Целлюлоза эфирі – химиялық модификация арқылы табиғи целлюлозадан жасалған синтетикалық полимер. Целлюлоза эфирі табиғи целлюлозаның туындысы болып табылады. Целлюлоза эфирінің өндірісі синтетикалық полимерлерден ерекшеленеді. Оның ең негізгі материалы – целлюлоза, табиғи полимер қосылысы. Табиғи целлюлоза құрылымының ерекшелігіне байланысты целлюлозаның өзі эфирлік агенттермен әрекеттесу қабілетіне ие емес. Бірақ ісіну агентін өңдегеннен кейін молекулалық тізбектер мен тізбектер арасындағы күшті сутектік байланыстар жойылып, гидроксил тобының белсенді бөлінуі реактивті сілтілі целлюлозаға айналады. Целлюлоза эфирін алыңыз.
Целлюлоза эфирлерінің қасиеттері орынбасарларының түріне, санына және таралуына байланысты. Целлюлоза эфирлерінің классификациясы сонымен қатар алмастырғыштардың түріне, эфирлену дәрежесіне, ерігіштікке және оларға қатысты қолдану қасиеттеріне негізделген. Молекулалық тізбектегі орынбасарларының түріне қарай оны моноэфирлі және аралас эфирлі деп бөлуге болады. Біз әдетте қолданатын МК моноэфир, ал HPMC аралас эфир. Метилцеллюлоза эфирі MC табиғи целлюлозаның глюкоза бірлігіндегі гидроксил тобы метоксимен алмастырылғаннан кейінгі өнім болып табылады. Бұл қондырғыдағы гидроксил тобының бір бөлігін метокси тобына және басқа бөлігін гидроксипропил тобына ауыстыру арқылы алынған өнім. Құрылымдық формуласы [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Гидроксиэтилметилцеллюлоза эфирі HEMC, бұл нарықта кеңінен қолданылатын және сатылатын негізгі сорттар.
Ерігіштігі бойынша оны иондық және иондық емес деп бөлуге болады. Суда еритін иондық емес целлюлоза эфирлері негізінен алкил және гидроксиалкил эфирлерінің екі сериясынан тұрады. Иондық CMC негізінен синтетикалық жуғыш заттарда, тоқыма бұйымдарын басып шығаруда және бояуда, азық-түлік және мұнай өндіруде қолданылады. Ионды емес MC, HPMC, HEMC және т.б. негізінен құрылыс материалдарында, латексті жабындарда, медицинада, күнделікті химиялық заттарда және т.б. қолданылады. Қоюландырғыш, су ұстағыш, тұрақтандырғыш, диспергирлеуші және қабық түзетін агент ретінде қолданылады.
Целлюлоза эфирінің суды ұстауы
Құрылыс материалдарын, әсіресе құрғақ аралас ерітінді өндірісінде целлюлоза эфирі таптырмас рөл атқарады, әсіресе арнайы ерітінді (модификацияланған ерітінді) өндіруде таптырмас және маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.
Ерітіндідегі суда еритін целлюлоза эфирінің маңызды рөлі негізінен үш аспектіден тұрады, бірі - тамаша суды сақтау қабілеті, екіншісі - ерітіндінің консистенциясы мен тиксотропиясына әсері, үшіншісі - цементпен әрекеттесу.
Целлюлоза эфирінің суды ұстау әсері негізгі қабаттың суды сіңіруіне, ерітіндінің құрамына, ерітінді қабатының қалыңдығына, ерітіндінің су қажеттілігіне және қату материалының қату уақытына байланысты. Целлюлоза эфирінің суды ұстауының өзі целлюлоза эфирінің ерігіштігі мен сусыздануынан туындайды. Баршамызға белгілі, целлюлозаның молекулалық тізбегінде жоғары гидратацияланатын ОН топтары көп болғанымен, ол суда ерімейді, өйткені целлюлоза құрылымының кристалдылығы жоғары. Молекулалар арасындағы күшті сутегі байланыстары мен ван-дер-Ваальс күштерін жабу үшін тек гидроксил топтарының гидратация қабілеті жеткіліксіз. Сондықтан ол тек ісінеді, бірақ суда ерімейді. Орынбасарды молекулярлық тізбекке енгізгенде, орынбасушы сутегі тізбегін бұзып қана қоймайды, сонымен қатар іргелес тізбектер арасындағы орынбасушының сыналануынан тізбек аралық сутегі байланысы да бұзылады. Орынбасушы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым молекулалар арасындағы қашықтық үлкен болады. Қашықтық неғұрлым көп болса. Сутектік байланыстарды бұзудың әсері неғұрлым көп болса, целлюлоза торы кеңейгеннен кейін целлюлоза эфирі суда ериді және ерітіндіге еніп, тұтқырлығы жоғары ерітінді түзеді. Температура көтерілген кезде полимердің гидратациясы әлсірейді, ал тізбектер арасындағы су сыртқа шығарылады. Сусыздандыру әсері жеткілікті болғанда, молекулалар біріктіріліп, үш өлшемді желілік құрылымды гельді құрайды және бүктеледі. Ерітіндінің суды ұстауына әсер ететін факторларға целлюлоза эфирінің тұтқырлығы, қосылған мөлшері, бөлшектердің ұсақтығы және пайдалану температурасы жатады.
