Éter celulózy je syntetický polymer vyrobený z přírodní celulózy chemickou modifikací. Éter celulózy je derivát přírodní celulózy. Výroba éteru celulózy se liší od syntetických polymerů. Jeho nejzákladnějším materiálem je celulóza, přírodní polymerní sloučenina. Vzhledem ke specifičnosti přirozené struktury celulózy nemá celulóza sama o sobě schopnost reagovat s etherifikačními činidly. Po ošetření bobtnadlem jsou však silné vodíkové vazby mezi molekulovými řetězci a řetězci zničeny a aktivním uvolňováním hydroxylové skupiny se stává reaktivní alkalická celulóza. Získejte ether celulózy.
Vlastnosti etherů celulózy závisí na typu, počtu a distribuci substituentů. Klasifikace etherů celulózy je také založena na typu substituentů, stupni etherifikace, rozpustnosti a souvisejících aplikačních vlastnostech. Podle typu substituentů na molekulovém řetězci jej lze rozdělit na monoether a směsný ether. MC, kterou obvykle používáme, je monoether a HPMC je směsný ether. Ether methylcelulózy MC je produktem poté, co je hydroxylová skupina na glukózové jednotce přírodní celulózy nahrazena methoxyskupinou. Jde o produkt získaný substitucí části hydroxylové skupiny na jednotce methoxyskupinou a další části hydroxypropylovou skupinou. Strukturní vzorec je [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x ether hydroxyethylmethylcelulózy HEMC, to jsou hlavní odrůdy široce používané a prodávané na trhu.
Z hlediska rozpustnosti jej lze rozdělit na iontové a neiontové. Ve vodě rozpustné neiontové ethery celulózy se skládají hlavně ze dvou řad alkyletherů a hydroxyalkyletherů. Ionic CMC se používá hlavně v syntetických detergentech, textilním tisku a barvení, při průzkumu potravin a ropy. Neiontové MC, HPMC, HEMC atd. se používají hlavně ve stavebních materiálech, latexových nátěrech, medicíně, denních chemikáliích atd. Používá se jako zahušťovadlo, činidlo zadržující vodu, stabilizátor, dispergační činidlo a činidlo tvořící film.
Zadržování vody éterem celulózy
Při výrobě stavebních hmot, zejména malty míchané za sucha, hraje éter celulózy nezastupitelnou roli, zejména při výrobě speciální malty (modifikované malty), je nepostradatelnou a důležitou složkou.
Důležitá role ve vodě rozpustného éteru celulózy v maltě má především tři aspekty, jedním je vynikající schopnost zadržovat vodu, druhým vliv na konzistenci a tixotropii malty a třetím je interakce s cementem.
Účinek éteru celulózy na zadržování vody závisí na nasákavosti základní vrstvy, složení malty, tloušťce vrstvy malty, potřebě vody v maltě a době tuhnutí tuhnoucí hmoty. Samotné zadržování vody v etheru celulózy pochází z rozpustnosti a dehydratace samotného etheru celulózy. Jak všichni víme, ačkoliv molekulární řetězec celulózy obsahuje velké množství vysoce hydratovatelných OH skupin, není rozpustný ve vodě, protože struktura celulózy má vysoký stupeň krystalinity. Samotná hydratační schopnost hydroxylových skupin nestačí pokrýt silné vodíkové vazby a van der Waalsovy síly mezi molekulami. Proto pouze bobtná, ale nerozpouští se ve vodě. Když je substituent zaveden do molekulárního řetězce, nejen substituent ničí vodíkový řetězec, ale také meziřetězcová vodíková vazba je zničena v důsledku zaklínění substituentu mezi sousedními řetězci. Čím větší je substituent, tím větší je vzdálenost mezi molekulami. Čím větší vzdálenost. Čím větší je účinek zničení vodíkových vazeb, éter celulózy se stává rozpustným ve vodě poté, co se celulózová mřížka roztáhne a roztok vstoupí a vytvoří roztok s vysokou viskozitou. Když teplota stoupne, hydratace polymeru slábne a voda mezi řetězci je vytlačena. Když je dehydratační účinek dostatečný, molekuly se začnou agregovat, vytvoří trojrozměrný síťový gel a rozloží se. Mezi faktory ovlivňující zadržování vody v maltě patří viskozita éteru celulózy, přidané množství, jemnost částic a teplota použití.
Čím vyšší je viskozita etheru celulózy, tím lepší je schopnost zadržovat vodu a tím vyšší je viskozita roztoku polymeru. V závislosti na molekulové hmotnosti (stupeň polymerace) polymeru je také dána délkou řetězce molekulární struktury a tvarem řetězce a distribuce typů a množství substituentů také přímo ovlivňuje rozsah jeho viskozity. [η]=Kmα
[η] Vnitřní viskozita roztoku polymeru
m molekulová hmotnost polymeru
α charakteristická konstanta polymeru
K viskozitní koeficient roztoku
Viskozita roztoku polymeru závisí na molekulové hmotnosti polymeru. Viskozita a koncentrace roztoku etheru celulózy souvisí s aplikací v různých oblastech. Proto má každý ether celulózy mnoho různých specifikací viskozity a úprava viskozity se provádí hlavně degradací alkalické celulózy, to znamená rozbitím molekulárních řetězců celulózy.
