บทบาทของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนผงแห้ง

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นโพลีเมอร์สังเคราะห์ที่ทำจากเซลลูโลสธรรมชาติผ่านการดัดแปลงทางเคมี เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสธรรมชาติ การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์แตกต่างจากโพลีเมอร์สังเคราะห์ วัสดุพื้นฐานที่สุดคือเซลลูโลสซึ่งเป็นสารประกอบโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของโครงสร้างเซลลูโลสตามธรรมชาติ เซลลูโลสเองจึงไม่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอีเทอร์ริฟิเคชั่นได้ อย่างไรก็ตาม หลังจากการบำบัดสารบวมตัว พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งระหว่างโซ่โมเลกุลและโซ่จะถูกทำลาย และการปล่อยกลุ่มไฮดรอกซิลอย่างออกฤทธิ์จะกลายเป็นเซลลูโลสอัลคาไลที่ทำปฏิกิริยา รับเซลลูโลสอีเทอร์

คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับชนิด จำนวน และการกระจายตัวของสารทดแทน การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์ยังขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบทดแทน ระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน ความสามารถในการละลาย และคุณสมบัติการใช้งานที่เกี่ยวข้อง ตามประเภทขององค์ประกอบทดแทนในสายโซ่โมเลกุลสามารถแบ่งออกเป็นโมโนอีเทอร์และอีเทอร์ผสมได้ โดยปกติแล้วเราจะใช้ mc เป็น monoether และ HPmc เป็นอีเทอร์ผสม เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ mc เป็นผลิตภัณฑ์หลังจากกลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติถูกแทนที่ด้วยกลุ่มเมทอกซี เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของหมู่ไฮดรอกซิลบนหน่วยด้วยหมู่เมทอกซีและอีกส่วนหนึ่งด้วยหมู่ไฮดรอกซีโพรพิล สูตรโครงสร้างคือ [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethyl methyl cellulose ether HEmc ซึ่งเป็นพันธุ์หลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและจำหน่ายในตลาด

ในแง่ของการละลายสามารถแบ่งออกเป็นไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก เซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ละลายน้ำได้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอัลคิลอีเทอร์สองชุดและไฮดรอกซีอัลคิลอีเทอร์ Ionic Cmc ส่วนใหญ่จะใช้ในผงซักฟอกสังเคราะห์ การพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ การสำรวจอาหารและน้ำมัน Non-ionic mc, HPmc, HEmc ฯลฯ ส่วนใหญ่จะใช้ในวัสดุก่อสร้าง การเคลือบลาเท็กซ์ ยา สารเคมีรายวัน ฯลฯ ใช้เป็นสารทำให้ข้น สารกักเก็บน้ำ สารทำให้คงตัว สารช่วยกระจายตัว และสารสร้างฟิล์ม

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์

ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง โดยเฉพาะปูนผสมแห้ง เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตปูนพิเศษ (ปูนดัดแปลง) ถือเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้และสำคัญ

บทบาทที่สำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายน้ำได้ในปูนส่วนใหญ่มี 3 ด้าน ด้านหนึ่งคือความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม อีกด้านหนึ่งคืออิทธิพลต่อความสม่ำเสมอและ thixotropy ของปูน และประการที่สามคือการมีปฏิสัมพันธ์กับซีเมนต์

ผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับการดูดซึมน้ำของชั้นฐาน องค์ประกอบของปูน ความหนาของชั้นปูน ความต้องการน้ำของปูน และเวลาก่อตัวของวัสดุตั้งพื้น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์นั้นมาจากความสามารถในการละลายและการขาดน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์เอง ดังที่เราทุกคนทราบ แม้ว่าสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสจะมีหมู่ OH ที่สามารถให้น้ำได้สูงจำนวนมาก แต่ก็ไม่สามารถละลายในน้ำได้ เนื่องจากโครงสร้างเซลลูโลสมีความเป็นผลึกในระดับสูง ความสามารถในการให้ความชุ่มชื้นของกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งและแรงของ van der Waals ระหว่างโมเลกุล ดังนั้นจึงบวมแต่ไม่ละลายน้ำ เมื่อองค์ประกอบทดแทนถูกนำเข้าไปในสายโซ่โมเลกุล ไม่เพียงแต่องค์ประกอบทดแทนจะทำลายสายโซ่ไฮโดรเจนเท่านั้น แต่ยังทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างสายโซ่ด้วย เนื่องจากการเกาะติดขององค์ประกอบทดแทนระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่งองค์ประกอบทดแทนมีขนาดใหญ่เท่าใด ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งมีระยะห่างมากขึ้น ยิ่งผลของการทำลายพันธะไฮโดรเจนมีมากขึ้น เซลลูโลสอีเทอร์จะละลายน้ำได้หลังจากที่โครงตาข่ายเซลลูโลสขยายตัวและสารละลายเข้าไป ก่อให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความชุ่มชื้นของโพลีเมอร์จะลดลง และน้ำระหว่างโซ่จะถูกขับออกไป เมื่อผลการคายน้ำเพียงพอ โมเลกุลจะเริ่มรวมตัวกัน ก่อตัวเป็นเจลโครงสร้างเครือข่ายสามมิติและพับออก ปัจจัยที่ส่งผลต่อการกักเก็บน้ำของปูน ได้แก่ ความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ ปริมาณที่เติม ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิการใช้งาน

ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูง ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้น และความหนืดของสารละลายโพลีเมอร์ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล (ระดับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน) ของพอลิเมอร์ นอกจากนี้ยังถูกกำหนดโดยความยาวของสายโซ่ของโครงสร้างโมเลกุลและรูปร่างของสายโซ่ และการกระจายตัวของประเภทและปริมาณขององค์ประกอบทดแทนยังส่งผลโดยตรงต่อช่วงความหนืดของมันด้วย [η]=กมα

[η] ความหนืดที่แท้จริงของสารละลายโพลีเมอร์
น้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์
ค่าคงที่ลักษณะเฉพาะของα โพลีเมอร์
ค่าสัมประสิทธิ์สารละลายความหนืด K

ความหนืดของสารละลายโพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ ความหนืดและความเข้มข้นของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์สัมพันธ์กับการใช้งานในด้านต่างๆ ดังนั้นเซลลูโลสอีเทอร์แต่ละตัวจึงมีข้อกำหนดความหนืดที่แตกต่างกันมากมาย และการปรับความหนืดนั้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการย่อยสลายของเซลลูโลสอัลคาไล นั่นคือการแตกของสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลส

ยิ่งปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติมลงในมอร์ตาร์มากขึ้น ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้น และยิ่งมีความหนืดสูง ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

สำหรับขนาดอนุภาค ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าใด การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น (ดูรูปที่ 3) หลังจากที่อนุภาคเซลลูโลสอีเทอร์ขนาดใหญ่สัมผัสกับน้ำ พื้นผิวจะละลายทันทีและก่อตัวเป็นเจลเพื่อพันวัสดุเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำแทรกซึมต่อไป บางครั้งไม่สามารถกระจายตัวและละลายได้อย่างสม่ำเสมอแม้ว่าจะกวนเป็นเวลานานจนเกิดเป็นสารละลายหรือการจับตัวเป็นก้อนที่มีเมฆมาก มันส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ และความสามารถในการละลายเป็นปัจจัยหนึ่งในการเลือกเซลลูโลสอีเทอร์

การทำให้หนาขึ้นและ Thixotropy ของเซลลูโลสอีเทอร์

ฟังก์ชันที่สองของเซลลูโลสอีเทอร์ - การทำให้หนาขึ้นขึ้นอยู่กับ: ระดับของการเกิดโพลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์ ความเข้มข้นของสารละลาย อัตราเฉือน อุณหภูมิ และสภาวะอื่นๆ คุณสมบัติการก่อเจลของสารละลายมีลักษณะเฉพาะกับอัลคิลเซลลูโลสและอนุพันธ์ดัดแปลง คุณสมบัติการเกิดเจลสัมพันธ์กับระดับของการทดแทน ความเข้มข้นของสารละลาย และสารเติมแต่ง สำหรับอนุพันธ์ดัดแปลงของไฮดรอกซีอัลคิล คุณสมบัติของเจลยังสัมพันธ์กับระดับการเปลี่ยนแปลงของไฮดรอกซีอัลคิลด้วย สำหรับ mc และ HPmc ที่มีความหนืดต่ำ สามารถเตรียมสารละลายความเข้มข้น 10%-15% ได้ สามารถเตรียมสารละลาย 5%-10% สำหรับความหนืดปานกลาง mc และ HPmc และสามารถเตรียมสารละลาย 2%-3% สำหรับความหนืดสูง mc และ HPmc และโดยปกติแล้ว การจำแนกความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ก็ให้คะแนนด้วยสารละลาย 1%-2% เช่นกัน เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีประสิทธิภาพในการทำให้ข้นสูง ในสารละลายที่มีความเข้มข้นเดียวกัน โพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันจะมีความหนืดต่างกัน ระดับสูง. ความหนืดเป้าหมายสามารถทำได้โดยการเติมเซลลูโลสอีเทอร์น้ำหนักโมเลกุลต่ำจำนวนมากเท่านั้น ความหนืดของมันขึ้นอยู่กับอัตราเฉือนเพียงเล็กน้อย และความหนืดสูงถึงความหนืดเป้าหมาย และปริมาณการเติมที่ต้องการมีน้อย และความหนืดขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการทำให้หนาขึ้น ดังนั้น เพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอ จึงต้องรับประกันปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ (ความเข้มข้นของสารละลาย) และความหนืดของสารละลายจำนวนหนึ่ง อุณหภูมิเจลของสารละลายจะลดลงเป็นเส้นตรงกับความเข้มข้นของสารละลายที่เพิ่มขึ้น และเจลที่อุณหภูมิห้องหลังจากถึงความเข้มข้นที่กำหนดแล้ว ความเข้มข้นของเจลของ HPmc จะสูงกว่าที่อุณหภูมิห้อง

