Эфир целлюлозы — это общий термин для ряда продуктов, получаемых в результате реакции щелочной целлюлозы и этерифицирующего агента при определенных условиях. Щелочную целлюлозу заменяют различными этерифицирующими агентами для получения разных эфиров целлюлозы. По ионизационным свойствам заместителей эфиры целлюлозы можно разделить на две категории: ионные (например, карбоксиметилцеллюлоза) и неионные (например, метилцеллюлоза). По типу заместителя эфир целлюлозы можно разделить на моноэфир (например, метилцеллюлоза) и смешанный эфир (например, гидроксипропилметилцеллюлоза). В зависимости от растворимости его можно разделить на растворимость в воде (например, гидроксиэтилцеллюлоза) и растворимость в органических растворителях (например, этилцеллюлоза). Сухая строительная смесь представляет собой в основном водорастворимую целлюлозу, а водорастворимая целлюлоза делится на быстрорастворимую и с замедленным растворением с обработанной поверхностью.
Механизм действия эфира целлюлозы в растворе следующий:
(1) После растворения эфира целлюлозы в растворе в воде за счет поверхностной активности обеспечивается эффективное и равномерное распределение вяжущего материала в системе, а эфир целлюлозы, как защитный коллоид, «окутывает» твердое вещество. частиц и на его внешней поверхности образуется слой смазывающей пленки, что делает растворную систему более устойчивой, а также улучшает текучесть раствора в процессе замешивания и гладкость конструкции.
(2) Благодаря своей собственной молекулярной структуре раствор эфира целлюлозы не позволяет легко терять влагу в растворе и постепенно высвобождает ее в течение длительного периода времени, придавая раствору хорошее удержание воды и удобоукладываемость.
1. Метилцеллюлоза: (MC)
После обработки рафинированного хлопка щелочью в результате серии реакций с хлористым метаном в качестве этерифицирующего агента получают эфир целлюлозы. Обычно степень замещения составляет 1,6–2,0, а растворимость также различается в зависимости от степени замещения. Он относится к неионному эфиру целлюлозы.
(1) Метилцеллюлоза растворима в холодной воде, и ее трудно растворить в горячей воде. Его водный раствор очень стабилен в диапазоне pH=3~12. Он имеет хорошую совместимость с крахмалом, гуаровой камедью и т. д., а также многими поверхностно-активными веществами. Когда температура достигает температуры гелеобразования, происходит гелеобразование.
(2) Водоудержание метилцеллюлозы зависит от ее количества, вязкости, крупности частиц и скорости растворения. Как правило, если количество добавки велико, крупность мала, а вязкость велика, степень удержания воды высока. Среди них количество добавки оказывает наибольшее влияние на степень удержания воды, а уровень вязкости не прямо пропорционален уровню степени удержания воды. Скорость растворения в основном зависит от степени модификации поверхности частиц целлюлозы и крупности частиц. Среди вышеуказанных эфиров целлюлозы метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза имеют более высокие показатели удержания воды.
(3) Изменения температуры серьезно повлияют на степень удержания воды метилцеллюлозой. Как правило, чем выше температура, тем хуже удерживается вода. Если температура раствора превышает 40°C, водоудержание метилцеллюлозы значительно снижается, что серьезно влияет на конструкцию раствора.
(4) Метилцеллюлоза оказывает значительное влияние на структуру и сцепление строительного раствора. Под «клейкостью» здесь понимается сила сцепления, действующая между аппликатором рабочего и основой стены, то есть сопротивление раствору сдвигу. Клейкость высокая, сопротивление сдвигу раствора велико, прочность, необходимая работникам в процессе использования, также велика, а строительные характеристики раствора низкие. Когезия метилцеллюлозы в продуктах на основе эфиров целлюлозы находится на среднем уровне.
2. Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ):
Гидроксипропилметилцеллюлоза — это разновидность целлюлозы, производство и потребление которой в последние годы быстро растут. Это неионный смешанный эфир целлюлозы, полученный из рафинированного хлопка после подщелачивания с использованием оксида пропилена и метилхлорида в качестве этерифицирующего агента посредством серии реакций. Степень замещения обычно составляет 1,2~2,0. Его свойства изменяются в зависимости от соотношения содержания метоксила и содержания гидроксипропила.
