Cellulose ether là một loại polymer tổng hợp được làm từ cellulose tự nhiên thông qua biến đổi hóa học. Cellulose ether là một dẫn xuất của cellulose tự nhiên. Việc sản xuất ete xenlulo khác với polyme tổng hợp. Chất liệu cơ bản nhất của nó là cellulose, một hợp chất polymer tự nhiên. Do đặc thù của cấu trúc cellulose tự nhiên, bản thân cellulose không có khả năng phản ứng với các tác nhân ether hóa. Tuy nhiên, sau khi xử lý chất trương nở, các liên kết hydro mạnh giữa chuỗi phân tử và chuỗi bị phá hủy và sự giải phóng tích cực của nhóm hydroxyl trở thành cellulose kiềm phản ứng. Thu được ete xenlulo.
Các tính chất của ete xenlulo phụ thuộc vào loại, số lượng và sự phân bố các nhóm thế. Việc phân loại ete xenlulo cũng dựa trên loại nhóm thế, mức độ ete hóa, độ hòa tan và các đặc tính ứng dụng liên quan. Theo loại nhóm thế trên chuỗi phân tử, nó có thể được chia thành ether đơn và ether hỗn hợp. MC chúng ta thường sử dụng là monoether và HPMC là ether hỗn hợp. Methyl cellulose ether MC là sản phẩm sau khi nhóm hydroxyl trên đơn vị glucose của cellulose tự nhiên được thay thế bằng methoxy. Nó là sản phẩm thu được bằng cách thay thế một phần nhóm hydroxyl trên thiết bị bằng nhóm methoxy và một phần khác bằng nhóm hydroxypropyl. Công thức cấu tạo là [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyethyl methyl cellulose ether HEMC, đây là những giống chủ yếu được sử dụng và bán rộng rãi trên thị trường.
Về độ hòa tan, nó có thể được chia thành ion và không ion. Các ete cellulose không ion hòa tan trong nước chủ yếu bao gồm hai loạt ete alkyl và ete hydroxyalkyl. Ionic CMC chủ yếu được sử dụng trong chất tẩy rửa tổng hợp, in và nhuộm dệt, thăm dò thực phẩm và dầu mỏ. MC không ion, HPMC, HEMC, v.v. chủ yếu được sử dụng trong vật liệu xây dựng, sơn latex, thuốc, hóa chất hàng ngày, v.v. Được sử dụng làm chất làm đặc, chất giữ nước, chất ổn định, chất phân tán và chất tạo màng.
Giữ nước của ete cellulose
Trong sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt là vữa trộn khô, ete xenlulo đóng vai trò không thể thay thế, đặc biệt trong sản xuất vữa đặc biệt (vữa biến tính) là thành phần không thể thiếu và quan trọng.
Vai trò quan trọng của ete cellulose hòa tan trong nước trong vữa chủ yếu có ba khía cạnh, một là khả năng giữ nước tuyệt vời, hai là ảnh hưởng đến độ đặc và tính thixotropy của vữa, và thứ ba là tương tác với xi măng.
Hiệu quả giữ nước của ete xenlulo phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nước của lớp nền, thành phần của vữa, độ dày của lớp vữa, nhu cầu nước của vữa và thời gian đông kết của vật liệu đông kết. Bản thân khả năng giữ nước của ete cellulose xuất phát từ khả năng hòa tan và khử nước của ete cellulose. Như chúng ta đã biết, mặc dù chuỗi phân tử cellulose chứa một số lượng lớn các nhóm OH có khả năng ngậm nước cao nhưng lại không tan trong nước vì cấu trúc cellulose có độ kết tinh cao. Chỉ riêng khả năng hydrat hóa của các nhóm hydroxyl là không đủ để tạo ra các liên kết hydro mạnh và lực van der Waals giữa các phân tử. Vì vậy, nó chỉ trương nở chứ không tan trong nước. Khi một nhóm thế được đưa vào chuỗi phân tử, không chỉ nhóm thế đó sẽ phá hủy chuỗi hydro mà liên kết hydro giữa các chuỗi cũng bị phá hủy do sự kết dính của nhóm thế giữa các chuỗi liền kề. Nhóm thế càng lớn thì khoảng cách giữa các phân tử càng lớn. Khoảng cách càng lớn. Hiệu quả phá hủy liên kết hydro càng lớn thì ete xenlulo sẽ hòa tan trong nước sau khi mạng xenlulo nở ra và dung dịch đi vào, tạo thành dung dịch có độ nhớt cao. Khi nhiệt độ tăng lên, quá trình hydrat hóa của polyme yếu đi và nước giữa các chuỗi bị đẩy ra ngoài. Khi hiệu ứng khử nước đủ, các phân tử bắt đầu tập hợp lại, tạo thành cấu trúc mạng lưới ba chiều và gấp lại. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của vữa bao gồm độ nhớt của ete xenlulo, lượng thêm vào, độ mịn của hạt và nhiệt độ sử dụng.
