Eter celulozowy to syntetyczny polimer wykonany z naturalnej celulozy jako surowca poprzez modyfikację chemiczną. Eter celulozowy jest pochodną naturalnej celulozy, produkcja eteru celulozowego i syntetycznego polimeru jest inna, jego najbardziej podstawowym materiałem jest celuloza, naturalne związki polimerowe. Ze względu na specyfikę struktury naturalnej celulozy, sama celuloza nie ma zdolności do reagowania z czynnikiem eteryfikującym. Jednak po obróbce czynnikiem pęczniejącym, silne wiązania wodorowe między łańcuchami cząsteczkowymi i łańcuchami zostały zniszczone, a aktywność grupy hydroksylowej została uwolniona do alkalicznej celulozy ze zdolnością do reakcji, a eter celulozowy został uzyskany poprzez reakcję czynnika eteryfikującego — grupy OH w — grupę OR.
Właściwości eterów celulozy zależą od rodzaju, liczby i rozmieszczenia podstawników. Klasyfikacja eterów celulozy opiera się również na rodzaju podstawników, stopniu eteryfikacji, rozpuszczalności i powiązanym zastosowaniu. Zgodnie z rodzajem podstawników w łańcuchu cząsteczkowym można podzielić go na pojedynczy eter i eter mieszany. MC jest zwykle stosowany jako pojedynczy eter, podczas gdy HPmc jest eterem mieszanym. Eter metylocelulozy MC jest naturalną jednostką glukozy celulozy na hydroksylu jest metoksyd zastąpiony przez wzór strukturalny produktu [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, eter hydroksypropylometylocelulozy HPmc jest jednostką na hydroksylu jest częścią zastąpionego metoksydu, inna część hydroksypropylu zastąpiona produktem. Wzór strukturalny to [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X i eter hydroksyetylometylocelulozy HEmc, który jest szeroko stosowany i sprzedawany na rynku.
Ze względu na rozpuszczalność można podzielić na typ jonowy i niejonowy. Rozpuszczalny w wodzie niejonowy eter celulozy składa się głównie z eteru alkilowego i eteru hydroksylowego alkilu dwóch serii odmian. Jonowy Cmc jest głównie stosowany w syntetycznych detergentach, tekstyliach, drukarstwie, żywności i eksploatacji ropy naftowej. Niejonowy MC, HPmc, HEmc i inne są głównie stosowane w materiałach budowlanych, powłokach lateksowych, medycynie, codziennej chemii i innych aspektach. Jako środek zagęszczający, środek zatrzymujący wodę, stabilizator, dyspergator, środek tworzący film.
Retencja wody w eterze celulozowym
W produkcji materiałów budowlanych, zwłaszcza suchych zapraw mieszanych, eter celulozowy odgrywa niezastąpioną rolę, zwłaszcza w produkcji zapraw specjalnych (modyfikowanych) jest ich nieodzownym składnikiem.
Ważna rola rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w zaprawie ma trzy główne aspekty. Pierwszy to doskonała zdolność do zatrzymywania wody, drugi to wpływ na konsystencję zaprawy i tiksotropię, a trzeci to interakcja z cementem.
Retencja wody eteru celulozowego zależy od podłoża higroskopijności, składu zaprawy, grubości warstwy zaprawy, zapotrzebowania zaprawy na wodę, czasu kondensacji materiału kondensacyjnego. Retencja wody eteru celulozowego wynika z rozpuszczalności i odwodnienia samego eteru celulozowego. Wiadomo, że łańcuchy cząsteczkowe celulozy, mimo że zawierają dużą liczbę silnie uwodnionych grup OH, są nierozpuszczalne w wodzie ze względu na ich wysoce krystaliczną strukturę. Sama zdolność hydratacji grup hydroksylowych nie wystarcza, aby zapłacić za silne międzycząsteczkowe wiązania wodorowe i siły van der Waalsa. Gdy podstawniki są wprowadzane do łańcucha cząsteczkowego, nie tylko podstawniki niszczą łańcuch wodorowy, ale również międzyłańcuchowe wiązania wodorowe są zrywane z powodu klinowania podstawników między sąsiednimi łańcuchami. Im większe są podstawniki, tym większa jest odległość między cząsteczkami. Im większy efekt zniszczenia wiązania wodorowego, ekspansja sieci celulozowej, tym roztwór w eterze celulozowym staje się rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwór o wysokiej lepkości. Wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimeru maleje, a woda między łańcuchami jest wypychana. Gdy efekt odwadniający jest wystarczający, cząsteczki zaczynają się agregować, a żel rozkłada się w trójwymiarową sieć. Czynniki wpływające na retencję wody w zaprawie obejmują lepkość eteru celulozowego, dozowanie, drobnoziarnistość cząstek i temperaturę pracy.
Im większa lepkość eteru celulozy, tym lepsze właściwości retencji wody, lepkość roztworu polimeru. Masa cząsteczkowa (stopień polimeryzacji) polimeru jest również określana przez długość i morfologię struktury cząsteczkowej łańcucha, a rozkład liczby podstawników bezpośrednio wpływa na zakres lepkości. [eta] = Km alfa
Lepkość właściwa roztworów polimerowych
Masa cząsteczkowa polimeru M
stała charakterystyczna polimeru α
Współczynnik lepkości roztworu K
Lepkość roztworu polimeru zależy od masy cząsteczkowej polimeru. Lepkość i stężenie roztworów eteru celulozy są związane z różnymi zastosowaniami. Dlatego każdy eter celulozy ma wiele różnych specyfikacji lepkości, regulacja lepkości odbywa się głównie poprzez degradację alkalicelulozy, a mianowicie pękanie łańcucha cząsteczkowego celulozy.
