Эфир целлюлозы представляет собой синтетический полимер, полученный из натуральной целлюлозы путем химической модификации. Эфир целлюлозы является производным натуральной целлюлозы. Производство эфира целлюлозы отличается от производства синтетических полимеров. Его основным материалом является целлюлоза, природное полимерное соединение. Из-за особенностей структуры природной целлюлозы сама целлюлоза не имеет способности вступать в реакцию с этерифицирующими агентами. Однако после обработки агентом набухания прочные водородные связи между молекулярными цепями и цепями разрушаются, и активным высвобождением гидроксильной группы становится реакционноспособная щелочь целлюлозы. Получите эфир целлюлозы.
Свойства эфиров целлюлозы зависят от типа, числа и распределения заместителей. Классификация эфиров целлюлозы также основана на типе заместителей, степени этерификации, растворимости и связанных с ними прикладных свойствах. По типу заместителей в молекулярной цепи его можно разделить на моноэфир и смешанный эфир. Обычно мы используем моноэфир MC, а HPMC — смешанный эфир. Эфир метилцеллюлозы MC представляет собой продукт после замены гидроксильной группы на глюкозном звене натуральной целлюлозы метокси. Это продукт, полученный путем замены части гидроксильной группы на метоксигруппу, а другую часть на гидроксипропильную группу. Структурная формула: [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы HEMC, это основные разновидности, широко используемые и продаваемые на рынке.
По растворимости его можно разделить на ионные и неионные. Водорастворимые неионные эфиры целлюлозы в основном состоят из двух серий алкиловых эфиров и гидроксиалкиловых эфиров. Ионная КМЦ в основном используется в синтетических моющих средствах, текстильной печати и крашении, в пищевой и нефтяной промышленности. Неионогенные MC, HPMC, HEMC и т. д. в основном используются в строительных материалах, латексных покрытиях, медицине, бытовых химикатах и т. д. Используется в качестве загустителя, водоудерживающего агента, стабилизатора, диспергатора и пленкообразователя.
Водоудержание эфира целлюлозы
В производстве строительных материалов, особенно сухих строительных смесей, эфир целлюлозы играет незаменимую роль, особенно в производстве специальных растворов (модифицированных растворов), он является незаменимым и важным компонентом.
Важная роль водорастворимого эфира целлюлозы в строительном растворе в основном имеет три аспекта: один - отличная способность удерживать воду, другой - влияние на консистенцию и тиксотропность раствора, а третий - взаимодействие с цементом.
Водоудерживающий эффект эфира целлюлозы зависит от водопоглощения основного слоя, состава раствора, толщины слоя раствора, водопотребности раствора и времени схватывания схватывающего материала. Удержание воды в эфире целлюлозы происходит за счет растворимости и дегидратации самого эфира целлюлозы. Как всем известно, хотя молекулярная цепь целлюлозы и содержит большое количество легко гидратируемых ОН-групп, она не растворяется в воде, поскольку структура целлюлозы имеет высокую степень кристалличности. Одной только гидратационной способности гидроксильных групп недостаточно для покрытия прочных водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса между молекулами. Поэтому он только набухает, но не растворяется в воде. При введении заместителя в молекулярную цепь не только заместитель разрушает водородную цепь, но и разрушается межцепная водородная связь за счет вклинивания заместителя между соседними цепями. Чем больше заместитель, тем больше расстояние между молекулами. Тем больше расстояние. Чем больше эффект разрушения водородных связей, тем эфир целлюлозы становится водорастворимым после расширения решетки целлюлозы и поступления раствора, образуя высоковязкий раствор. При повышении температуры гидратация полимера ослабевает, и вода между цепями вытесняется. Когда эффект обезвоживания становится достаточным, молекулы начинают агрегировать, образуя гель трехмерной сетчатой структуры и складываясь. Факторы, влияющие на удержание воды раствором, включают вязкость эфира целлюлозы, количество добавленного раствора, крупность частиц и температуру использования.
Чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудерживающая способность и тем выше вязкость раствора полимера. В зависимости от молекулярной массы (степени полимеризации) полимера она определяется также длиной цепи молекулярной структуры и формой цепи, а распределение типов и количеств заместителей также напрямую влияет на диапазон его вязкости. [η]=Кмα
[η] Характеристическая вязкость раствора полимера
m молекулярная масса полимера
Характеристическая константа α-полимера
Коэффициент вязкости раствора K
Вязкость раствора полимера зависит от молекулярной массы полимера. Вязкость и концентрация раствора эфира целлюлозы связаны с применением в различных областях. Таким образом, каждый эфир целлюлозы имеет множество различных характеристик вязкости, и регулировка вязкости в основном осуществляется за счет разложения щелочной целлюлозы, то есть разрыва молекулярных цепей целлюлозы.
