Eter celulozy jest syntetycznym polimerem otrzymywanym z naturalnej celulozy poprzez modyfikację chemiczną. Eter celulozy jest pochodną naturalnej celulozy. Produkcja eteru celulozy różni się od produkcji polimerów syntetycznych. Najbardziej podstawowym materiałem jest celuloza, naturalny związek polimerowy. Ze względu na specyfikę naturalnej struktury celulozy sama celuloza nie ma zdolności reagowania ze środkami eteryfikującymi. Jednakże po obróbce środkiem spęczniającym silne wiązania wodorowe pomiędzy łańcuchami molekularnymi a łańcuchami ulegają zniszczeniu, a aktywne uwalnianie grupy hydroksylowej staje się reaktywną celulozą alkaliczną. Zdobądź eter celulozy.
Właściwości eterów celulozy zależą od rodzaju, liczby i rozmieszczenia podstawników. Klasyfikacja eterów celulozy opiera się również na rodzaju podstawników, stopniu eteryfikacji, rozpuszczalności i związanych z nimi właściwościach aplikacyjnych. Ze względu na rodzaj podstawników w łańcuchu cząsteczkowym można go podzielić na monoeter i eter mieszany. MC, którego zwykle używamy, to monoeter, a HPMC to mieszany eter. Eter metylocelulozy MC jest produktem po zastąpieniu grupy hydroksylowej w jednostce glukozy naturalnej celulozy grupą metoksylową. Jest to produkt otrzymywany poprzez podstawienie części grupy hydroksylowej w jednostce grupą metoksylową i drugiej części grupą hydroksypropylową. Wzór strukturalny to [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x eter hydroksyetylometylocelulozy HEMC, są to główne odmiany szeroko stosowane i sprzedawane na rynku.
Pod względem rozpuszczalności można je podzielić na jonowe i niejonowe. Rozpuszczalne w wodzie niejonowe etery celulozy składają się głównie z dwóch serii eterów alkilowych i eterów hydroksyalkilowych. Ionic CMC stosuje się głównie w syntetycznych detergentach, drukowaniu i farbowaniu tekstyliów, poszukiwaniach żywności i ropy. Niejonowe MC, HPMC, HEMC itp. są stosowane głównie w materiałach budowlanych, powłokach lateksowych, medycynie, codziennych chemikaliach itp. Stosowane jako zagęszczacz, środek zatrzymujący wodę, stabilizator, środek dyspergujący i środek błonotwórczy.
Zatrzymywanie wody w eterze celulozy
W produkcji materiałów budowlanych, zwłaszcza zapraw suchych, eter celulozy odgrywa niezastąpioną rolę, zwłaszcza przy produkcji zapraw specjalnych (zapraw modyfikowanych), jest niezbędnym i ważnym składnikiem.
Ważna rola rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w zaprawie ma trzy aspekty, jeden to doskonała zdolność zatrzymywania wody, drugi to wpływ na konsystencję i tiksotropię zaprawy, a trzeci to interakcja z cementem.
Efekt zatrzymywania wody przez eter celulozy zależy od nasiąkliwości warstwy bazowej, składu zaprawy, grubości warstwy zaprawy, zapotrzebowania na wodę zaprawy i czasu wiązania materiału. Zatrzymywanie wody w samym eterze celulozy wynika z rozpuszczalności i odwodnienia samego eteru celulozy. Jak wszyscy wiemy, chociaż łańcuch molekularny celulozy zawiera dużą liczbę silnie uwodniających się grup OH, nie jest on rozpuszczalny w wodzie, ponieważ struktura celulozy charakteryzuje się wysokim stopniem krystaliczności. Zdolność do hydratacji samych grup hydroksylowych nie wystarcza do pokrycia silnych wiązań wodorowych i sił van der Waalsa między cząsteczkami. Dlatego tylko pęcznieje, ale nie rozpuszcza się w wodzie. Gdy podstawnik zostanie wprowadzony do łańcucha molekularnego, nie tylko podstawnik niszczy łańcuch wodorowy, ale także wiązanie wodorowe między łańcuchami zostaje zniszczone w wyniku zaklinowania podstawnika pomiędzy sąsiednimi łańcuchami. Im większy podstawnik, tym większa odległość między cząsteczkami. Im większa odległość. Im większy efekt niszczenia wiązań wodorowych, tym eter celulozy staje się rozpuszczalny w wodzie po rozszerzeniu się sieci celulozowej i wejściu roztworu, tworząc roztwór o dużej lepkości. Wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimeru słabnie, a woda między łańcuchami jest wypierana. Kiedy efekt odwodnienia jest wystarczający, cząsteczki zaczynają się agregować, tworząc trójwymiarową żelową strukturę sieciową i rozkładając się. Czynnikami wpływającymi na retencję wody w zaprawie są lepkość eteru celulozy, ilość dodanego materiału, stopień rozdrobnienia cząstek oraz temperatura stosowania.
Im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody i wyższa lepkość roztworu polimeru. W zależności od masy cząsteczkowej (stopnia polimeryzacji) polimeru determinuje ją także długość łańcucha, budowa molekularna i kształt łańcucha, a rozkład rodzajów i ilości podstawników wpływa również bezpośrednio na jego zakres lepkości. [η]=Kmα
[η] Lepkość istotna roztworu polimeru
m masa cząsteczkowa polimeru
Stała charakterystyczna polimeru α
Współczynnik lepkości roztworu K
Lepkość roztworu polimeru zależy od masy cząsteczkowej polimeru. Lepkość i stężenie roztworu eteru celulozy są związane z zastosowaniem w różnych dziedzinach. Dlatego każdy eter celulozy ma wiele różnych specyfikacji lepkości, a regulacja lepkości odbywa się głównie poprzez degradację celulozy alkalicznej, czyli rozrywanie łańcuchów molekularnych celulozy.