W przypadku wielkości cząstek, im drobniejsza cząstka, tym lepsze zatrzymywanie wody. Duże cząstki eteru celulozowego w kontakcie z wodą, powierzchnia natychmiast rozpuszcza się i tworzy żel, który owija materiał, aby zapobiec dalszemu wnikaniu cząsteczek wody, czasami długie mieszanie nie może być równomiernie rozproszone rozpuszczone, tworząc błotnisty roztwór flokulacyjny lub aglomerat. Rozpuszczalność eteru celulozowego jest jednym z czynników wyboru eteru celulozowego.
Zagęszczanie i tiksotropia eteru celulozowego
Drugi efekt eteru celulozy – zagęszczanie zależy od: stopnia polimeryzacji eteru celulozy, stężenia roztworu, szybkości ścinania, temperatury i innych warunków. Właściwości żelowania roztworu są unikalne dla alkilocelulozy i jej modyfikowanych pochodnych. Charakterystyka żelowania jest związana ze stopniem podstawienia, stężeniem roztworu i dodatkami. W przypadku modyfikowanych pochodnych hydroksyalkilowych właściwości żelowania są również związane ze stopniem modyfikacji hydroksyalkilowej. W przypadku stężenia roztworu o niskiej lepkości MC i HPmc można przygotować roztwór o stężeniu 10%-15%, MC i HPmc o średniej lepkości można przygotować roztwór o stężeniu 5%-10%, a MC i HPmc o wysokiej lepkości można przygotować tylko roztwór o stężeniu 2%-3%, a zwykle lepkość eteru celulozy jest również stopniowana o 1%-2%. Wydajność zagęszczacza eteru celulozowego o dużej masie cząsteczkowej, takie samo stężenie roztworu, polimery o różnej masie cząsteczkowej mają różną lepkość, lepkość i masę cząsteczkową można wyrazić następująco, [η] = 2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn to średni stopień polimeryzacji wysokiej. Eter celulozowy o małej masie cząsteczkowej, aby dodać więcej, aby osiągnąć docelową lepkość. Jego lepkość jest mniej zależna od szybkości ścinania, wysoka lepkość, aby osiągnąć docelową lepkość, ilość potrzebna do dodania mniej, lepkość zależy od wydajności zagęszczania. Dlatego, aby uzyskać określoną konsystencję, należy zagwarantować pewną ilość eteru celulozowego (stężenie roztworu) i lepkość roztworu. Temperatura żelowania roztworu zmniejszała się liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu, a żelowanie nastąpiło w temperaturze pokojowej po osiągnięciu określonego stężenia. HPmc ma wysokie stężenie żelowania w temperaturze pokojowej.
Konsystencję można również dostosować, wybierając wielkość cząstek i etery celulozy o różnym stopniu modyfikacji. Tak zwana modyfikacja polega na wprowadzeniu grupy hydroksyalkilowej w pewnym stopniu podstawienia do struktury szkieletu MC. Poprzez zmianę względnych wartości podstawienia dwóch podstawników, to jest względnych wartości podstawienia DS i MS grup metoksylowych i hydroksylowych. Różne właściwości eteru celulozy są wymagane poprzez zmianę względnych wartości podstawienia dwóch rodzajów podstawników.
związek między konsystencją a modyfikacją. Na rysunku 5, dodanie eteru celulozy wpływa na zużycie wody przez zaprawę i zmienia stosunek wody do spoiwa w wodzie i cemencie, co jest efektem zagęszczającym. Im wyższa dawka, tym większe zużycie wody.
Etery celulozy stosowane w proszkowych materiałach budowlanych muszą szybko rozpuszczać się w zimnej wodzie i zapewniać systemowi odpowiednią konsystencję. Jeśli dana szybkość ścinania jest nadal flokulująca i koloidalna, jest to produkt poniżej standardu lub złej jakości.
Istnieje również dobra liniowa zależność pomiędzy konsystencją zaczynu cementowego i dawką eteru celulozy. Eter celulozy może znacznie zwiększyć lepkość zaprawy; im większa dawka, tym bardziej widoczny efekt.
Wodny roztwór eteru celulozowego o wysokiej lepkości ma wysoką tiksotropię, co jest jedną z cech eteru celulozowego. Wodne roztwory polimerów typu Mc mają zwykle pseudoplastyczną, nietiksotropową płynność poniżej temperatury żelowania, ale właściwości przepływu Newtona przy niskich szybkościach ścinania. Pseudoplastyczność wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej lub stężenia eteru celulozowego i jest niezależna od typu i stopnia podstawnika. Dlatego etery celulozowe o tym samym stopniu lepkości, czy to MC, HPmc czy HEmc, zawsze wykazują takie same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura pozostają stałe. Gdy temperatura wzrasta, tworzy się żel strukturalny i występuje wysoki przepływ tiksotropowy. Etery celulozowe o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelowania. Ta właściwość jest bardzo korzystna dla konstrukcji zaprawy budowlanej, aby dostosować jej przepływ i właściwości zawieszania przepływu. Należy tutaj wyjaśnić, że im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsze zatrzymywanie wody, ale im wyższa lepkość, tym wyższa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy, co odpowiada zmniejszeniu jego rozpuszczalności, co ma negatywny wpływ na stężenie zaprawy i wydajność konstrukcji. Im wyższa lepkość, tym bardziej oczywisty jest efekt zagęszczania zaprawy, ale nie jest to całkowita proporcjonalna zależność. Pewna niska lepkość, ale modyfikowany eter celulozy w poprawie wytrzymałości strukturalnej mokrej zaprawy ma lepsze parametry, wraz ze wzrostem lepkości, zatrzymywanie wody przez eter celulozy jest ulepszone.
Czas publikacji: 30-03-2022