Độ nhớt của ete cellulose càng cao thì hiệu suất giữ nước càng tốt và độ nhớt của dung dịch polymer càng cao. Tùy thuộc vào trọng lượng phân tử (mức độ trùng hợp) của polyme, nó cũng được xác định bởi độ dài chuỗi của cấu trúc phân tử và hình dạng của chuỗi, đồng thời sự phân bố loại và số lượng của các nhóm thế cũng ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi độ nhớt của nó. [η]=Kmα
[η] Độ nhớt nội tại của dung dịch polyme
m trọng lượng phân tử polyme
hằng số đặc tính polyme α
Hệ số nhớt dung dịch K
Độ nhớt của dung dịch polyme phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của polyme. Độ nhớt và nồng độ của dung dịch ete cellulose có liên quan đến ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Do đó, mỗi ether cellulose có nhiều thông số độ nhớt khác nhau và việc điều chỉnh độ nhớt chủ yếu được thực hiện bằng sự phân hủy cellulose kiềm, nghĩa là phá vỡ chuỗi phân tử cellulose.
Lượng ete xenlulo được thêm vào vữa càng lớn thì hiệu quả giữ nước càng tốt và độ nhớt càng cao thì hiệu quả giữ nước càng tốt.
Đối với kích thước hạt, hạt càng mịn thì khả năng giữ nước càng tốt. Xem hình 3. Sau khi hạt cellulose ether lớn tiếp xúc với nước, bề mặt lập tức hòa tan và tạo thành lớp gel bao bọc vật liệu nhằm ngăn chặn các phân tử nước tiếp tục xâm nhập. Độ phân tán kém đồng đều hòa tan, tạo thành dung dịch keo tụ đục hoặc kết tụ. Nó ảnh hưởng lớn đến khả năng giữ nước của ete xenlulo và độ hòa tan là một trong những yếu tố để lựa chọn ete xenlulo.
Làm đặc và thixotropy của Cellulose Ether
Chức năng thứ hai của ete xenlulo - làm đặc, phụ thuộc vào: mức độ trùng hợp của ete xenlulo, nồng độ dung dịch, tốc độ cắt, nhiệt độ và các điều kiện khác. Đặc tính tạo gel của dung dịch là đặc trưng duy nhất của alkyl cellulose và các dẫn xuất biến tính của nó. Các đặc tính tạo gel có liên quan đến mức độ thay thế, nồng độ dung dịch và chất phụ gia. Đối với các dẫn xuất biến đổi hydroxyalkyl, tính chất gel cũng liên quan đến mức độ biến đổi của hydroxyalkyl. Đối với MC và HPMC có độ nhớt thấp, có thể chuẩn bị dung dịch 10% -15%, MC và HPMC có độ nhớt trung bình có thể được chuẩn bị dung dịch 5% -10%, còn MC và HPMC có độ nhớt cao chỉ có thể chuẩn bị dung dịch 2% -3%, và thông thường Việc phân loại độ nhớt của ete cellulose cũng được phân loại bằng dung dịch 1% -2%. Ether cellulose trọng lượng phân tử cao có hiệu quả làm đặc cao. Trong cùng một dung dịch nồng độ, các polyme có khối lượng phân tử khác nhau sẽ có độ nhớt khác nhau. Bằng cấp cao. Độ nhớt mục tiêu chỉ có thể đạt được bằng cách thêm một lượng lớn ete cellulose trọng lượng phân tử thấp. Độ nhớt của nó ít phụ thuộc vào tốc độ cắt và độ nhớt cao đạt đến độ nhớt mục tiêu, lượng bổ sung cần thiết là nhỏ và độ nhớt phụ thuộc vào hiệu quả làm đặc. Do đó, để đạt được độ đặc nhất định, phải đảm bảo một lượng ether cellulose (nồng độ của dung dịch) nhất định và độ nhớt của dung dịch. Nhiệt độ gel của dung dịch cũng giảm tuyến tính khi tăng nồng độ dung dịch và gel ở nhiệt độ phòng sau khi đạt nồng độ nhất định. Nồng độ tạo gel của HPMC tương đối cao ở nhiệt độ phòng.
