Целулозният етер е синтетичен полимер, произведен от естествена целулоза чрез химическа модификация. Целулозният етер е производно на естествената целулоза. Производството на целулозен етер е различно от синтетичните полимери. Най-основният му материал е целулозата, естествено полимерно съединение. Поради особеностите на структурата на естествената целулоза, самата целулоза няма способността да реагира с етерифициращите агенти. Въпреки това, след третирането на набъбващия агент, силните водородни връзки между молекулните вериги и веригите се разрушават и активното освобождаване на хидроксилната група се превръща в реактивна алкална целулоза. Получаване на целулозен етер.
Свойствата на целулозните етери зависят от вида, броя и разпределението на заместителите. Класификацията на целулозните етери също се основава на вида на заместителите, степента на етерификация, разтворимостта и свързаните с тях свойства на приложение. Според вида на заместителите в молекулната верига, тя може да бъде разделена на моноетер и смесен етер. Обикновено използваме mc като моноетер и HPmc като смесен етер. Метилцелулозен етер mc е продукт, след като хидроксилната група на глюкозната единица на естествената целулоза е заместена с метокси група. Това е продукт, получен чрез заместване на част от хидроксилната група на единицата с метокси група и друга част с хидроксипропилова група. Структурната формула е [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x хидроксиетил метилцелулозен етер HEmc, това са основните разновидности, широко използвани и продавани на пазара.
По отношение на разтворимостта може да се раздели на йонен и нейонен. Водоразтворимите нейонни целулозни етери се състоят главно от две серии алкилови етери и хидроксиалкилови етери. Ionic Cmc се използва главно в синтетични детергенти, щамповане и боядисване на текстил, проучване на храни и нефт. Нейонните mc, HPmc, HEmc и т.н. се използват главно в строителни материали, латексови покрития, медицина, ежедневни химикали и т.н. Използват се като сгъстител, водозадържащ агент, стабилизатор, дисперсант и филмообразуващ агент.
Задържане на вода от целулозен етер
При производството на строителни материали, особено на сухи строителни разтвори, целулозният етер играе незаменима роля, особено при производството на специални хоросани (модифицирани хоросани), той е незаменим и важен компонент.
Важната роля на водоразтворимия целулозен етер в хоросана има главно три аспекта, единият е отличен капацитет за задържане на вода, другият е влиянието върху консистенцията и тиксотропията на хоросана, а третият е взаимодействието с цимента.
Водозадържащият ефект на целулозния етер зависи от водопоглъщането на основния слой, състава на хоросана, дебелината на хоросанния слой, потребността от вода на хоросана и времето за втвърдяване на втвърдяващия материал. Задържането на вода в самия целулозен етер идва от разтворимостта и дехидратацията на самия целулозен етер. Както всички знаем, въпреки че молекулярната верига на целулозата съдържа голям брой силно хидратиращи ОН групи, тя не е разтворима във вода, тъй като структурата на целулозата има висока степен на кристалност. Хидратиращата способност на хидроксилните групи сама по себе си не е достатъчна, за да покрие силните водородни връзки и ван дер Ваалсовите сили между молекулите. Следователно той само набъбва, но не се разтваря във вода. Когато заместител се въведе в молекулната верига, не само заместителят разрушава водородната верига, но и междуверижната водородна връзка се разрушава поради вклиняването на заместителя между съседни вериги. Колкото по-голям е заместителят, толкова по-голямо е разстоянието между молекулите. Колкото по-голямо е разстоянието. Колкото по-голям е ефектът от разрушаването на водородните връзки, целулозният етер става водоразтворим, след като целулозната решетка се разшири и разтворът влезе, образувайки разтвор с висок вискозитет. Когато температурата се повиши, хидратацията на полимера отслабва и водата между веригите се изтласква. Когато ефектът на дехидратация е достатъчен, молекулите започват да се агрегират, образувайки триизмерен мрежест гел и се разгъват. Факторите, влияещи върху задържането на вода на разтвора, включват вискозитета на целулозния етер, добавеното количество, фиността на частиците и температурата на използване.
Колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добра е ефективността на задържане на вода и толкова по-висок е вискозитетът на полимерния разтвор. В зависимост от молекулното тегло (степента на полимеризация) на полимера се определя и от дължината на веригата на молекулната структура и формата на веригата, а разпределението на видовете и количествата на заместителите също пряко влияе върху вискозитетния му диапазон. [η]=Kmα
[η] Вътрешен вискозитет на полимерен разтвор
m молекулно тегло на полимера
α полимерна характеристична константа
K коефициент на вискозитетен разтвор
Вискозитетът на полимерния разтвор зависи от молекулното тегло на полимера. Вискозитетът и концентрацията на разтвора на целулозен етер са свързани с приложението в различни области. Следователно, всеки целулозен етер има много различни вискозитетни спецификации и регулирането на вискозитета се осъществява главно чрез разграждането на алкалната целулоза, тоест разрушаването на целулозните молекулни вериги.
