Эфир целлюлозы — это синтетический полимер, полученный из натуральной целлюлозы в качестве сырья путем химической модификации. Эфир целлюлозы — это производное натуральной целлюлозы, производство эфира целлюлозы и синтетического полимера отличается, его самым основным материалом является целлюлоза, природные полимерные соединения. Из-за особенностей структуры натуральной целлюлозы сама целлюлоза не имеет способности реагировать с этерифицирующим агентом. Но после обработки набухающим агентом сильные водородные связи между молекулярными цепями и цепями были разрушены, и активность гидроксильной группы была высвобождена в щелочную целлюлозу с реакционной способностью, и эфир целлюлозы был получен посредством реакции этерифицирующего агента — ОН-группы в — OR-группу.
Свойства эфиров целлюлозы зависят от типа, количества и распределения заместителей. Классификация эфиров целлюлозы также основана на типе заместителей, степени этерификации, растворимости и связанном с этим применении. В зависимости от типа заместителей в молекулярной цепи их можно разделить на простые эфиры и смешанные эфиры. MC обычно используется как простые эфиры, в то время как HPmc является смешанными эфирами. Метиловый эфир целлюлозы MC представляет собой природную единицу глюкозы целлюлозы на гидроксиле, замещенном метоксидом, структурная формула продукта [CO H7O2(OH)3-H(OCH3)H]X, гидроксипропилметилцеллюлозный эфир HPmc представляет собой единицу на гидроксиле, замещенную частью метоксида, другой частью гидроксипропильного замещенного продукта, структурная формула [C6H7O2(OH)3-MN(OCH3)M[OCH2CH(OH)CH3]N]X и гидроксиэтилметилцеллюлозный эфир HEmc, который широко используется и продается на рынке.
По растворимости можно разделить на ионный тип и неионный тип. Водорастворимый неионный эфир целлюлозы в основном состоит из алкилового эфира и гидроксиалкилового эфира двух серий разновидностей. Ионный Cmc в основном используется в синтетических моющих средствах, текстиле, печати, пищевой и нефтяной промышленности. Неионные MC, HPmc, HEmc и другие в основном используются в строительных материалах, латексных покрытиях, медицине, повседневной химии и других аспектах. Как загуститель, водоудерживающий агент, стабилизатор, диспергатор, пленкообразующий агент.
Удержание воды эфиром целлюлозы
В производстве строительных материалов, особенно сухих строительных смесей, эфир целлюлозы играет незаменимую роль, особенно в производстве специальных растворов (модифицированных растворов), является незаменимой частью.
Важная роль водорастворимого эфира целлюлозы в растворе в основном имеет три аспекта: один — отличная водоудерживающая способность, второй — влияние на консистенцию раствора и тиксотропность, третий — взаимодействие с цементом.
Удержание воды эфиром целлюлозы зависит от основы гигроскопичности, состава раствора, толщины слоя раствора, потребности раствора в воде, времени конденсации материала конденсации. Удержание воды эфиром целлюлозы происходит от растворимости и дегидратации самого эфира целлюлозы. Хорошо известно, что молекулярные цепи целлюлозы, хотя они и содержат большое количество высокогидратированных ОН-групп, нерастворимы в воде из-за своей высококристаллической структуры. Гидратационной способности одних только гидроксильных групп недостаточно для оплаты сильных межмолекулярных водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса. Когда заместители вводятся в молекулярную цепь, не только заместители разрушают водородную цепь, но и межцепочечные водородные связи разрываются из-за вклинивания заместителей между соседними цепями. Чем больше заместители, тем больше расстояние между молекулами. Чем больше эффект разрушения водородной связи, расширение решетки целлюлозы, раствор в эфире целлюлозы становится водорастворимым, образуется раствор с высокой вязкостью. По мере повышения температуры гидратация полимера уменьшается, и вода между цепями вытесняется. Когда дегидратирующий эффект достаточен, молекулы начинают агрегировать, и гель сворачивается в трехмерную сеть. Факторы, влияющие на водоудержание раствора, включают вязкость эфира целлюлозы, дозировку, тонкость частиц и температуру эксплуатации.
Чем больше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше показатели удержания воды, вязкость полимерного раствора. Молекулярная масса (степень полимеризации) полимера также определяется длиной и морфологией молекулярной структуры цепи, а распределение числа заместителей напрямую влияет на диапазон вязкости. [eta] = Km alpha
Характеристическая вязкость растворов полимеров
Молекулярная масса полимера М
константа характеристики α-полимера
Коэффициент вязкости раствора К
Вязкость полимерного раствора зависит от молекулярной массы полимера. Вязкость и концентрация растворов эфира целлюлозы связаны с различными применениями. Поэтому каждый эфир целлюлозы имеет много различных спецификаций вязкости, регулирование вязкости также в основном осуществляется за счет деградации щелочной целлюлозы, а именно разрыва молекулярной цепи целлюлозы для достижения.
