Eter celulozy jest syntetycznym polimerem wytwarzanym z naturalnej celulozy jako surowca w drodze modyfikacji chemicznej. Eter celulozy jest pochodną naturalnej celulozy, produkcja eteru celulozy i polimeru syntetycznego jest inna, jego najbardziej podstawowym materiałem jest celuloza, naturalne związki polimerowe. Ze względu na specyfikę naturalnej struktury celulozy, celuloza sama w sobie nie ma zdolności reagowania ze środkiem eteryfikującym. Ale po obróbce środkiem spęczniającym silne wiązania wodorowe między łańcuchami molekularnymi i łańcuchami zostały zniszczone, a aktywność grupy hydroksylowej została uwolniona do celulozy alkalicznej o zdolności reakcji, a eter celulozy otrzymano w wyniku reakcji środka eteryfikującego - grupy OH do — LUB grupa.
Właściwości eterów celulozy zależą od rodzaju, liczby i rozmieszczenia podstawników. Klasyfikacja eteru celulozy opiera się również na rodzaju podstawników, stopniu eteryfikacji, rozpuszczalności i powiązanym zastosowaniu. W zależności od rodzaju podstawników w łańcuchu molekularnym można go podzielić na eter pojedynczy i eter mieszany. MC jest zwykle używany jako pojedynczy eter, podczas gdy HPmc jest eterem mieszanym. Eter metylocelulozy MC to naturalna jednostka glukozy celulozy w grupie hydroksylowej to metanolan zastąpiona wzorem struktury produktu [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, eter hydroksypropylometylocelulozy HPmc to jednostka w części hydroksylowej zastąpionego metanolanu, kolejna część produktu zastąpionego hydroksypropylem. Wzór strukturalny to [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH(OH)CH3]N]X i eter hydroksyetylometylocelulozy HEmc, który jest szeroko stosowany i sprzedawany na rynku.
Ze względu na rozpuszczalność można wyróżnić typ jonowy i niejonowy. Rozpuszczalny w wodzie niejonowy eter celulozy składa się głównie z eteru alkilowego i eteru hydroksyloalkilowego dwóch serii odmian. Ionic Cmc jest stosowany głównie w syntetycznych detergentach, tekstyliach, poligrafii, żywności i wydobyciu ropy naftowej. Niejonowe MC, HPmc, HEmc i inne stosowane głównie w materiałach budowlanych, powłokach lateksowych, medycynie, chemii codziennej i innych aspektach. Jako środek zagęszczający, środek zatrzymujący wodę, stabilizator, środek dyspergujący, środek błonotwórczy.
Zatrzymywanie wody w eterze celulozy
W produkcji materiałów budowlanych, zwłaszcza zapraw suchych, eter celulozy odgrywa niezastąpioną rolę, zwłaszcza przy produkcji zapraw specjalnych (zapraw modyfikowanych), jest jego nieodzowną częścią.
Ważna rola rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w zaprawie ma głównie trzy aspekty, jednym jest doskonała zdolność zatrzymywania wody, drugim jest wpływ konsystencji zaprawy i tiksotropii, a trzecim jest interakcja z cementem.
Retencja wody w eterze celulozy zależy od podstawy higroskopijności, składu zaprawy, grubości warstwy zaprawy, zapotrzebowania na wodę zaprawy, czasu kondensacji materiału kondensacyjnego. Zatrzymywanie wody w eterze celulozy wynika z rozpuszczalności i odwodnienia samego eteru celulozy. Powszechnie wiadomo, że łańcuchy molekularne celulozy, choć zawierają dużą liczbę silnie uwodnionych grup OH, są nierozpuszczalne w wodzie ze względu na ich wysoce krystaliczną strukturę. Zdolność do hydratacji samych grup hydroksylowych nie wystarczy, aby pokryć silne międzycząsteczkowe wiązania wodorowe i siły van der Waalsa. Kiedy do łańcucha cząsteczkowego wprowadza się podstawniki, nie tylko podstawniki niszczą łańcuch wodorowy, ale także wiązania wodorowe między łańcuchami zostają zerwane w wyniku zaklinowania podstawników pomiędzy sąsiednimi łańcuchami. Im większe są podstawniki, tym większa jest odległość między cząsteczkami. Im większe zniszczenie efektu wiązań wodorowych, ekspansja sieci celulozowej, roztwór w eterze celulozy staje się rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwór o wysokiej lepkości. Wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimeru maleje, a woda pomiędzy łańcuchami jest wypierana. Kiedy efekt odwodnienia jest wystarczający, cząsteczki zaczynają się agregować, a żel składa się w trójwymiarową sieć. Czynnikami wpływającymi na retencję wody w zaprawie są lepkość eteru celulozy, dozowanie, rozdrobnienie cząstek i temperatura pracy.
Im większa lepkość eteru celulozy, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody i lepkość roztworu polimeru. O masie cząsteczkowej (stopniu polimeryzacji) polimeru decyduje także długość i morfologia struktury molekularnej łańcucha, a rozkład liczby podstawników wpływa bezpośrednio na zakres lepkości. [eta] = km alfa
Lepkość istotna roztworów polimerów
Masa cząsteczkowa polimeru M
Stała charakterystyczna polimeru α
Współczynnik lepkości roztworu K
Lepkość roztworu polimeru zależy od masy cząsteczkowej polimeru. Lepkość i stężenie roztworów eteru celulozy są związane z różnymi zastosowaniami. Dlatego każdy eter celulozy ma wiele różnych specyfikacji lepkości, regulacja lepkości odbywa się głównie poprzez degradację celulozy alkalicznej, a mianowicie pękanie łańcucha molekularnego celulozy.