Tính nhất quán cũng có thể được điều chỉnh bằng cách chọn kích thước hạt và chọn ete xenlulo với mức độ biến đổi khác nhau. Cái gọi là sửa đổi là đưa một mức độ thay thế nhất định của các nhóm hydroxyalkyl vào cấu trúc bộ xương của MC. Bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai nhóm thế, tức là giá trị thay thế tương đối DS và MS của nhóm methoxy và hydroxyalkyl mà chúng ta thường nói. Các yêu cầu về hiệu suất khác nhau của ete xenlulo có thể đạt được bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai nhóm thế.
Ete xenlulo sử dụng trong vật liệu xây dựng dạng bột phải hòa tan nhanh trong nước lạnh và mang lại độ đặc phù hợp cho hệ thống. Nếu đưa ra một tốc độ cắt nhất định, nó vẫn trở thành khối keo tụ và keo, là sản phẩm không đạt tiêu chuẩn hoặc chất lượng kém.
Ngoài ra còn có mối quan hệ tuyến tính tốt giữa độ đặc của hồ xi măng và liều lượng ete xenlulo. Cellulose ether có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của vữa. Liều lượng càng lớn thì hiệu quả càng rõ ràng.
Dung dịch nước ete cellulose có độ nhớt cao có tính thixotropy cao, đây cũng là đặc tính chính của ete cellulose. Dung dịch nước của polyme MC thường có tính lưu động giả dẻo và không thixotropic dưới nhiệt độ gel của chúng, nhưng đặc tính dòng chảy Newton ở tốc độ cắt thấp. Độ dẻo giả tăng theo trọng lượng phân tử hoặc nồng độ của ete xenlulo, bất kể loại nhóm thế và mức độ thay thế. Do đó, ete xenlulo có cùng độ nhớt, bất kể MC, HPMC, HEMC, sẽ luôn thể hiện các đặc tính lưu biến giống nhau miễn là nồng độ và nhiệt độ được giữ không đổi. Gel cấu trúc được hình thành khi nhiệt độ tăng lên và xảy ra dòng chảy thixotropic cao. Nồng độ cao và ete cellulose có độ nhớt thấp cho thấy khả năng thixotropy ngay cả khi ở dưới nhiệt độ gel. Đặc tính này mang lại lợi ích lớn cho việc điều chỉnh độ san lấp và độ võng trong thi công vữa xây dựng. Ở đây cần phải giải thích rằng độ nhớt của ether cellulose càng cao thì khả năng giữ nước càng tốt, nhưng độ nhớt càng cao thì trọng lượng phân tử tương đối của ether cellulose càng cao và độ hòa tan của nó giảm tương ứng, điều này có tác động tiêu cực về nồng độ vữa và hiệu quả thi công. Độ nhớt càng cao thì tác dụng làm dày vữa càng rõ ràng, nhưng nó không hoàn toàn tỷ lệ thuận. Một số độ nhớt trung bình và thấp, nhưng ete cellulose biến tính có hiệu suất tốt hơn trong việc cải thiện độ bền kết cấu của vữa ướt. Với sự gia tăng độ nhớt, khả năng giữ nước của ete xenlulo được cải thiện
Thời gian đăng: 22-11-2022