Im większa ilość eteru celulozy dodana do zaprawy, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody, a im wyższa lepkość, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody.
W przypadku wielkości cząstek, im drobniejsza cząstka, tym lepsza retencja wody. Zobacz rysunek 3. Gdy duża cząstka eteru celulozy zetknie się z wodą, powierzchnia natychmiast się rozpuszcza i tworzy żel, który otula materiał, zapobiegając dalszej infiltracji cząsteczek wody. Mniej niż jednolita dyspersja rozpuszcza się, tworząc mętny kłaczkowaty roztwór lub aglomeraty. Ma to ogromny wpływ na retencję wody w eterze celulozy, a rozpuszczalność jest jednym z czynników decydujących o wyborze eteru celulozy.
Zagęszczanie i tiksotropia eteru celulozy
Druga funkcja eteru celulozy – zagęszczanie, zależy od: stopnia polimeryzacji eteru celulozy, stężenia roztworu, szybkości ścinania, temperatury i innych warunków. Właściwości żelujące roztworu są unikalne dla alkilocelulozy i jej modyfikowanych pochodnych. Właściwości żelujące zależą od stopnia podstawienia, stężenia roztworu i dodatków. W przypadku pochodnych modyfikowanych hydroksyalkilem właściwości żelu są również związane ze stopniem modyfikacji hydroksyalkilu. W przypadku MC i HPMC o niskiej lepkości można przygotować roztwór 10% -15%, MC i HPMC o średniej lepkości można przygotować 5% -10% roztworu, a MC i HPMC o wysokiej lepkości można przygotować tylko roztwór 2% -3% i zwykle Klasyfikację lepkości eteru celulozy ocenia się również za pomocą 1% -2% roztworu. Eter celulozy o wysokiej masie cząsteczkowej ma wysoką skuteczność zagęszczania. W roztworze o tym samym stężeniu polimery o różnych masach cząsteczkowych mają różną lepkość. Wysoki stopień. Docelową lepkość można osiągnąć jedynie poprzez dodanie dużej ilości eteru celulozy o niskiej masie cząsteczkowej. Jego lepkość w niewielkim stopniu zależy od szybkości ścinania, a wysoka lepkość osiąga lepkość docelową, a wymagana ilość dodatku jest niewielka, a lepkość zależy od wydajności zagęszczania. Dlatego, aby uzyskać określoną konsystencję, należy zapewnić odpowiednią ilość eteru celulozy (stężenie roztworu) i lepkość roztworu. Temperatura żelu roztworu również maleje liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu, a po osiągnięciu określonego stężenia żeluje w temperaturze pokojowej. Stężenie żelowania HPMC jest stosunkowo wysokie w temperaturze pokojowej.
Konsystencję można również regulować dobierając wielkość cząstek i dobierając etery celulozy o różnym stopniu modyfikacji. Tzw. modyfikacja polega na wprowadzeniu pewnego stopnia podstawienia grup hydroksyalkilowych na strukturę szkieletową MC. Zmieniając względne wartości podstawienia dwóch podstawników, to znaczy względne wartości podstawienia DS i MS grup metoksylowych i hydroksyalkilowych, o których często mówimy. Różne wymagania dotyczące wydajności eteru celulozy można uzyskać zmieniając względne wartości podstawienia dwóch podstawników.
Etery celulozy stosowane w sproszkowanych materiałach budowlanych muszą szybko rozpuszczać się w zimnej wodzie i zapewniać odpowiednią konsystencję układu. Przy określonej szybkości ścinania nadal staje się kłaczkowatym i koloidalnym blokiem, co jest produktem niskiej jakości lub niskiej jakości.
Istnieje również dobra liniowa zależność pomiędzy konsystencją zaczynu cementowego a dawką eteru celulozy. Eter celulozy może znacznie zwiększyć lepkość zaprawy. Im większa dawka, tym bardziej oczywisty efekt.
Wodny roztwór eteru celulozy o dużej lepkości ma wysoką tiksotropię, która jest również główną cechą eteru celulozy. Wodne roztwory polimerów MC mają zwykle płynność pseudoplastyczną i nietiksotropową poniżej temperatury żelu, ale właściwości płynięcia Newtona przy niskich prędkościach ścinania. Pseudoplastyczność wzrasta wraz z masą cząsteczkową lub stężeniem eteru celulozy, niezależnie od rodzaju podstawnika i stopnia podstawienia. Dlatego etery celulozy o tej samej klasie lepkości, niezależnie od MC, HPMC, HEMC, zawsze będą wykazywać te same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura będą utrzymywane na stałym poziomie. Pod wpływem podwyższonej temperatury tworzą się żele strukturalne i następuje przepływ silnie tiksotropowy. Etery celulozy o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelu. Właściwość ta ma ogromne znaczenie przy regulacji wyrównania i ugięcia w konstrukcji zaprawy budowlanej. Należy w tym miejscu wyjaśnić, że im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody, jednak im wyższa lepkość, tym większa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy i odpowiadające temu zmniejszenie jego rozpuszczalności, co ma negatywny wpływ na stężenie zaprawy i właściwości użytkowe konstrukcji. Im wyższa lepkość, tym wyraźniejsze jest działanie zagęszczające zaprawę, jednak nie jest ono całkowicie proporcjonalne. Niektóre lepkości średnie i niskie, ale modyfikowany eter celulozy ma lepszą wydajność w poprawianiu wytrzymałości strukturalnej mokrej zaprawy. Wraz ze wzrostem lepkości poprawia się retencja wody w eterze celulozy
Czas publikacji: 22 listopada 2022 r