نقش اتر سلولز در ملات پودر خشک

اتر سلولز یک پلیمر مصنوعی است که از سلولز طبیعی از طریق اصلاح شیمیایی ساخته می شود. اتر سلولز مشتقی از سلولز طبیعی است. تولید اتر سلولز با پلیمرهای مصنوعی متفاوت است. اساسی ترین ماده آن سلولز است که یک ترکیب پلیمری طبیعی است. به دلیل خاص بودن ساختار سلولز طبیعی، سلولز خود توانایی واکنش با عوامل اتریفیکاسیون را ندارد. با این حال، پس از درمان عامل تورم، پیوندهای هیدروژنی قوی بین زنجیره های مولکولی و زنجیره ها از بین می رود و آزاد شدن فعال گروه هیدروکسیل به سلولز قلیایی واکنش پذیر تبدیل می شود. اتر سلولز را بدست آورید.

خواص اترهای سلولزی به نوع، تعداد و توزیع جانشین ها بستگی دارد. طبقه بندی اترهای سلولزی نیز بر اساس نوع جانشین ها، درجه اتریفیکاسیون، حلالیت و خواص کاربردی مرتبط است. با توجه به نوع جانشین های موجود در زنجیره مولکولی، می توان آن را به مونو اتر و اتر مخلوط تقسیم کرد. ما معمولا از mc به عنوان monoether و HPmc به عنوان مخلوط اتر استفاده می کنیم. متیل سلولز اتر mc محصولی است که گروه هیدروکسیل روی واحد گلوکز سلولز طبیعی با گروه متوکسی جایگزین می شود. محصولی است که از جایگزینی بخشی از گروه هیدروکسیل روی واحد با گروه متوکسی و بخشی دیگر با گروه هیدروکسی پروپیل به دست می آید. فرمول ساختاری [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر HEmc است، اینها گونه های اصلی هستند که به طور گسترده در بازار استفاده می شوند و به فروش می رسند.

از نظر حلالیت می توان آن را به یونی و غیر یونی تقسیم کرد. اترهای سلولز غیر یونی محلول در آب عمدتا از دو سری آلکیل اترها و هیدروکسی آلکیل اترها تشکیل شده اند. Ionic Cmc عمدتا در مواد شوینده مصنوعی، چاپ و رنگرزی منسوجات، اکتشاف مواد غذایی و روغن استفاده می شود. mc غیر یونی، HPmc، HEMc و غیره عمدتا در مصالح ساختمانی، پوشش های لاتکس، دارو، مواد شیمیایی روزانه و غیره استفاده می شود.

احتباس آب اتر سلولز

در تولید مصالح ساختمانی به ویژه ملات مخلوط خشک، اتر سلولز نقش بی بدیلی دارد، به ویژه در تولید ملات مخصوص (ملات اصلاح شده)، جزء ضروری و مهم است.

نقش مهم اتر سلولز محلول در آب در ملات عمدتاً دارای سه جنبه است، یکی ظرفیت نگهداری آب عالی، دیگری تأثیر بر قوام و تیکسوتروپی ملات، و سوم برهمکنش با سیمان.

اثر حفظ آب اتر سلولز به جذب آب لایه پایه، ترکیب ملات، ضخامت لایه ملات، نیاز آبی ملات و زمان گیرش مواد بستگی دارد. احتباس آب اتر سلولز خود از حلالیت و کم آبی خود اتر سلولز ناشی می شود. همانطور که همه ما می دانیم، اگرچه زنجیره مولکولی سلولز حاوی تعداد زیادی گروه OH بسیار قابل هیدراتاسیون است، اما در آب محلول نیست، زیرا ساختار سلولز دارای درجه بلورینگی بالایی است. توانایی هیدراتاسیون گروه های هیدروکسیل به تنهایی برای پوشش پیوندهای هیدروژنی قوی و نیروهای واندروالس بین مولکول ها کافی نیست. بنابراین فقط متورم می شود اما در آب حل نمی شود. هنگامی که یک جایگزین به زنجیره مولکولی وارد می شود، نه تنها جانشین زنجیره هیدروژنی را از بین می برد، بلکه پیوند هیدروژنی بین زنجیره ای نیز به دلیل چسباندن جانشین بین زنجیره های مجاور از بین می رود. هر چه جانشین بزرگتر باشد، فاصله بین مولکول ها بیشتر است. هر چه فاصله بیشتر باشد. هر چه اثر تخریب پیوندهای هیدروژنی بیشتر باشد، اتر سلولز پس از انبساط شبکه سلولز و ورود محلول به محلول در آب تبدیل می شود و محلولی با ویسکوزیته بالا تشکیل می دهد. هنگامی که دما افزایش می یابد، هیدراتاسیون پلیمر ضعیف می شود و آب بین زنجیره ها خارج می شود. هنگامی که اثر کم آبی کافی باشد، مولکول ها شروع به تجمع می کنند و یک ساختار شبکه سه بعدی ژل تشکیل می دهند و تا می شوند. عوامل موثر بر احتباس آب ملات عبارتند از ویسکوزیته اتر سلولز، مقدار اضافه شده، ریز بودن ذرات و دمای استفاده.