Что касается размера частиц, чем мельче частицы, тем лучше удерживание воды. Крупные частицы эфира целлюлозы контактируют с водой, поверхность немедленно растворяется и образует гель, который обволакивает материал, предотвращая дальнейшее проникновение молекул воды, иногда длительное перемешивание не позволяет равномерно диспергировать раствор, образуется мутный хлопьевидный раствор или агломерат. Растворимость эфира целлюлозы является одним из факторов выбора эфира целлюлозы.
Загустевание и тиксотропия эфира целлюлозы
Второй эффект эфира целлюлозы – загущение зависит от: степени полимеризации эфира целлюлозы, концентрации раствора, скорости сдвига, температуры и других условий. Свойство гелеобразования раствора уникально для алкилцеллюлозы и ее модифицированных производных. Характеристики гелеобразования связаны со степенью замещения, концентрацией раствора и добавками. Для гидроксилалкилмодифицированных производных свойства геля также связаны со степенью модификации гидроксилалкила. Для концентрации раствора MC и HPmc низкой вязкости можно приготовить 10%-15% раствор концентрации, MC и HPmc средней вязкости можно приготовить 5%-10% раствор и MC и HPmc высокой вязкости можно приготовить только 2%-3% раствор, и обычно вязкость эфира целлюлозы также градуируется 1%-2% раствором. Эффективность загустителя эфира целлюлозы с высокой молекулярной массой, одинаковая концентрация раствора, полимеры с разной молекулярной массой имеют разную вязкость, вязкость и молекулярную массу можно выразить следующим образом, [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn - средняя степень полимеризации высокой. Эфир целлюлозы с низкой молекулярной массой нужно добавить больше для достижения целевой вязкости. Его вязкость меньше зависит от скорости сдвига, высокая вязкость для достижения целевой вязкости, количество, необходимое для добавления меньше, вязкость зависит от эффективности загустевания. Поэтому для достижения определенной консистенции необходимо гарантировать определенное количество эфира целлюлозы (концентрация раствора) и вязкость раствора. Температура гелеобразования раствора линейно уменьшалась с увеличением концентрации раствора, и гелеобразование происходило при комнатной температуре после достижения определенной концентрации. HPmc имеет высокую концентрацию гелеобразования при комнатной температуре.
Консистенцию также можно регулировать, выбирая размер частиц и эфиры целлюлозы с различной степенью модификации. Так называемая модификация — это введение гидроксильной алкильной группы в определенной степени замещения в структуру скелета MC. Изменяя относительные значения замещения двух заместителей, то есть относительные значения замещения DS и MS метокси и гидроксильных групп. Различные свойства эфира целлюлозы требуются путем изменения относительных значений замещения двух видов заместителей.
взаимосвязь между консистенцией и модификацией. На рисунке 5 добавление эфира целлюлозы влияет на водопотребление раствора и изменяет соотношение воды и связующего вещества, воды и цемента, что является эффектом загущения. Чем выше дозировка, тем больше водопотребление.
Эфиры целлюлозы, используемые в порошкообразных строительных материалах, должны быстро растворяться в холодной воде и обеспечивать системе нужную консистенцию. Если заданная скорость сдвига все еще флокулянтная и коллоидная, это некондиционный или некачественный продукт.
Также существует хорошая линейная зависимость между консистенцией цементного раствора и дозировкой эфира целлюлозы; эфир целлюлозы может значительно увеличить вязкость раствора, чем больше дозировка, тем очевиднее эффект.
Водный раствор эфира целлюлозы с высокой вязкостью имеет высокую тиксотропию, что является одной из характеристик эфира целлюлозы. Водные растворы полимеров типа Mc обычно имеют псевдопластичную, нетиксотропную текучесть ниже температуры гелеобразования, но ньютоновские свойства потока при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность увеличивается с увеличением молекулярной массы или концентрации эфира целлюлозы и не зависит от типа и степени заместителя. Поэтому эфиры целлюлозы одинаковой вязкости, будь то MC, HPmc или HEmc, всегда демонстрируют одинаковые реологические свойства, пока концентрация и температура остаются постоянными. При повышении температуры образуется структурный гель и возникает высокий тиксотропный поток. Эфиры целлюлозы с высокой концентрацией и низкой вязкостью проявляют тиксотропию даже ниже температуры гелеобразования. Это свойство имеет большое преимущество при изготовлении строительного раствора для регулирования его текучести и свойства подвешивания потока. Здесь необходимо пояснить, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше удерживание воды, но чем выше вязкость, тем выше относительная молекулярная масса эфира целлюлозы, соответственно снижается его растворимость, что отрицательно влияет на концентрацию раствора и строительные характеристики. Чем выше вязкость, тем очевиднее загущающий эффект раствора, но это не полная пропорциональная зависимость. Некоторые низковязкие, но модифицированные эфиры целлюлозы в улучшении структурной прочности влажного раствора имеют более превосходные характеристики, с увеличением вязкости улучшается удерживание воды эфиром целлюлозы.
Время публикации: 30-03-2022