Целлюлоза эфирінің тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым суды ұстау қабілеті жақсырақ, ал полимер ерітіндісінің тұтқырлығы жоғары болады. Полимердің молекулалық массасына (полимерлену дәрежесіне) байланысты ол молекулалық құрылымның тізбек ұзындығымен және тізбектің пішінімен де анықталады, ал орынбасарлардың түрлері мен мөлшерінің таралуы оның тұтқырлық диапазонына да тікелей әсер етеді. [η]=Кмα
[η] Полимер ерітіндісінің меншікті тұтқырлығы
м полимердің молекулалық салмағы
α полимердің сипаттамалық константасы
K ерітіндінің тұтқырлық коэффициенті
Полимер ерітіндісінің тұтқырлығы полимердің молекулалық массасына байланысты. Целлюлоза эфирінің ерітіндісінің тұтқырлығы мен концентрациясы әртүрлі салаларда қолданылуына байланысты. Сондықтан әрбір целлюлоза эфирінің көптеген әртүрлі тұтқырлық сипаттамалары бар және тұтқырлықты реттеу негізінен сілтілі целлюлозаның ыдырауымен, яғни целлюлозаның молекулалық тізбектерінің үзілуімен жүзеге асырылады.
Ерітіндіге қосылған целлюлоза эфирінің мөлшері неғұрлым көп болса, соғұрлым суды ұстау өнімділігі жақсырақ, ал тұтқырлық неғұрлым жоғары болса, суды ұстау өнімділігі соғұрлым жақсы болады.
Бөлшектердің өлшемі үшін бөлшек неғұрлым ұсақ болса, соғұрлым суды жақсы ұстайды. 3-суретті қараңыз. Целлюлоза эфирінің үлкен бөлшегі сумен байланысқаннан кейін беті дереу ериді және су молекулаларының инфильтрациясын жалғастыруын болдырмау үшін материалды орау үшін гель түзеді. Біркелкі дисперсиядан азырақ ериді, бұлтты флокулентті ерітінді немесе агломерат түзеді. Ол целлюлоза эфирінің суды ұстауына үлкен әсер етеді, ал ерігіштік целлюлоза эфирін таңдау факторларының бірі болып табылады.
Целлюлоза эфирінің қоюлануы және тиксотропиясы
Целлюлоза эфирінің екінші қызметі – қоюлану: целлюлоза эфирінің полимерлену дәрежесіне, ерітінді концентрациясына, ығысу жылдамдығына, температураға және басқа жағдайларға байланысты. Ерітіндінің гельдік қасиеті тек алкил целлюлозаға және оның модификацияланған туындыларына тән. Желдену қасиеттері алмастыру дәрежесіне, ерітінді концентрациясына және қоспаларға байланысты. Гидроксиалкилмен модификацияланған туындылар үшін гель қасиеттері де гидроксиалкилдің модификация дәрежесіне байланысты. Тұтқырлығы төмен MC және HPMC үшін 10%-15% ерітінді дайындауға болады, орташа тұтқырлық MC және HPMC 5%-10% ерітінді дайындауға болады, ал жоғары тұтқырлық MC және HPMC тек 2%-3% ерітінді дайындауға болады және әдетте Целлюлоза эфирінің тұтқырлық классификациясы да 1%-2% ерітіндімен жіктеледі. Жоғары молекулалық салмақты целлюлоза эфирі жоғары қоюландыру тиімділігіне ие. Бір концентрациялы ерітіндіде әртүрлі молекулалық массасы бар полимерлер әртүрлі тұтқырлыққа ие. Жоғары дәреже. Мақсатты тұтқырлыққа төмен молекулалық салмақты целлюлоза эфирінің көп мөлшерін қосу арқылы ғана қол жеткізуге болады. Оның тұтқырлығы ығысу жылдамдығына аз тәуелді, ал жоғары тұтқырлық мақсатты тұтқырлыққа жетеді, ал қажетті қосу мөлшері аз, ал тұтқырлық қоюлану тиімділігіне байланысты. Сондықтан белгілі бір консистенцияға жету үшін целлюлоза эфирінің белгілі бір мөлшері (ерітінді концентрациясы) және ерітіндінің тұтқырлығы қамтамасыз етілуі керек. Ерітінді концентрациясының жоғарылауымен ерітіндінің гель температурасы да сызықты түрде төмендейді және белгілі бір концентрацияға жеткеннен кейін бөлме температурасында гельдер түзіледі. HPMC гельдік концентрациясы бөлме температурасында салыстырмалы түрде жоғары.
