانة الخاصة، إلا أن لها استهلاكًا عاليًا في إضافات الخرسانة. يتم إنتاج حوالي ١.٨ مليون طن من الليغنوسولفونات سنويًا، ووفقًا للدراسات، فإن الاستهلاك الرئيسي لها يكون في إضافات الخرسانة.

ليغنوسولفونات، عملية الإنتاج والمعايير المهمة في أدائها

مستحلب القار CSS1

تاريخ غسل السيارات الأوتوماتيكي

شاشة التدفق

كيف نجفف الفواكه دون أن تصبح سوداء؟