ความสม่ำเสมอสามารถปรับได้โดยการเลือกขนาดอนุภาคและเลือกเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีระดับการปรับเปลี่ยนที่แตกต่างกัน การปรับเปลี่ยนที่เรียกว่าคือการแนะนำการทดแทนกลุ่มไฮดรอกซีอัลคิลในระดับหนึ่งบนโครงสร้างโครงกระดูกของ mc โดยการเปลี่ยนค่าการทดแทนสัมพัทธ์ของหมู่แทนที่ทั้งสอง นั่นคือ ค่าการทดแทนสัมพัทธ์ของ DS และ ms ของกลุ่มเมทอกซีและไฮดรอกซีอัลคิลที่เรามักพูดกัน ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพต่างๆ ของเซลลูโลสอีเทอร์สามารถรับได้โดยการเปลี่ยนค่าการทดแทนสัมพัทธ์ขององค์ประกอบทดแทนทั้งสอง

เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในวัสดุก่อสร้างที่เป็นผงจะต้องละลายอย่างรวดเร็วในน้ำเย็น และให้ความสม่ำเสมอที่เหมาะสมสำหรับระบบ หากกำหนดอัตราเฉือนที่แน่นอน มันจะยังคงกลายเป็นตะกอนและบล็อกคอลลอยด์ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพต่ำกว่ามาตรฐานหรือคุณภาพต่ำ

นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดีระหว่างความสม่ำเสมอของซีเมนต์เพสต์กับปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์ เซลลูโลสอีเทอร์สามารถเพิ่มความหนืดของปูนได้อย่างมาก ยิ่งขนาดยามากเท่าไร ผลที่ได้ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น ดูรูปที่ 6

สารละลายน้ำเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดสูงมีไทโซโทรปีสูง ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ด้วย สารละลายที่เป็นน้ำของโพลีเมอร์ประเภท Mc มักจะมีของเหลวเทียมและไม่ใช่ไทโซโทรปิกต่ำกว่าอุณหภูมิเจล แต่มีคุณสมบัติการไหลของนิวตันที่อัตราเฉือนต่ำ ความเป็นพลาสติกปลอมจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ โดยไม่คำนึงถึงประเภทของสารทดแทนและระดับของการทดแทน ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีเกรดความหนืดเดียวกัน ไม่ว่า mc, HPmc, HEmc จะแสดงคุณสมบัติทางรีโอโลจีที่เหมือนกันเสมอตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เจลโครงสร้างเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และเกิดการไหลแบบทิโซโทรปิกสูง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงไทโซโทรปีแม้จะต่ำกว่าอุณหภูมิเจลก็ตาม คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างมากในการปรับระดับและความหย่อนคล้อยในการก่อสร้างปูนฉาบอาคาร จำเป็นต้องอธิบายที่นี่ว่ายิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น แต่ยิ่งความหนืดสูง น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และความสามารถในการละลายลดลงตามลำดับซึ่งส่งผลเสีย ความเข้มข้นของปูนและประสิทธิภาพการก่อสร้าง ยิ่งความหนืดสูง ผลของการทำให้ปูนหนาขึ้นจะยิ่งชัดเจนมากขึ้น แต่ก็ไม่ได้สัดส่วนอย่างสมบูรณ์ มีความหนืดปานกลางและต่ำ แต่เซลลูโลสอีเทอร์ดัดแปลงมีประสิทธิภาพดีกว่าในการปรับปรุงความแข็งแรงโครงสร้างของปูนเปียก เมื่อความหนืดเพิ่มขึ้น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์จะดีขึ้น