El éter de celulosa es un polímero sintético elaborado a partir de celulosa natural mediante modificación química. El éter de celulosa es un derivado de la celulosa natural. La producción de éter de celulosa es diferente a la de los polímeros sintéticos. Su material más básico es la celulosa, un compuesto polimérico natural. Debido a la particularidad de la estructura natural de la celulosa, la propia celulosa no tiene capacidad para reaccionar con agentes de eterificación. Sin embargo, después del tratamiento con un agente hinchante, los fuertes enlaces de hidrógeno entre las cadenas moleculares y las cadenas se destruyen y la liberación activa del grupo hidroxilo se convierte en una celulosa alcalina reactiva. Obtener éter de celulosa.
Las propiedades de los éteres de celulosa dependen del tipo, número y distribución de los sustituyentes. La clasificación de los éteres de celulosa también se basa en el tipo de sustituyentes, el grado de eterificación, la solubilidad y las propiedades de aplicación relacionadas. Según el tipo de sustituyentes de la cadena molecular, se puede dividir en monoéter y éter mixto. El MC que utilizamos habitualmente es monoéter y el HPMC es éter mixto. El éter de metilcelulosa MC es el producto después de que el grupo hidroxilo de la unidad de glucosa de la celulosa natural se sustituye por metoxi. Es un producto que se obtiene sustituyendo una parte del grupo hidroxilo de la unidad por un grupo metoxi y otra parte por un grupo hidroxipropilo. La fórmula estructural es [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Éter de hidroxietilmetilcelulosa HEMC, estas son las principales variedades ampliamente utilizadas y vendidas en el mercado.
En términos de solubilidad, se puede dividir en iónico y no iónico. Los éteres de celulosa no iónicos solubles en agua se componen principalmente de dos series de éteres alquílicos y éteres hidroxialquilo. La CMC iónica se utiliza principalmente en detergentes sintéticos, impresión y teñido de textiles, exploración de alimentos y petróleo. Los MC, HPMC, HEMC, etc. no iónicos se utilizan principalmente en materiales de construcción, revestimientos de látex, medicamentos, productos químicos diarios, etc. Se utilizan como espesantes, agentes de retención de agua, estabilizadores, dispersantes y agentes formadores de película.
Retención de agua del éter de celulosa.
En la producción de materiales de construcción, especialmente mortero mezclado en seco, el éter de celulosa juega un papel insustituible, especialmente en la producción de mortero especial (mortero modificado), es un componente indispensable e importante.
El importante papel del éter de celulosa soluble en agua en el mortero tiene principalmente tres aspectos: uno es la excelente capacidad de retención de agua, el otro es la influencia sobre la consistencia y tixotropía del mortero y el tercero es la interacción con el cemento.
El efecto de retención de agua del éter de celulosa depende de la absorción de agua de la capa base, la composición del mortero, el espesor de la capa de mortero, la demanda de agua del mortero y el tiempo de fraguado del material de fraguado. La retención de agua del propio éter de celulosa proviene de la solubilidad y deshidratación del propio éter de celulosa. Como todos sabemos, aunque la cadena molecular de la celulosa contiene una gran cantidad de grupos OH altamente hidratables, no es soluble en agua, debido a que la estructura de la celulosa tiene un alto grado de cristalinidad. La capacidad de hidratación de los grupos hidroxilo por sí sola no es suficiente para cubrir los fuertes enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals entre las moléculas. Por tanto, sólo se hincha pero no se disuelve en agua. Cuando se introduce un sustituyente en una cadena molecular, no solo el sustituyente destruye la cadena de hidrógeno, sino que también se destruye el enlace de hidrógeno entre cadenas debido al acuñamiento del sustituyente entre cadenas adyacentes. Cuanto mayor sea el sustituyente, mayor será la distancia entre las moléculas. Cuanto mayor sea la distancia. Cuanto mayor es el efecto de destrucción de los enlaces de hidrógeno, el éter de celulosa se vuelve soluble en agua después de que la red de celulosa se expande y la solución ingresa, formando una solución de alta viscosidad. Cuando aumenta la temperatura, la hidratación del polímero se debilita y el agua entre las cadenas sale. Cuando el efecto de deshidratación es suficiente, las moléculas comienzan a agregarse, formando una estructura de red tridimensional y plegada. Los factores que afectan la retención de agua del mortero incluyen la viscosidad del éter de celulosa, la cantidad añadida, la finura de las partículas y la temperatura de uso.
Cuanto mayor sea la viscosidad del éter de celulosa, mejor será el rendimiento de retención de agua y mayor será la viscosidad de la solución polimérica. Dependiendo del peso molecular (grado de polimerización) del polímero, también está determinado por la longitud de la cadena de la estructura molecular y la forma de la cadena, y la distribución de los tipos y cantidades de los sustituyentes también afecta directamente su rango de viscosidad. [η]=Kmα
[η] Viscosidad intrínseca de la solución de polímero.
m peso molecular del polímero
Constante característica del polímero α
K coeficiente de viscosidad de la solución
La viscosidad de una solución polimérica depende del peso molecular del polímero. La viscosidad y concentración de la solución de éter de celulosa están relacionadas con la aplicación en diversos campos. Por lo tanto, cada éter de celulosa tiene muchas especificaciones de viscosidad diferentes y el ajuste de la viscosidad se realiza principalmente mediante la degradación de la celulosa alcalina, es decir, la rotura de las cadenas moleculares de celulosa.