هر چه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، عملکرد احتباس آب بهتر است و ویسکوزیته محلول پلیمری بالاتر است. بسته به وزن مولکولی (درجه پلیمریزاسیون) پلیمر، با طول زنجیره ساختار مولکولی و شکل زنجیره نیز تعیین می‌شود و توزیع انواع و کمیت‌های جایگزین نیز مستقیماً بر دامنه ویسکوزیته آن تأثیر می‌گذارد. [η]=Kmα

[η] ویسکوزیته ذاتی محلول پلیمری
متر وزن مولکولی پلیمر
ثابت مشخصه پلیمر α
ضریب محلول ویسکوزیته K

ویسکوزیته محلول پلیمری به وزن مولکولی پلیمر بستگی دارد. ویسکوزیته و غلظت محلول اتر سلولز با کاربرد در زمینه های مختلف مرتبط است. بنابراین، هر اتر سلولز دارای مشخصات ویسکوزیته بسیار متفاوتی است و تنظیم ویسکوزیته عمدتاً با تخریب سلولز قلیایی، یعنی شکستن زنجیره های مولکولی سلولز انجام می شود.

هر چه مقدار اتر سلولز اضافه شده به ملات بیشتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است و هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است.

برای اندازه ذرات، هرچه ذره ریزتر باشد، احتباس آب بهتر است (شکل 3 را ببینید). پس از تماس ذرات بزرگ اتر سلولز با آب، سطح بلافاصله حل می شود و ژلی را تشکیل می دهد تا مواد را بپیچد تا از ادامه نفوذ مولکول های آب جلوگیری کند. گاهی اوقات حتی پس از هم زدن طولانی مدت نمی توان آن را به طور یکنواخت پراکنده و حل کرد و یک محلول لخته کدر یا تجمع تشکیل داد. روی احتباس آب اتر سلولز تاثیر زیادی دارد و حلالیت یکی از عوامل انتخاب اتر سلولز است.

ضخیم شدن و تیکسوتروپی اتر سلولزی

عملکرد دوم اتر سلولز - ضخیم شدن بستگی به: درجه پلیمریزاسیون اتر سلولز، غلظت محلول، سرعت برش، دما و سایر شرایط دارد. خاصیت ژل شدن محلول منحصر به آلکیل سلولز و مشتقات اصلاح شده آن است. خواص ژل شدن به درجه جانشینی، غلظت محلول و مواد افزودنی مربوط می شود. برای مشتقات اصلاح شده هیدروکسی آلکیل، خواص ژل نیز با درجه اصلاح هیدروکسی آلکیل مرتبط است. برای mc و HPmc با ویسکوزیته کم، محلول با غلظت 10-15٪، محلول 5٪ - 10٪ را می توان برای mc و HPmc ویسکوزیته متوسط، و محلول 2٪ -3٪ برای mc ویسکوزیته بالا تهیه کرد. HPmc، و معمولاً طبقه بندی ویسکوزیته اتر سلولز نیز با محلول 1٪ - 2 درجه بندی می شود. اتر سلولز با وزن مولکولی بالا کارایی ضخیم شدن بالایی دارد. در محلول با غلظت یکسان، پلیمرهایی با وزن مولکولی متفاوت، ویسکوزیته متفاوتی دارند. درجه بالا ویسکوزیته هدف تنها با افزودن مقدار زیادی اتر سلولز با وزن مولکولی کم قابل دستیابی است. ویسکوزیته آن وابستگی کمی به نرخ برش دارد و ویسکوزیته بالا به ویسکوزیته مورد نظر می رسد و مقدار اضافه مورد نیاز کم است و ویسکوزیته بستگی به راندمان ضخیم شدن دارد. بنابراین، برای دستیابی به یک قوام خاص، مقدار مشخصی اتر سلولز (غلظت محلول) و ویسکوزیته محلول باید تضمین شود. دمای ژل محلول نیز با افزایش غلظت محلول به صورت خطی کاهش می یابد و پس از رسیدن به غلظت معین در دمای اتاق ژل می شود. غلظت ژل شدن HPmc در دمای اتاق بیشتر است.

