Eterul de celuloză este un polimer sintetic fabricat din celuloză naturală prin modificarea chimică. Eterul de celuloză este un derivat al celulozei naturale. Producția de eter de celuloză este diferită de polimerii sintetici. Materialul său cel mai de bază este celuloza, un compus polimer natural. Datorită particularității structurii naturale de celuloză, celuloza în sine nu are capacitatea de a reacționa cu agenții de eterificare. Cu toate acestea, după tratamentul agentului de umflare, legăturile puternice de hidrogen între lanțurile moleculare și lanțuri sunt distruse, iar eliberarea activă a grupului hidroxil devine o celuloză alcalină reactivă. Obțineți eter de celuloză.
Proprietățile eterilor celulozei depind de tipul, numărul și distribuția substituenților. Clasificarea eterilor celulozei se bazează, de asemenea, pe tipul de substituenți, gradul de eterificare, solubilitatea și proprietățile de aplicare aferente. Conform tipului de substituenți de pe lanțul molecular, acesta poate fi împărțit în eter mono și eter mixt. De obicei, folosim MC ca mono eter, și HPMC ca eter mixt. Eterul de metil celuloză MC este produsul după ce grupa hidroxil de pe unitatea de glucoză a celulozei naturale este înlocuită cu grupa metoxi. Formula structurală este [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X Este un produs obținut prin înlocuirea unei părți a grupului hidroxil de pe unitate cu o grupă de metoxi și o altă parte cu o grupă hidroxipropil. Formula structurală este [C6H7O2 (OH) 3-Mn (OCH3) -M [OCH2CH (OH) CH3] N] X Există hidroxietil metilceluloză eter HEMC, care sunt principalele soiuri utilizate pe scară largă și vândute pe piață.
În ceea ce privește solubilitatea, acesta poate fi împărțit în ionic și non-ionic. Eterii de celuloză neionici solubili în apă sunt compuse în principal din două serii de eteri alchilici și eteri hidroxiaalchil. CMC ionic este utilizat în principal în detergenți sintetici, imprimare textilă și vopsire, explorare alimentară și ulei. MC non-ionic, HPMC, HEMC, etc. sunt utilizate în principal în materiale de construcție, vopsea din latex, medicamente, chimice zilnice și așa mai departe. Folosit ca agent de îngroșare, de reținere a apei, stabilizator, dispersant și agent de formare a filmului.
Retenția de apă a eterului de celuloză
În producția de materiale de construcție, în special mortarul amestecat la uscat, eterul de celuloză joacă un rol de neînlocuit, în special în producerea de mortar special (mortar modificat), este o componentă indispensabilă și importantă.
Rolul important al eterului de celuloză solubil în apă în mortar are în principal trei aspecte, unul este o capacitate excelentă de retenție a apei, cealaltă este influența asupra consistenței și a tixotropiei mortarului, iar a treia este interacțiunea cu cimentul.
Efectul de retenție de apă a eterului de celuloză depinde de absorbția apei a stratului de bază, de compoziția mortarului, de grosimea stratului de mortar, de cererea de apă a mortarului și de timpul de stabilire a materialului de stabilire. Retenția de apă a eterului de celuloză în sine provine din solubilitatea și deshidratarea eterului celulozei în sine. Este cunoscut faptul că, deși lanțul molecular de celuloză conține un număr mare de grupuri OH extrem de hidratabile, nu este solubil în apă, deoarece structura celulozei are un grad ridicat de cristalinitate. Capacitatea de hidratare a grupărilor hidroxil singure nu este suficientă pentru a acoperi legăturile puternice de hidrogen și forțele van der Waals între molecule. Prin urmare, se umflă doar, dar nu se dizolvă în apă. Atunci când un substituent este introdus în lanțul molecular, nu numai substituentul distruge lanțul de hidrogen, ci și legătura de hidrogen interchain este distrusă din cauza căsătoriei substituentului dintre lanțurile adiacente. Cu cât este mai mare substituent, cu atât este mai mare distanța dintre molecule. Cu atât distanța este mai mare. Cu cât este mai mare efectul distrugerii legăturilor de hidrogen, eterul de celuloză devine solubil în apă după ce rețeaua de celuloză se extinde și soluția intră, formând o soluție de vâscozitate ridicată. Când temperatura crește, hidratarea polimerului slăbește, iar apa dintre lanțuri este izgonită. Când efectul de deshidratare este suficient, moleculele încep să se agregă, formând un gel de structură de rețea tridimensională și pliat. Factorii care afectează retenția de apă a mortarului includ vâscozitatea eterului de celuloză, cantitatea adăugată, finețea particulelor și temperatura de utilizare.