Чем больше эфира целлюлозы добавлено в раствор, тем лучше водоудерживающая способность, а чем выше вязкость, тем лучше водоудерживающая способность.
Что касается размера частиц, чем мельче частицы, тем лучше удерживается вода. См. рисунок 3. После того, как крупная частица эфира целлюлозы контактирует с водой, поверхность немедленно растворяется и образует гель, который обертывает материал и предотвращает дальнейшее проникновение молекул воды. Менее равномерная дисперсия растворяется, образуя мутный хлопьевидный раствор или агломераты. Это сильно влияет на удержание воды в эфире целлюлозы, а растворимость является одним из факторов выбора эфира целлюлозы.
Загущение и тиксотропия эфира целлюлозы
Вторая функция эфира целлюлозы – загущающая, зависит от: степени полимеризации эфира целлюлозы, концентрации раствора, скорости сдвига, температуры и других условий. Гелеобразующее свойство раствора уникально для алкилцеллюлозы и ее модифицированных производных. Гелеобразующие свойства связаны со степенью замещения, концентрацией раствора и добавками. Для производных, модифицированных гидроксиалкилом, свойства геля также связаны со степенью модификации гидроксиалкила. Для MC и HPMC низкой вязкости можно приготовить 10–15% раствор, для MC и HPMC средней вязкости можно приготовить 5–10% раствор, а для MC и HPMC высокой вязкости можно приготовить только 2–3% раствор, и обычно Классификация вязкости эфира целлюлозы также классифицируется с 1%-2% раствором. Высокомолекулярный эфир целлюлозы обладает высокой эффективностью загущения. В растворе одной и той же концентрации полимеры с разной молекулярной массой имеют разную вязкость. Высокая степень. Целевая вязкость может быть достигнута только путем добавления большого количества низкомолекулярного эфира целлюлозы. Его вязкость мало зависит от скорости сдвига, высокая вязкость достигает целевой вязкости, требуемое количество добавки невелико, а вязкость зависит от эффективности загущения. Поэтому для достижения определенной консистенции необходимо обеспечить определенное количество эфира целлюлозы (концентрацию раствора) и вязкость раствора. Температура геля раствора также линейно снижается с увеличением концентрации раствора, а гелеобразование происходит при комнатной температуре после достижения определенной концентрации. Концентрация желирования ГПМЦ относительно высока при комнатной температуре.
Консистенцию также можно регулировать, выбирая размер частиц и эфиры целлюлозы с разной степенью модификации. Так называемая модификация заключается во введении определенной степени замещения гидроксиалкильных групп в скелетную структуру MC. Путем изменения относительных значений замещения двух заместителей, то есть значений относительных замещений DS и MS метокси- и гидроксиалкильных групп, о которых мы часто говорим. Различные требования к характеристикам эфира целлюлозы могут быть достигнуты путем изменения относительных значений замещения двух заместителей.
Эфиры целлюлозы, используемые в порошкообразных строительных материалах, должны быстро растворяться в холодной воде и обеспечивать подходящую консистенцию для системы. При определенной скорости сдвига он все равно превращается в хлопьевидный и коллоидный блок, что является некондиционным или некачественным продуктом.
Существует также хорошая линейная зависимость между консистенцией цементного теста и дозировкой эфира целлюлозы. Эфир целлюлозы может значительно увеличить вязкость строительного раствора. Чем больше дозировка, тем очевиднее эффект.
Водный раствор эфира целлюлозы высокой вязкости обладает высокой тиксотропией, что также является основной характеристикой эфира целлюлозы. Водные растворы полимеров MC обычно обладают псевдопластической и нетиксотропной текучестью ниже температуры геля, но ньютоновскими свойствами текучести при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность увеличивается с увеличением молекулярной массы или концентрации эфира целлюлозы независимо от типа заместителя и степени замещения. Следовательно, эфиры целлюлозы одного и того же класса вязкости, независимо от MC, HPMC, HEMC, всегда будут проявлять одни и те же реологические свойства, пока концентрация и температура остаются постоянными. При повышении температуры образуются структурные гели и возникают высокотиксотропные течения. Эфиры целлюлозы высокой концентрации и низкой вязкости проявляют тиксотропию даже ниже температуры геля. Это свойство очень полезно для корректировки выравнивания и провисания строительного раствора. Здесь необходимо пояснить, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше удерживается вода, но чем выше вязкость, тем выше относительная молекулярная масса эфира целлюлозы и соответствующее снижение его растворимости, что оказывает негативное влияние. на концентрацию раствора и качество строительства. Чем выше вязкость, тем более очевиден эффект загущения раствора, но он не совсем пропорционален. Некоторая средняя и низкая вязкость, но модифицированный эфир целлюлозы лучше улучшает структурную прочность влажного строительного раствора. С увеличением вязкости водоудержание эфира целлюлозы улучшается.
Время публикации: 22 ноября 2022 г.