תפקידו של אתר תאית בטיט מעורבב יבש

אתר תאית הוא פולימר סינתטי העשוי מתאית טבעית באמצעות שינוי כימי. אתר תאית הוא נגזרת של תאית טבעית. הייצור של אתר תאית שונה מפולימרים סינתטיים. החומר הבסיסי ביותר שלו הוא תאית, תרכובת פולימר טבעית. בשל הייחודיות של מבנה התאית הטבעי, לתאית עצמה אין יכולת להגיב עם חומרי etherification. עם זאת, לאחר הטיפול בחומר המתנפח נהרסים קשרי המימן החזקים בין השרשראות המולקולריות לשרשראות, והשחרור הפעיל של קבוצת ההידרוקסיל הופך לתאית אלקלית תגובתית. להשיג אתר תאית.

התכונות של אתרי תאית תלויות בסוג, מספר והתפלגות התחליפים. הסיווג של אתרי תאית מבוסס גם על סוג התחליפים, דרגת האתריפיקציה, מסיסות ותכונות יישום קשורות. לפי סוג התחליפים בשרשרת המולקולרית, ניתן לחלק אותו למונו-אתר ולאתר מעורב. ה-MC שאנו משתמשים בו בדרך כלל הוא מונו-אתר, וה-HPMC הוא אתר מעורב. אתר מתיל תאית MC הוא המוצר לאחר שקבוצת ההידרוקסיל ביחידת הגלוקוז של תאית טבעית מוחלפת במתוקסי. זהו מוצר המתקבל על ידי החלפת חלק מקבוצת ההידרוקסיל ביחידה בקבוצת מתוקסי וחלק אחר בקבוצת הידרוקסיפרופיל. הנוסחה המבנית היא [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethyl methyl cellulose ether HEMC, אלו הם הזנים העיקריים בשימוש נרחב ונמכר בשוק.

מבחינת מסיסות, ניתן לחלק אותו ליוני ולא יוני. אתרים תאית לא-יוניים מסיסים במים מורכבים בעיקר משתי סדרות של אתרים אלקיל ואתרים הידרוקסיאלקיל. Ionic CMC משמש בעיקר בחומרי ניקוי סינתטיים, הדפסה וצביעה של טקסטיל, חיפושי מזון ושמן. MC, HPMC, HEMC וכו' הלא-יוניים משמשים בעיקר בחומרי בניין, ציפוי לטקס, רפואה, כימיקלים יומיומיים וכו'. משמש כחומר מעבה, חומר שומר מים, מייצב, חומר מפיץ וחומר ליצירת סרטים.

החזקת מים של אתר תאית

בייצור חומרי בניין, בעיקר טיט מעורב יבש, לאתר תאית תפקיד שאין לו תחליף, במיוחד בייצור טיט מיוחד (מרגמה שונה), הוא מרכיב הכרחי וחשוב.

התפקיד החשוב של אתר תאית מסיס במים בטיט כולל בעיקר שלושה היבטים, האחד הוא יכולת אחזקת מים מצוינת, השני הוא ההשפעה על העקביות והטיקסוטרופיה של טיט, והשלישי הוא האינטראקציה עם מלט.