Cu cât este mai mare vâscozitatea eterului celulozei, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună și cu atât vâscozitatea soluției de polimer este mai mare. În funcție de greutatea moleculară (gradul de polimerizare) a polimerului, este, de asemenea, determinată de lungimea lanțului structurii moleculare și de forma lanțului, iar distribuția tipurilor și cantităților substituenților afectează în mod direct intervalul său de vâscozitate.
[η] = km α
[η] Vâscozitatea intrinsecă a soluției de polimer
M polimer greutate moleculară
α constantă caracteristică polimerică
K coeficient de soluție de vâscozitate
Vâscozitatea unei soluții de polimer depinde de greutatea moleculară a polimerului. Vâscozitatea și concentrația soluției de eter de celuloză sunt legate de aplicare în diferite domenii. Prin urmare, fiecare eter de celuloză are multe specificații de vâscozitate diferite, iar ajustarea vâscozității este realizată în principal prin degradarea celulozei alcaline, adică ruperea lanțurilor moleculare de celuloză.
Din figura 1.2 se poate observa că cu cât este mai mare cantitatea de eter de celuloză adăugată la mortar, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună și cu cât este mai mare vâscozitatea, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună.
Pentru dimensiunea particulelor, cu cât particulele este mai fin, cu atât retenția de apă este mai bună, vezi figura 3. După ce particulele mari de eter de celuloză intră în contact cu apa, suprafața se dizolvă imediat și formează un gel pentru a înfășura materialul pentru a preveni infiltrarea moleculelor de apă. Uneori nu poate fi dispersat uniform și dizolvat chiar și după agitarea pe termen lung, formând o soluție floculară tulbure sau o aglomerare. Acesta afectează foarte mult retenția de apă a eterului său de celuloză, iar solubilitatea este unul dintre factorii pentru alegerea eterului de celuloză.
Îngroșarea și tixotropia eterului de celuloză
A doua funcție a eterului de celuloză - îngroșarea depinde de: gradul de polimerizare a eterului de celuloză, concentrația soluției, rata de forfecare, temperatura și alte afecțiuni. Proprietatea gelling a soluției este unică pentru alchil celuloză și derivatele sale modificate. Proprietățile de gelare sunt legate de gradul de substituție, concentrația de soluție și aditivi. Pentru derivatele modificate cu hidroxialchil, proprietățile gelului sunt, de asemenea, legate de gradul de modificare a hidroxialchilului. Pentru MC și HPMC cu vâscozitate scăzută, pot fi preparate 10% -15% soluție de concentrație, 5% -10% soluție poate fi preparată pentru MC și HPMC de vâscozitate medie, iar 2% -3% soluție poate fi pregătită pentru MC cu vâscozitate ridicată și HPMC, iar clasificarea de vâscozitate a celulozei este, de asemenea, gradată cu 1% -2% soluție. Eterul de celuloză cu greutate moleculară mare are o eficiență mare de îngroșare. Polimerii cu greutăți moleculare diferite au vâscozități diferite în aceeași soluție de concentrație. Grad înalt. Vâscozitatea țintă poate fi obținută numai prin adăugarea unei cantități mari de eter de celuloză cu greutate moleculară mică. Vâscozitatea sa are o dependență mică de rata de forfecare, iar vâscozitatea ridicată atinge vâscozitatea țintă, iar cantitatea de adăugare necesară este mică, iar vâscozitatea depinde de eficiența de îngroșare. Prin urmare, pentru a obține o anumită consistență, trebuie garantată o anumită cantitate de eter de celuloză (concentrația soluției) și vâscozitatea soluției. Temperatura gelului soluției scade, de asemenea, liniar odată cu creșterea concentrației soluției, iar gelurile la temperatura camerei după ce a atins o anumită concentrație. Concentrația de gelare a HPMC este mai mare la temperatura camerei.
