Cellulose-ether is een synthetisch polymeer gemaakt van natuurlijke cellulose door chemische modificatie. Cellulose-ether is een derivaat van natuurlijke cellulose. De productie van cellulose-ether verschilt van synthetische polymeren. Het meest basismateriaal is cellulose, een natuurlijke polymeerverbinding. Vanwege de bijzonderheid van de natuurlijke cellulosestructuur heeft de cellulose zelf geen vermogen om te reageren met veretheringsmiddelen. Na de behandeling met het zwelmiddel worden de sterke waterstofbruggen tussen de molecuulketens en de ketens echter vernietigd en wordt de actieve afgifte van de hydroxylgroep een reactieve alkalicellulose. Verkrijg cellulose-ether.
De eigenschappen van cellulose-ethers zijn afhankelijk van het type, het aantal en de verdeling van de substituenten. De classificatie van cellulose-ethers is ook gebaseerd op het type substituenten, de mate van verethering, oplosbaarheid en gerelateerde toepassingseigenschappen. Afhankelijk van het type substituenten op de moleculaire keten kan deze worden onderverdeeld in mono-ether en gemengde ether. Meestal gebruiken we mc als mono-ether en HPmc als gemengde ether. Methylcellulose-ether mc is het product nadat de hydroxylgroep op de glucose-eenheid van natuurlijke cellulose is vervangen door een methoxygroep. Het is een product dat wordt verkregen door een deel van de hydroxylgroep op de eenheid te vervangen door een methoxygroep en een ander deel door een hydroxypropylgroep. De structuurformule is [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethylmethylcellulose-ether HEmc, dit zijn de belangrijkste varianten die veel worden gebruikt en op de markt worden verkocht.
In termen van oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in ionisch en niet-ionisch. In water oplosbare niet-ionische cellulose-ethers bestaan hoofdzakelijk uit twee series alkylethers en hydroxyalkylethers. Ionic Cmc wordt voornamelijk gebruikt in synthetische wasmiddelen, het bedrukken en verven van textiel, voedsel- en olie-exploratie. Niet-ionische mc, HPmc, HEmc, etc. worden voornamelijk gebruikt in bouwmaterialen, latexcoatings, medicijnen, dagelijkse chemicaliën, etc. Gebruikt als verdikkingsmiddel, watervasthoudend middel, stabilisator, dispergeermiddel en filmvormer.
Waterretentie van cellulose-ether
Bij de productie van bouwmaterialen, vooral drooggemengde mortel, speelt cellulose-ether een onvervangbare rol, vooral bij de productie van speciale mortel (gemodificeerde mortel) is het een onmisbaar en belangrijk onderdeel.
De belangrijke rol van wateroplosbare cellulose-ether in mortel heeft hoofdzakelijk drie aspecten: het ene is het uitstekende watervasthoudend vermogen, het andere is de invloed op de consistentie en thixotropie van mortel, en het derde is de interactie met cement.
Het waterretentie-effect van cellulose-ether is afhankelijk van de wateropname van de basislaag, de samenstelling van de mortel, de dikte van de mortellaag, de waterbehoefte van de mortel en de uithardingstijd van het uithardingsmateriaal. Het vasthouden van water door cellulose-ether zelf is het gevolg van de oplosbaarheid en dehydratatie van cellulose-ether zelf. Zoals we allemaal weten, is de moleculaire keten van cellulose, hoewel deze een groot aantal zeer hydrateerbare OH-groepen bevat, niet oplosbaar in water, omdat de cellulosestructuur een hoge mate van kristalliniteit heeft. Het hydratatievermogen van hydroxylgroepen alleen is niet voldoende om de sterke waterstofbruggen en van der Waals-krachten tussen moleculen te dekken. Daarom zwelt het alleen op, maar lost het niet op in water. Wanneer een substituent in de molecuulketen wordt geïntroduceerd, vernietigt niet alleen de substituent de waterstofketen, maar wordt ook de waterstofbinding tussen de ketens vernietigd als gevolg van het vastklemmen van de substituent tussen aangrenzende ketens. Hoe groter de substituent, hoe groter de afstand tussen de moleculen. Hoe groter de afstand. Hoe groter het effect van het vernietigen van waterstofbruggen, de cellulose-ether wordt wateroplosbaar nadat het celluloserooster uitzet en de oplossing binnendringt, waardoor een oplossing met hoge viscositeit ontstaat. Wanneer de temperatuur stijgt, verzwakt de hydratatie van het polymeer en wordt het water tussen de ketens verdreven. Wanneer het dehydratatie-effect voldoende is, beginnen de moleculen te aggregeren, vormen ze een driedimensionale netwerkstructuurgel en vouwen ze zich uit. Factoren die de waterretentie van mortel beïnvloeden zijn onder meer de viscositeit van cellulose-ether, de toegevoegde hoeveelheid, de fijnheid van de deeltjes en de gebruikstemperatuur.
Hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter de waterretentieprestaties en hoe hoger de viscositeit van de polymeeroplossing. Afhankelijk van het molecuulgewicht (polymerisatiegraad) van het polymeer, wordt dit ook bepaald door de ketenlengte van de moleculaire structuur en de vorm van de keten, en de verdeling van de typen en hoeveelheden van de substituenten heeft ook rechtstreeks invloed op het viscositeitsbereik ervan. [η]=Kmα
[η] Intrinsieke viscositeit van polymeeroplossing
m molecuulgewicht van het polymeer
α-polymeer karakteristieke constante
K viscositeitsoplossingscoëfficiënt
De viscositeit van een polymeeroplossing hangt af van het molecuulgewicht van het polymeer. De viscositeit en concentratie van cellulose-etheroplossing houden verband met de toepassing op verschillende gebieden. Daarom heeft elke cellulose-ether veel verschillende viscositeitsspecificaties, en de aanpassing van de viscositeit wordt hoofdzakelijk gerealiseerd door de afbraak van alkalicellulose, dat wil zeggen het verbreken van moleculaire ketens van cellulose.
Hoe groter de hoeveelheid cellulose-ether die aan de mortel wordt toegevoegd, hoe beter de waterretentieprestaties, en hoe hoger de viscositeit, hoe beter de waterretentieprestaties.
Voor de deeltjesgrootte geldt: hoe fijner het deeltje, hoe beter de waterretentie (zie Figuur 3). Nadat de grote deeltjes cellulose-ether in contact komen met water, lost het oppervlak onmiddellijk op en vormt een gel die het materiaal omhult en voorkomt dat watermoleculen blijven infiltreren. Soms kan het zelfs na langdurig roeren niet gelijkmatig worden gedispergeerd en opgelost, waardoor een troebele, vlokkige oplossing of agglomeratie ontstaat. Het heeft een grote invloed op de waterretentie van cellulose-ether, en de oplosbaarheid is een van de factoren bij het kiezen van cellulose-ether.