השפעת החזקת המים של אתר תאית תלויה בספיגת המים של שכבת הבסיס, הרכב הטיט, עובי שכבת המרגמה, דרישת המים של המרגמה וזמן ההתייצבות של חומר ההתייצבות. החזקת המים של אתר תאית עצמו נובעת ממסיסות והתייבשות של אתר תאית עצמו. כפי שכולנו יודעים, למרות שהשרשרת המולקולרית של התאית מכילה מספר רב של קבוצות OH הניתנות להידרמה גבוהה, היא אינה מסיסה במים, מכיוון שלמבנה התאית יש רמה גבוהה של גבישיות. יכולת ההידרציה של קבוצות הידרוקסיל לבדה אינה מספיקה כדי לכסות את קשרי המימן החזקים וכוחות ואן דר ואלס בין מולקולות. לכן הוא רק מתנפח אך אינו מתמוסס במים. כאשר מכניסים תחליף לשרשרת המולקולרית, לא רק התחליף הורס את שרשרת המימן, אלא גם קשר המימן הבין-שרשרת נהרס בגלל התקעות התחליף בין שרשראות סמוכות. ככל שהתחליף גדול יותר, כך המרחק בין המולקולות גדול יותר. ככל שהמרחק גדול יותר. ככל שההשפעה של הרס קשרי מימן גדולה יותר, אתר התאית הופך למסיס במים לאחר שרשת התאית מתרחבת והתמיסה נכנסת, ויוצרת תמיסה בעלת צמיגות גבוהה. כאשר הטמפרטורה עולה, ההידרציה של הפולימר נחלשת, והמים בין השרשראות נדחפים החוצה. כאשר אפקט ההתייבשות מספיק, המולקולות מתחילות להצטבר, ויוצרות ג'ל של מבנה רשת תלת מימדי ומתקפלות החוצה. גורמים המשפיעים על החזקת המים של טיט כוללים את הצמיגות של אתר תאית, הכמות הנוספת, עדינות החלקיקים וטמפרטורת השימוש.

ככל שהצמיגות של אתר התאית גבוהה יותר, כך ביצועי החזקת המים טובים יותר והצמיגות של תמיסת הפולימר גבוהה יותר. בהתאם למשקל המולקולרי (דרגת פילמור) של הפולימר, הוא נקבע גם על פי אורך השרשרת של המבנה המולקולרי וצורת השרשרת, והתפלגות סוגי וכמויות התחליפים משפיעה ישירות גם על טווח הצמיגות שלו. [η]=Kmα

[η] צמיגות פנימית של תמיסת פולימר
m משקל מולקולרי פולימר
קבוע מאפיין פולימר α
מקדם פתרון צמיגות K

הצמיגות של תמיסת פולימר תלויה במשקל המולקולרי של הפולימר. הצמיגות והריכוז של תמיסת אתר תאית קשורים ליישום בתחומים שונים. לכן, לכל אתר תאית יש מפרטי צמיגות רבים ושונים, והתאמת הצמיגות מתממשת בעיקר על ידי השפלה של תאית אלקלית, כלומר, שבירת שרשראות מולקולריות של תאית.
ככל שכמות האתר התאית המווספת לטיט גדולה יותר, כך ביצועי החזקת המים טובים יותר, וככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך ביצועי החזקת המים טובים יותר.

מבחינת גודל החלקיקים, ככל שהחלקיק עדין יותר, כך אחזקת המים טובה יותר. ראה איור 3. לאחר שהחלקיק הגדול של אתר תאית בא במגע עם מים, פני השטח מתמוססים מיד ויוצרים ג'ל שיעטוף את החומר כדי למנוע ממולקולות מים להמשיך לחדור. פיזור פחות מאחיד מתמוסס, יוצר תמיסה צפופה עכורה או אגרופים. זה משפיע מאוד על החזקת המים של אתר תאית, ומסיסות היא אחד הגורמים לבחירת אתר תאית.

עיבוי וטיקסוטרופיה של אתר תאית

התפקיד השני של אתר תאית - עיבוי, תלוי ב: מידת הפילמור של אתר תאית, ריכוז התמיסה, קצב הגזירה, טמפרטורה ותנאים נוספים. תכונת הג'ל של התמיסה היא ייחודית לתאית אלקיל ונגזרותיו המושנות. תכונות הג'ל קשורות למידת ההחלפה, ריכוז התמיסה ותוספים. עבור נגזרות שעברו שינוי של הידרוקסיאלקיל, תכונות הג'ל קשורות גם לדרגת השינוי של הידרוקסיאלקיל. עבור MC ו-HPMC בצמיגות נמוכה, ניתן להכין תמיסה של 10%-15%, ניתן להכין תמיסה של MC ו-HPMC בצמיגות בינונית של 5%-10% תמיסה, ו-MC ו-HMCC עם צמיגות גבוהה יכולים להכין תמיסה של 2%-3% בלבד, ובדרך כלל סיווג הצמיגות של אתר תאית מדורג גם עם תמיסה של 1%-2%. לאתר תאית במשקל מולקולרי גבוה יש יעילות עיבוי גבוהה. באותה תמיסת ריכוז, לפולימרים בעלי משקל מולקולרי שונה יש צמיגות שונה. תואר גבוה. ניתן להשיג את צמיגות היעד רק על ידי הוספת כמות גדולה של אתר תאית במשקל מולקולרי נמוך. לצמיגות שלו יש תלות מועטה בקצב הגזירה, והצמיגות הגבוהה מגיעה לצמיגות היעד, וכמות התוספת הנדרשת קטנה, והצמיגות תלויה ביעילות העיבוי. לכן, כדי להשיג עקביות מסוימת, יש להבטיח כמות מסוימת של אתר תאית (ריכוז התמיסה) וצמיגות התמיסה. גם טמפרטורת הג'ל של התמיסה יורדת באופן ליניארי עם עליית ריכוז התמיסה, ומג'ל בטמפרטורת החדר לאחר הגעה לריכוז מסוים. ריכוז הג'ל של HPMC גבוה יחסית בטמפרטורת החדר.