Čím větší je množství éteru celulózy přidaného do malty, tím lepší je schopnost zadržovat vodu a čím vyšší je viskozita, tím lepší je schopnost zadržovat vodu.
Pro velikost částic platí, že čím jemnější částice, tím lepší retence vody. Viz obrázek 3. Poté, co se velká částice éteru celulózy dostane do kontaktu s vodou, povrch se okamžitě rozpustí a vytvoří gel, který obalí materiál, aby se zabránilo dalšímu pronikání molekul vody. Méně než stejnoměrná disperze se rozpouští a vytváří zakalený vločkovitý roztok nebo aglomeráty. Velmi ovlivňuje zadržování vody v éteru celulózy a rozpustnost je jedním z faktorů pro výběr éteru celulózy.
Zahušťování a tixotropie etheru celulózy
Druhá funkce éteru celulózy – zahušťování, závisí na: stupni polymerace éteru celulózy, koncentraci roztoku, smykové rychlosti, teplotě a dalších podmínkách. Gelující vlastnost roztoku je jedinečná pro alkylcelulózu a její modifikované deriváty. Gelační vlastnosti souvisí se stupněm substituce, koncentrací roztoku a přísadami. U hydroxyalkylem modifikovaných derivátů jsou vlastnosti gelu také vztaženy ke stupni modifikace hydroxyalkylu. Pro MC a HPMC s nízkou viskozitou lze připravit 10%-15% roztok, středně viskózní MC a HPMC lze připravit 5%-10% roztok a vysoce viskózní MC a HPMC lze připravit pouze 2%-3% roztok a obvykle Viskozitní klasifikace éteru celulózy je také odstupňována s 1%-2% roztokem. Ether celulózy s vysokou molekulovou hmotností má vysokou účinnost zahušťování. V roztoku stejné koncentrace mají polymery s různou molekulovou hmotností různé viskozity. Vysoký stupeň. Cílové viskozity lze dosáhnout pouze přidáním velkého množství etheru celulózy s nízkou molekulovou hmotností. Jeho viskozita má malou závislost na smykové rychlosti a vysoká viskozita dosahuje cílové viskozity a požadované množství přídavku je malé a viskozita závisí na účinnosti zahušťování. Proto pro dosažení určité konzistence musí být zaručeno určité množství éteru celulózy (koncentrace roztoku) a viskozita roztoku. Teplota gelu roztoku také lineárně klesá se zvyšováním koncentrace roztoku a geluje při teplotě místnosti po dosažení určité koncentrace. Koncentrace gelovatění HPMC je při teplotě místnosti relativně vysoká.
Konzistenci lze také upravit výběrem velikosti částic a výběrem etherů celulózy s různým stupněm modifikace. Takzvaná modifikace spočívá v zavedení určitého stupně substituce hydroxyalkylových skupin do struktury skeletu MC. Změnou relativních substitučních hodnot dvou substituentů, tj. DS a MS relativních substitučních hodnot methoxy a hydroxyalkylových skupin, které často říkáme. Různé požadavky na účinnost etheru celulózy lze dosáhnout změnou relativních substitučních hodnot dvou substituentů.
Étery celulózy používané v práškových stavebních materiálech se musí rychle rozpouštět ve studené vodě a poskytovat systému vhodnou konzistenci. Při určité smykové rychlosti se stále stává flokulentním a koloidním blokem, což je nestandardní nebo nekvalitní produkt.
Existuje také dobrý lineární vztah mezi konzistencí cementové pasty a dávkováním éteru celulózy. Éter celulózy může výrazně zvýšit viskozitu malty. Čím větší dávka, tím zřetelnější je účinek.
Vodný roztok éteru celulózy s vysokou viskozitou má vysokou tixotropii, což je také hlavní charakteristika éteru celulózy. Vodné roztoky MC polymerů mají obvykle pseudoplastickou a netixotropní tekutost pod teplotou gelu, ale newtonovské tokové vlastnosti při nízkých smykových rychlostech. Pseudoplasticita se zvyšuje s molekulovou hmotností nebo koncentrací etheru celulózy, bez ohledu na typ substituentu a stupeň substituce. Proto ethery celulózy stejného stupně viskozity, bez ohledu na MC, HPMC, HEMC, budou vždy vykazovat stejné reologické vlastnosti, pokud se koncentrace a teplota udržují konstantní. Při zvýšení teploty se tvoří strukturní gely a dochází k vysoce tixotropním tokům. Ethery celulózy s vysokou koncentrací a nízkou viskozitou vykazují tixotropii i pod teplotou gelu. Tato vlastnost je velkým přínosem pro úpravu vyrovnání a stékání při výstavbě stavební malty. Zde je třeba vysvětlit, že čím vyšší je viskozita éteru celulózy, tím lepší je retence vody, ale čím vyšší je viskozita, tím vyšší je relativní molekulová hmotnost éteru celulózy a odpovídající snížení jeho rozpustnosti, což má negativní dopad. na koncentraci malty a konstrukční vlastnosti. Čím vyšší je viskozita, tím je zahušťovací účinek na maltu zřetelnější, ale není zcela úměrný. Některá střední a nízká viskozita, ale modifikovaný éter celulózy má lepší výkon při zlepšování strukturální pevnosti vlhké malty. Se zvýšením viskozity se zlepšuje zadržování vody v éteru celulózy
Čas odeslání: 22. listopadu 2022