(1) Гидроксипропилметилцеллюлоза легко растворима в холодной воде, но с трудом растворяется в горячей воде. Но температура его гелеобразования в горячей воде значительно выше, чем у метилцеллюлозы. Растворимость в холодной воде также значительно улучшена по сравнению с метилцеллюлозой.
(2) Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы связана с ее молекулярной массой, и чем больше молекулярная масса, тем выше вязкость. Температура также влияет на его вязкость, с повышением температуры вязкость снижается. Однако влияние ее высокой вязкости и температуры ниже, чем у метилцеллюлозы. Его раствор стабилен при хранении при комнатной температуре.
(3) Удержание воды гидроксипропилметилцеллюлозой зависит от количества ее добавления, вязкости и т. д., а степень удержания воды при том же количестве добавления выше, чем у метилцеллюлозы.
(4) Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к кислоте и щелочи, а ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH = 2 ~ 12. Каустическая сода и известковая вода мало влияют на ее работоспособность, а вот щелочь может ускорить ее растворение и несколько повысить вязкость. Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к обычным солям, но при высокой концентрации раствора соли вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы имеет тенденцию увеличиваться.
(5) Гидроксипропилметилцеллюлозу можно смешивать с водорастворимыми полимерными соединениями для получения однородного раствора с более высокой вязкостью. Такие как поливиниловый спирт, эфир крахмала, растительная камедь и т. д.
(6) Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает лучшей устойчивостью к ферментам, чем метилцеллюлоза, и возможность ферментативной деградации ее раствора ниже, чем у метилцеллюлозы.
(7) Адгезия гидроксипропилметилцеллюлозы к строительному раствору выше, чем у метилцеллюлозы.
3. Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ):
Он изготавливается из очищенного хлопка, обработанного щелочью и реагирующего с оксидом этилена в качестве этерифицирующего агента в присутствии ацетона. Степень его замещения обычно составляет 1,5–2,0. Он обладает сильной гидрофильностью и легко впитывает влагу.
(1) Гидроксиэтилцеллюлоза растворима в холодной воде, но трудно растворяется в горячей воде. Его раствор стабилен при высокой температуре, не гелеобразует. Его можно использовать в течение длительного времени при высокой температуре в строительном растворе, но его водоудержание ниже, чем у метилцеллюлозы.
(2) Гидроксиэтилцеллюлоза устойчива к воздействию кислот и щелочей. Щелочь может ускорить его растворение и немного повысить вязкость. Его диспергируемость в воде немного хуже, чем у метилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы. .
(3) Гидроксиэтилцеллюлоза обладает хорошими свойствами против провисания строительного раствора, но имеет более длительное время замедления для цемента.
(4) Производительность гидроксиэтилцеллюлозы, производимой некоторыми отечественными предприятиями, значительно ниже, чем у метилцеллюлозы из-за высокого содержания воды и высокой зольности.
4. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ):
Ионный эфир целлюлозы получают из натуральных волокон (хлопка и т. д.) после обработки щелочью с использованием монохлорацетата натрия в качестве этерифицирующего агента и прохождения ряда реакционных обработок. Степень замещения обычно составляет 0,4–1,4, и его производительность сильно зависит от степени замещения.
(1) Карбоксиметилцеллюлоза более гигроскопична и будет содержать больше воды при хранении в обычных условиях.
(2) Водный раствор карбоксиметилцеллюлозы не образует гель, а вязкость будет уменьшаться с повышением температуры. Когда температура превышает 50°C, вязкость становится необратимой.
(3) На его стабильность сильно влияет уровень pH. Как правило, его можно использовать в растворах на основе гипса, но не в растворах на основе цемента. В сильнощелочном состоянии он потеряет вязкость.
(4) Его водоудержание намного ниже, чем у метилцеллюлозы. Оказывает замедляющее действие на гипсовый раствор и снижает его прочность. Однако цена карбоксиметилцеллюлозы существенно ниже цены метилцеллюлозы.
Время публикации: 27 февраля 2023 г.