Cuanto mayor sea la cantidad de éter de celulosa añadida al mortero, mejor será el rendimiento de retención de agua y cuanto mayor sea la viscosidad, mejor será el rendimiento de retención de agua.
En cuanto al tamaño de las partículas, cuanto más finas sean las partículas, mejor será la retención de agua. Consulte la Figura 3. Después de que la partícula grande de éter de celulosa entra en contacto con el agua, la superficie se disuelve inmediatamente y forma un gel para envolver el material y evitar que las moléculas de agua sigan infiltrándose. La dispersión menos uniforme se disuelve, formando una solución floculenta turbia o aglomerados. Afecta en gran medida la retención de agua del éter de celulosa y la solubilidad es uno de los factores para elegir el éter de celulosa.
Espesamiento y tixotropía del éter de celulosa.
La segunda función del éter de celulosa, el espesamiento, depende de: el grado de polimerización del éter de celulosa, la concentración de la solución, la velocidad de cizallamiento, la temperatura y otras condiciones. La propiedad gelificante de la solución es exclusiva de la alquilcelulosa y sus derivados modificados. Las propiedades de gelificación están relacionadas con el grado de sustitución, la concentración de la solución y los aditivos. Para los derivados modificados con hidroxialquilo, las propiedades del gel también están relacionadas con el grado de modificación del hidroxialquilo. Para MC y HPMC de baja viscosidad, se puede preparar una solución del 10% al 15%, para MC y HPMC de viscosidad media se pueden preparar una solución del 5% al 10%, y para MC y HPMC de alta viscosidad solo se pueden preparar una solución del 2% al 3%, y generalmente La clasificación de la viscosidad del éter de celulosa también se clasifica con una solución del 1% al 2%. El éter de celulosa de alto peso molecular tiene una alta eficacia espesante. En la misma solución de concentración, los polímeros con diferentes pesos moleculares tienen diferentes viscosidades. Alto grado. La viscosidad objetivo sólo se puede lograr añadiendo una gran cantidad de éter de celulosa de bajo peso molecular. Su viscosidad depende poco de la velocidad de corte, y la alta viscosidad alcanza la viscosidad objetivo, y la cantidad de adición requerida es pequeña y la viscosidad depende de la eficiencia del espesamiento. Por tanto, para conseguir una determinada consistencia se debe garantizar una determinada cantidad de éter de celulosa (concentración de la solución) y viscosidad de la solución. La temperatura del gel de la solución también disminuye linealmente con el aumento de la concentración de la solución, y gelifica a temperatura ambiente después de alcanzar una cierta concentración. La concentración gelificante de HPMC es relativamente alta a temperatura ambiente.
La consistencia también se puede ajustar eligiendo el tamaño de partícula y eligiendo éteres de celulosa con diferentes grados de modificación. La denominada modificación consiste en introducir un cierto grado de sustitución de grupos hidroxialquilo en la estructura esquelética de MC. Cambiando los valores de sustitución relativos de los dos sustituyentes, es decir, los valores de sustitución relativos DS y MS de los grupos metoxi e hidroxialquilo que solemos decir. Se pueden obtener varios requisitos de rendimiento del éter de celulosa cambiando los valores de sustitución relativos de los dos sustituyentes.
Los éteres de celulosa utilizados en materiales de construcción en polvo deben disolverse rápidamente en agua fría y proporcionar una consistencia adecuada al sistema. Si se le da una cierta velocidad de corte, todavía se convierte en un bloque floculento y coloidal, lo que es un producto de mala calidad o de calidad inferior.
También existe una buena relación lineal entre la consistencia de la pasta de cemento y la dosis de éter de celulosa. El éter de celulosa puede aumentar considerablemente la viscosidad del mortero. Cuanto mayor sea la dosis, más evidente será el efecto.
La solución acuosa de éter de celulosa de alta viscosidad tiene una alta tixotropía, que también es una característica importante del éter de celulosa. Las soluciones acuosas de polímeros MC suelen tener una fluidez pseudoplástica y no tixotrópica por debajo de su temperatura de gel, pero propiedades de flujo newtonianas a bajas velocidades de cizallamiento. La pseudoplasticidad aumenta con el peso molecular o la concentración del éter de celulosa, independientemente del tipo de sustituyente y del grado de sustitución. Por lo tanto, los éteres de celulosa del mismo grado de viscosidad, sin importar MC, HPMC, HEMC, siempre mostrarán las mismas propiedades reológicas siempre que la concentración y la temperatura se mantengan constantes. Cuando se eleva la temperatura se forman geles estructurales y se producen flujos altamente tixotrópicos. Los éteres de celulosa de alta concentración y baja viscosidad muestran tixotropía incluso por debajo de la temperatura del gel. Esta propiedad es de gran beneficio para el ajuste de nivelación y hundimiento en la construcción de mortero de construcción. Es necesario explicar aquí que cuanto mayor es la viscosidad del éter de celulosa, mejor es la retención de agua, pero cuanto mayor es la viscosidad, mayor es el peso molecular relativo del éter de celulosa y la correspondiente disminución de su solubilidad, lo que tiene un impacto negativo. sobre la concentración del mortero y el rendimiento constructivo. Cuanto mayor es la viscosidad, más evidente es el efecto espesante del mortero, pero no es del todo proporcional. Algo de viscosidad media y baja, pero el éter de celulosa modificado tiene un mejor desempeño para mejorar la resistencia estructural del mortero húmedo. Con el aumento de la viscosidad, mejora la retención de agua del éter de celulosa.
Hora de publicación: 22-nov-2022