Consistența poate fi, de asemenea, ajustată prin alegerea mărimii particulelor și alegerea eterilor celulozei cu diferite grade de modificare. Așa-numita modificare este de a introduce un anumit grad de substituție a grupărilor hidroxialchil pe structura scheletului MC. Prin schimbarea valorilor de substituție relativă a celor doi substituenți, adică valorile de substituție relativă DS și MS ale grupelor metoxi și hidroxialchil despre care spunem adesea. Diverse cerințe de performanță ale eterului de celuloză pot fi obținute prin modificarea valorilor de substituție relativă a celor doi substituenți.
Din figura 4 putem vedea relația dintre consecvență și modificare. Adăugarea de eter de celuloză în figura 5 afectează consumul de apă al mortarului și schimbă raportul apă-ciment, care este efectul de îngroșare. Cu cât doza este mai mare, cu atât consumul de apă este mai mare.
Eterii celulozei utilizate în materialele de construcție pudră trebuie să se dizolve rapid în apa rece și să ofere o consistență adecvată pentru sistem. Dacă se oferă o anumită rată de forfecare, acesta devine în continuare blocul floculic și coloidal, care este un produs subordonat sau de calitate slabă.
Există, de asemenea, o relație liniară bună între consistența pastei de ciment și doza de eter de celuloză. Eterul de celuloză poate crește considerabil vâscozitatea mortarului. Cu cât doza este mai mare, cu atât este mai evident efectul, vezi figura 6.
Soluția apoasă de celuloză cu vâscozitate ridicată are un tixotropie ridicată, care este, de asemenea, o caracteristică majoră a eterului celulozei. Soluțiile apoase de polimeri de tip MC au de obicei fluiditate pseudoplastică și non-tixotropă sub temperatura gelului lor, dar proprietățile fluxului newtonian la rate de forfecare scăzute. Pseudoplasticitatea crește odată cu greutatea moleculară sau concentrația de eter de celuloză, indiferent de tipul de substituent și de gradul de substituție. Prin urmare, eterii celulozei de același grad de vâscozitate, indiferent de MC, HPMC, HEMC, vor arăta întotdeauna aceleași proprietăți reologice, atât timp cât concentrația și temperatura sunt menținute constante. Gelurile structurale sunt formate atunci când temperatura este ridicată și apar fluxuri extrem de tixotrope. Concentrația ridicată și eterii de celuloză cu vâscozitate scăzută prezintă tixotropie chiar sub temperatura gelului. Această proprietate este de mare beneficiu pentru ajustarea nivelului și a scăderii în construcția mortarului de clădiri. Trebuie să se explice aici că, cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mare, cu atât retenția de apă este mai bună, dar cu atât vâscozitatea este mai mare, cu atât este mai mare greutatea moleculară relativă a eterului de celuloză și scăderea corespunzătoare a solubilității sale, care are un impact negativ asupra concentrației de mortar și a performanței construcției. Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât este mai evident efectul de îngroșare asupra mortarului, dar nu este complet proporțional. Unele vâscozitate medie și scăzută, dar eterul de celuloză modificat are performanțe mai bune în îmbunătățirea rezistenței structurale a mortarului umed. Odată cu creșterea vâscozității, retenția de apă a eterului de celuloză se îmbunătățește.
Timpul post: 18-2023 februarie