Verdikking en thixotropie van cellulose-ether
De tweede functie van cellulose-ether – verdikking hangt af van: de mate van polymerisatie van cellulose-ether, oplossingsconcentratie, afschuifsnelheid, temperatuur en andere omstandigheden. De gelerende eigenschap van de oplossing is uniek voor alkylcellulose en zijn gemodificeerde derivaten. De geleringseigenschappen houden verband met de mate van substitutie, oplossingsconcentratie en additieven. Voor met hydroxyalkyl gemodificeerde derivaten houden de geleigenschappen ook verband met de mate van modificatie van hydroxyalkyl. Voor mc en HPmc met lage viscositeit kan een oplossing met een concentratie van 10% -15% worden bereid, een oplossing van 5% -10% kan worden bereid voor mc en HPmc met gemiddelde viscositeit, en een oplossing van 2% -3% kan worden bereid voor mc en HPmc met hoge viscositeit. HPmc, en meestal wordt de viscositeitsclassificatie van cellulose-ether ook beoordeeld met een oplossing van 1% -2%. Cellulose-ether met hoog molecuulgewicht heeft een hoge verdikkingsefficiëntie. In dezelfde concentratieoplossing hebben polymeren met verschillende molecuulgewichten verschillende viscositeiten. Hoge graad. De beoogde viscositeit kan alleen worden bereikt door een grote hoeveelheid cellulose-ether met een laag molecuulgewicht toe te voegen. De viscositeit ervan is weinig afhankelijk van de afschuifsnelheid, en de hoge viscositeit bereikt de doelviscositeit, en de vereiste toegevoegde hoeveelheid is klein, en de viscositeit hangt af van de verdikkingsefficiëntie. Om een bepaalde consistentie te bereiken, moeten daarom een bepaalde hoeveelheid cellulose-ether (concentratie van de oplossing) en de viscositeit van de oplossing worden gegarandeerd. De geltemperatuur van de oplossing neemt ook lineair af met de toename van de concentratie van de oplossing, en geleren bij kamertemperatuur na het bereiken van een bepaalde concentratie. De geleringsconcentratie van HPmc is hoger bij kamertemperatuur.
De consistentie kan ook worden aangepast door de deeltjesgrootte te kiezen en cellulose-ethers met verschillende mate van modificatie te kiezen. De zogenaamde modificatie is het introduceren van een bepaalde mate van substitutie van hydroxyalkylgroepen op de skeletstructuur van mc. Door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te veranderen, dat wil zeggen de DS- en ms-relatieve substitutiewaarden van de methoxy- en hydroxyalkylgroepen die we vaak zeggen. Verschillende prestatie-eisen van cellulose-ether kunnen worden verkregen door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te veranderen.
Cellulose-ethers die in poedervormige bouwmaterialen worden gebruikt, moeten snel oplossen in koud water en een geschikte consistentie voor het systeem bieden. Als er een bepaalde afschuifsnelheid wordt gegeven, wordt het nog steeds een uitvlokkend en colloïdaal blok, wat een product van ondermaatse of slechte kwaliteit is.
Er bestaat ook een goed lineair verband tussen de consistentie van cementpasta en de dosering van cellulose-ether. Cellulose-ether kan de viscositeit van mortel aanzienlijk verhogen. Hoe groter de dosering, hoe duidelijker het effect, zie Figuur 6
Een waterige oplossing van cellulose-ether met een hoge viscositeit heeft een hoge thixotropie, wat ook een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige oplossingen van polymeren van het Mc-type hebben gewoonlijk een pseudoplastische en niet-thixotrope vloeibaarheid onder hun geltemperatuur, maar Newtoniaanse vloei-eigenschappen bij lage afschuifsnelheden. Pseudoplasticiteit neemt toe met het molecuulgewicht of de concentratie van cellulose-ether, ongeacht het type substituent en de mate van substitutie. Daarom zullen cellulose-ethers met dezelfde viscositeitsgraad, ongeacht mc, HPmc, HEmc, altijd dezelfde reologische eigenschappen vertonen zolang de concentratie en temperatuur constant worden gehouden. Structurele gels worden gevormd wanneer de temperatuur wordt verhoogd en er treden zeer thixotrope stromingen op. Cellulose-ethers met hoge concentratie en lage viscositeit vertonen zelfs onder de geltemperatuur thixotropie. Deze eigenschap is van groot voordeel bij het aanpassen van egalisatie en doorzakken bij de constructie van bouwmortel. Hier moet worden uitgelegd dat hoe hoger de viscositeit van cellulose-ether, hoe beter de waterretentie, maar hoe hoger de viscositeit, hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van cellulose-ether en de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid ervan, wat een negatief effect heeft. op de mortelconcentratie en constructieprestaties. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikkende effect op de mortel, maar dit is niet volledig proportioneel. Enige gemiddelde en lage viscositeit, maar de gemodificeerde cellulose-ether presteert beter bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel. Met de toename van de viscositeit verbetert de waterretentie van cellulose-ether.
Posttijd: 22 november 2022