سازگاری را می توان با انتخاب اندازه ذرات و انتخاب اترهای سلولزی با درجات مختلف اصلاح تنظیم کرد. به اصطلاح اصلاح، معرفی درجه معینی از جایگزینی گروه های هیدروکسی آلکیل در ساختار اسکلت mc است. با تغییر مقادیر جانشینی نسبی دو جانشین، یعنی مقادیر جانشینی نسبی DS و ms گروه‌های متوکسی و هیدروکسی آلکیل که اغلب می‌گوییم. الزامات عملکردی مختلف اتر سلولز را می توان با تغییر مقادیر جایگزینی نسبی دو جایگزین به دست آورد.

اترهای سلولزی مورد استفاده در مواد ساختمانی پودری باید به سرعت در آب سرد حل شوند و قوام مناسبی برای سیستم ایجاد کنند. اگر نرخ برش مشخصی به آن داده شود، همچنان به بلوک لخته ای و کلوئیدی تبدیل می شود که محصولی نامرغوب یا بی کیفیت است.

همچنین رابطه خطی خوبی بین قوام خمیر سیمان و دوز اتر سلولز وجود دارد. اتر سلولزی می تواند ویسکوزیته ملات را تا حد زیادی افزایش دهد. هر چه دوز بزرگتر باشد، اثر آشکارتر است، شکل 6 را ببینید

محلول آبی اتر سلولز با ویسکوزیته بالا دارای تیکسوتروپی بالایی است که یکی از مشخصه های اصلی اتر سلولز است. محلول های آبی پلیمرهای نوع Mc معمولاً دارای سیالیت کاذب و غیر تیکسوتروپیک زیر دمای ژل خود هستند، اما خواص جریان نیوتنی در نرخ های برشی کم دارند. پلاستیسیته کاذب با وزن مولکولی یا غلظت اتر سلولز، بدون توجه به نوع جانشین و درجه جایگزینی افزایش می یابد. بنابراین، اترهای سلولزی با درجه ویسکوزیته یکسان، بدون توجه به mc، HPmc، HEmc، تا زمانی که غلظت و دما ثابت نگه داشته شوند، همیشه همان خواص رئولوژیکی را نشان خواهند داد. ژل های ساختاری با افزایش دما تشکیل می شوند و جریان های بسیار تیکسوتروپیک ایجاد می شوند. اترهای سلولزی با غلظت بالا و ویسکوزیته پایین حتی زیر دمای ژل نیز تیکسوتروپی را نشان می دهند. این خاصیت برای تنظیم تسطیح و افتادگی در ساخت ملات ساختمانی سود زیادی دارد. در اینجا لازم به توضیح است که هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، احتباس آب بهتر است، اما هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، وزن مولکولی نسبی اتر سلولز بیشتر و حلالیت آن کاهش می یابد که تأثیر منفی دارد. در مورد غلظت ملات و عملکرد ساخت و ساز هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن روی ملات آشکارتر است، اما کاملاً متناسب نیست. مقداری ویسکوزیته متوسط ​​و کم، اما اتر سلولز اصلاح شده عملکرد بهتری در بهبود استحکام ساختاری ملات مرطوب دارد. با افزایش ویسکوزیته، احتباس آب اتر سلولز بهبود می یابد.