ניתן להתאים את העקביות גם על ידי בחירת גודל החלקיקים ובחירת אתרי תאית עם דרגות שונות של שינוי. השינוי שנקרא הוא להכניס מידה מסוימת של החלפה של קבוצות הידרוקסיאלקיל על מבנה השלד של MC. על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני התחליפים, כלומר ערכי ההחלפה היחסיים של DS ו-MS של קבוצות המתוקסי וההידרוקסיאלקיל שאנו אומרים לעתים קרובות. ניתן להשיג דרישות ביצועים שונות של אתר תאית על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני התחליפים.

אתרים תאית המשמשים באבקת חומרי בניין חייבים להתמוסס במהירות במים קרים ולספק עקביות מתאימה למערכת. אם נותנים לו קצב גזירה מסוים, הוא עדיין הופך לבלוק פלקולנטי וקולואידי, שהוא מוצר לא סטנדרטי או באיכות ירודה.

יש גם קשר ליניארי טוב בין העקביות של משחת צמנט למינון האתר תאית. אתר תאית יכול להגביר מאוד את הצמיגות של טיט. ככל שהמינון גדול יותר, כך ההשפעה ברורה יותר.

לתמיסה מימית של אתר תאית עם צמיגות גבוהה יש תיקסוטרופיה גבוהה, שהיא גם מאפיין עיקרי של אתר תאית. לתמיסות מימיות של פולימרים MC יש בדרך כלל נזילות פסאודו-פלסטית ולא-תיקזוטרופית מתחת לטמפרטורת הג'ל שלהם, אך תכונות זרימה ניוטוניות בקצבי גזירה נמוכים. הפסאודו-פלסטיות עולה עם המשקל המולקולרי או הריכוז של אתר תאית, ללא קשר לסוג התחליף ומידת ההחלפה. לכן, אתרי תאית מאותה דרגת צמיגות, לא משנה MC, HPMC, HEMC, תמיד יציגו את אותן תכונות ריאולוגיות כל עוד הריכוז והטמפרטורה נשמרים קבועים. ג'לים מבניים נוצרים כאשר הטמפרטורה מוגברת, ומתרחשות זרימות תיקסוטרופיות מאוד. אתרי תאית בריכוז גבוה ובצמיגות נמוכה מראים טיקסוטרופיה אפילו מתחת לטמפרטורת הג'ל. לנכס זה יש תועלת רבה להתאמת פילוס ושקיעה בבניית טיט לבניין. יש להסביר כאן שככל שהצמיגות של אתר תאית גבוהה יותר, כך אחזקת המים טובה יותר, אך ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך המשקל המולקולרי היחסי של אתר תאית גבוה יותר, והירידה המקבילה במסיסותו, שיש לה השפעה שלילית. על ריכוז המרגמות וביצועי הבנייה. ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך השפעת העיבוי על המרגמה ברורה יותר, אך היא אינה פרופורציונלית לחלוטין. קצת צמיגות בינונית ונמוכה, אבל לאתר התאית המשתנה יש ביצועים טובים יותר בשיפור החוזק המבני של טיט רטוב. עם העלייה בצמיגות, החזקת המים של אתר תאית משתפרת