Колкото по-голямо е количеството целулозен етер, добавено към хоросана, толкова по-добра е ефективността на задържане на вода и колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-добра е ефективността на задържане на вода.
Що се отнася до размера на частиците, колкото по-фини са частиците, толкова по-добро е задържането на вода (вижте Фигура 3). След като големите частици целулозен етер влязат в контакт с вода, повърхността незабавно се разтваря и образува гел, за да обвие материала, за да предотврати продължаващото проникване на водни молекули. Понякога не може да бъде равномерно диспергиран и разтворен дори след продължително разбъркване, образувайки мътен флокулентен разтвор или агломерация. Той значително влияе върху задържането на вода на целулозния етер, а разтворимостта е един от факторите за избор на целулозен етер.
Сгъстяване и тиксотропия на целулозен етер
Втората функция на целулозния етер – сгъстяването зависи от: степента на полимеризация на целулозния етер, концентрацията на разтвора, скоростта на срязване, температурата и други условия. Свойството на желиране на разтвора е уникално за алкилцелулозата и нейните модифицирани производни. Свойствата на желиране са свързани със степента на заместване, концентрацията на разтвора и добавките. За хидроксиалкил модифицираните производни свойствата на гела също са свързани със степента на модификация на хидроксиалкила. За mc и HPmc с нисък вискозитет може да се приготви 10%-15% разтвор с концентрация, 5%-10% разтвор може да се приготви за среден вискозитет mc и HPmc и 2%-3% разтвор може да се приготви за висок вискозитет mc и HPmc и обикновено Класификацията на вискозитета на целулозния етер също се класифицира с 1%-2% разтвор. Целулозен етер с високо молекулно тегло има висока ефективност на сгъстяване. В разтвор с една и съща концентрация полимерите с различно молекулно тегло имат различен вискозитет. Висока степен. Целевият вискозитет може да бъде постигнат само чрез добавяне на голямо количество целулозен етер с ниско молекулно тегло. Неговият вискозитет има малка зависимост от скоростта на срязване и високият вискозитет достига целевия вискозитет, а необходимото количество на добавяне е малко и вискозитетът зависи от ефективността на сгъстяване. Следователно, за да се постигне определена консистенция, трябва да се гарантира определено количество целулозен етер (концентрация на разтвора) и вискозитет на разтвора. Температурата на гел на разтвора също намалява линейно с увеличаването на концентрацията на разтвора и желира при стайна температура след достигане на определена концентрация. Концентрацията на желиране на HPmc е по-висока при стайна температура.
Консистенцията също може да се регулира чрез избор на размер на частиците и избор на целулозни етери с различни степени на модификация. Така наречената модификация е да се въведе определена степен на заместване на хидроксиалкиловите групи в скелетната структура на mc. Чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя, тоест DS и ms относителните стойности на заместване на метокси и хидроксиалкиловите групи, които често казваме. Различни изисквания за ефективност на целулозния етер могат да бъдат получени чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя.
Целулозните етери, използвани в прахообразни строителни материали, трябва да се разтварят бързо в студена вода и да осигуряват подходяща консистенция за системата. Ако се даде определена скорост на срязване, той все още става флокулентен и колоиден блок, което е нестандартен или продукт с лошо качество.
Съществува и добра линейна зависимост между консистенцията на циментовата паста и дозировката на целулозния етер. Целулозният етер може значително да увеличи вискозитета на хоросана. Колкото по-голяма е дозата, толкова по-очевиден е ефектът, вижте Фигура 6
Водният разтвор на целулозен етер с висок вискозитет има висока тиксотропия, която също е основна характеристика на целулозния етер. Водните разтвори на полимери тип Mc обикновено имат псевдопластична и нетиксотропна течливост под тяхната температура на гел, но свойства на нютонова течливост при ниски скорости на срязване. Псевдопластичността се увеличава с молекулното тегло или концентрацията на целулозния етер, независимо от вида на заместителя и степента на заместване. Следователно целулозните етери с еднакъв вискозитетен клас, без значение mc, HPmc, HEmc, винаги ще показват едни и същи реологични свойства, стига концентрацията и температурата да се поддържат постоянни. При повишаване на температурата се образуват структурни гелове и възникват силно тиксотропни потоци. Целулозните етери с висока концентрация и нисък вискозитет показват тиксотропия дори под температурата на гела. Това свойство е от голяма полза за регулиране на нивелирането и провисването в строителния разтвор. Тук трябва да се обясни, че колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добре е задържането на вода, но колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-високо е относителното молекулно тегло на целулозния етер и съответното намаляване на неговата разтворимост, което има отрицателно въздействие върху концентрацията на разтвора и строителните характеристики. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-очевиден е ефектът на сгъстяване на хоросана, но той не е напълно пропорционален. Някакъв среден и нисък вискозитет, но модифицираният целулозен етер има по-добра производителност при подобряване на структурната здравина на мокрия хоросан. С увеличаването на вискозитета се подобрява задържането на вода на целулозния етер.
Време на публикуване: 22 ноември 2022 г