Jeśli chodzi o wielkość cząstek, im drobniejsza cząstka, tym lepsza retencja wody. Duże cząstki eteru celulozy stykają się z wodą, powierzchnia natychmiast się rozpuszcza i tworzy żel, który otula materiał, zapobiegając dalszemu wnikaniu cząsteczek wody. Czasami przy długotrwałym mieszaniu nie można równomiernie rozpuścić, powstaje błotnisty, kłaczkowaty roztwór lub aglomerat. Rozpuszczalność eteru celulozy jest jednym z czynników decydujących o wyborze eteru celulozy.
Zagęszczanie i tiksotropia eteru celulozy
Drugi efekt eteru celulozy – zagęszczanie zależy od: stopnia polimeryzacji eteru celulozy, stężenia roztworu, szybkości ścinania, temperatury i innych warunków. Właściwość żelowania roztworu jest unikalna dla alkilocelulozy i jej modyfikowanych pochodnych. Charakterystyka żelowania jest związana ze stopniem podstawienia, stężeniem roztworu i dodatkami. W przypadku pochodnych modyfikowanych hydroksyalkilem właściwości żelu są również związane ze stopniem modyfikacji hydroksyalkilu. Dla roztworu o stężeniu MC i HPmc o niskiej lepkości można przygotować roztwór o stężeniu 10% -15%, MC i HPmc o średniej lepkości można przygotować o stężeniu 5% -10%, a MC i HPmc o wysokiej lepkości można przygotować tylko w stężeniu 2% -3% roztwór i zwykle lepkość eteru celulozy jest również stopniowana przez 1% -2% roztwór. Wydajność zagęszczacza w postaci eteru celulozy o wysokiej masie cząsteczkowej, to samo stężenie roztworu, polimery o różnej masie cząsteczkowej mają różną lepkość, lepkość i masę cząsteczkową można wyrazić w następujący sposób, [η] = 2,92 × 10-2 (DPn) 0,905, DPn jest średnią stopień polimeryzacji wysoki. Eter celulozy o niskiej masie cząsteczkowej można dodać więcej, aby osiągnąć docelową lepkość. Jego lepkość w mniejszym stopniu zależy od szybkości ścinania, wysoka lepkość do osiągnięcia docelowej lepkości, ilość potrzebna do dodania mniejszej ilości, lepkość zależy od wydajności zagęszczania. Dlatego, aby uzyskać określoną konsystencję, należy zapewnić odpowiednią ilość eteru celulozy (stężenie roztworu) i lepkość roztworu. Temperatura żelowania roztworu zmniejszała się liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu, a żelowanie następowało w temperaturze pokojowej po osiągnięciu określonego stężenia. HPmc ma wysokie stężenie żelowania w temperaturze pokojowej.
Konsystencję można także regulować dobierając wielkość cząstek oraz eter celulozy o różnym stopniu modyfikacji. Tak zwana modyfikacja polega na wprowadzeniu grupy hydroksyalkilowej w pewnym stopniu podstawienia do struktury szkieletowej MC. Zmieniając względne wartości podstawienia dwóch podstawników, to znaczy względne wartości podstawienia DS i MS grup metoksylowych i hydroksylowych. Zmiana względnych wartości podstawienia dwóch rodzajów podstawników wymaga różnych właściwości eteru celulozy.
związek pomiędzy spójnością a modyfikacją. Na rysunku 5 dodatek eteru celulozy wpływa na zużycie wody przez zaprawę oraz zmienia stosunek wody do spoiwa wody i cementu, co jest efektem zagęszczania. Im wyższa dawka, tym większe zużycie wody.
Etery celulozy stosowane w sypkich materiałach budowlanych muszą szybko rozpuszczać się w zimnej wodzie i nadawać systemowi odpowiednią konsystencję. Jeśli dana szybkość ścinania jest nadal kłaczkowata i koloidalna, oznacza to produkt niskiej jakości lub niskiej jakości.
Istnieje również dobra liniowa zależność pomiędzy konsystencją zaczynu cementowego a dawką eteru celulozy, eter celulozy może znacznie zwiększyć lepkość zaprawy, im większa dawka, tym bardziej oczywisty efekt.
Wodny roztwór eteru celulozy o dużej lepkości ma wysoką tiksotropię, co jest jedną z cech charakterystycznych eteru celulozy. Wodne roztwory polimerów typu Mc zwykle mają pseudoplastyczną, nietiksotropową płynność poniżej temperatury żelu, ale Newtonowskie właściwości płynięcia przy małych prędkościach ścinania. Pseudoplastyczność wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej lub stężenia eteru celulozy i jest niezależna od rodzaju i stopnia podstawnika. Dlatego etery celulozy o tej samej klasie lepkości, czy to MC, HPmc czy HEmc, zawsze wykazują te same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura pozostają stałe. Wraz ze wzrostem temperatury tworzy się żel strukturalny i następuje wysoka tiksotropowość płynięcia. Etery celulozy o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelu. Ta właściwość jest bardzo korzystna przy budowie zaprawy budowlanej, aby dostosować jej płynność i właściwości wiszące. Należy w tym miejscu wyjaśnić, że im większa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody, lecz im wyższa lepkość, tym większa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy, co skutkuje zmniejszeniem jego rozpuszczalności, co ma negatywny wpływ na stężenie zaprawy i wydajność konstrukcji. Im większa lepkość, tym wyraźniejsze jest działanie zagęszczające zaprawy, jednak nie jest to zależność całkowicie proporcjonalna. Niektóre etery celulozy o niskiej lepkości, ale modyfikowane w celu poprawy wytrzymałości strukturalnej mokrej zaprawy, mają lepszą wydajność, wraz ze wzrostem lepkości poprawia się retencja wody w eterze celulozy.
Czas publikacji: 30 marca 2022 r