Консистенцияны бөлшектердің өлшемін таңдау және модификацияның әртүрлі дәрежелері бар целлюлоза эфирлерін таңдау арқылы да реттеуге болады. Модификация деп аталатын нәрсе МК-ның қаңқа құрылымына гидроксиалкил топтарының белгілі бір дәрежеде орын басуын енгізу болып табылады. Екі орынбасушының салыстырмалы алмастыру мәндерін өзгерту арқылы, яғни біз жиі айтатын метокси және гидроксиалкил топтарының DS және MS салыстырмалы алмастыру мәндері. Целлюлоза эфирінің әртүрлі өнімділік талаптарын екі алмастырғыштың салыстырмалы алмастыру мәндерін өзгерту арқылы алуға болады.
Ұнтақты құрылыс материалдарында қолданылатын целлюлоза эфирлері суық суда тез еріп, жүйеге қолайлы консистенцияны қамтамасыз етуі керек. Белгілі бір ығысу жылдамдығы берілсе, ол бәрібір флокулентті және коллоидты блокқа айналады, бұл сапасыз немесе сапасыз өнім болып табылады.
Сондай-ақ цемент пастасы консистенциясы мен целлюлоза эфирінің дозасы арасында жақсы сызықтық байланыс бар. Целлюлоза эфирі ерітіндінің тұтқырлығын айтарлықтай арттыруы мүмкін. Доза неғұрлым көп болса, әсер соғұрлым айқын болады.
Тұтқырлығы жоғары целлюлоза эфирінің сулы ерітіндісі жоғары тиксотропияға ие, бұл да целлюлоза эфирінің негізгі сипаттамасы болып табылады. MC полимерлерінің сулы ерітінділері әдетте гель температурасынан төмен псевдопластикалық және тиксотропты емес сұйықтыққа ие, бірақ төмен ығысу жылдамдығында Ньютондық ағындық қасиеттерге ие. Псевдопластика целлюлоза эфирінің молекулалық салмағына немесе концентрациясына байланысты, орынбасушы түріне және алмастыру дәрежесіне қарамастан артады. Сондықтан тұтқырлық дәрежесі бірдей целлюлоза эфирлері, MC, HPMC, HEMC қарамастан, концентрация мен температура тұрақты болған кезде әрқашан бірдей реологиялық қасиеттерді көрсетеді. Құрылымдық гельдер температура көтерілгенде түзіліп, жоғары тиксотропты ағындар пайда болады. Жоғары концентрация және төмен тұтқыр целлюлоза эфирлері гель температурасынан төмен болса да тиксотропияны көрсетеді. Бұл қасиет құрылыс ерітіндісінің құрылысында тегістеу мен шөгуді реттеуге үлкен пайда әкеледі. Бұл жерде целлюлоза эфирінің тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым суды жақсы ұстайтынын, бірақ тұтқырлық неғұрлым жоғары болса, целлюлоза эфирінің салыстырмалы молекулалық салмағы соғұрлым жоғары болатынын және сәйкесінше оның ерігіштігінің төмендеуіне кері әсер ететінін түсіндіру қажет. ерітіндінің концентрациясы және құрылыс өнімділігі туралы. Тұтқырлық неғұрлым жоғары болса, ерітіндіге қалыңдатқыш әсері соғұрлым айқын болады, бірақ ол толығымен пропорционалды емес. Кейбір орташа және төмен тұтқырлық, бірақ модификацияланған целлюлоза эфирі дымқыл ерітіндінің құрылымдық беріктігін жақсартуда жақсы өнімділікке ие. Тұтқырлықтың жоғарылауымен целлюлоза эфирінің суды ұстауы жақсарады
Жіберу уақыты: 22 қараша 2022 ж