Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα συνθετικό πολυμερές που παρασκευάζεται από φυσική κυτταρίνη μέσω χημικής τροποποίησης. Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα παράγωγο της φυσικής κυτταρίνης. Η παραγωγή αιθέρα κυτταρίνης διαφέρει από τα συνθετικά πολυμερή. Το πιο βασικό υλικό του είναι η κυτταρίνη, μια φυσική πολυμερική ένωση. Λόγω της ιδιαιτερότητας της φυσικής δομής της κυτταρίνης, η ίδια η κυτταρίνη δεν έχει την ικανότητα να αντιδρά με παράγοντες αιθεροποίησης. Ωστόσο, μετά την επεξεργασία του παράγοντα διόγκωσης, οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μοριακών αλυσίδων και των αλυσίδων καταστρέφονται και η ενεργή απελευθέρωση της υδροξυλομάδας γίνεται μια αντιδραστική αλκαλική κυτταρίνη. Λήψη αιθέρα κυτταρίνης.
Οι ιδιότητες των αιθέρων κυτταρίνης εξαρτώνται από τον τύπο, τον αριθμό και την κατανομή των υποκαταστατών. Η ταξινόμηση των αιθέρων κυτταρίνης βασίζεται επίσης στον τύπο των υποκαταστατών, τον βαθμό αιθεροποίησης, τη διαλυτότητα και τις σχετικές ιδιότητες εφαρμογής. Ανάλογα με τον τύπο των υποκαταστατών στην μοριακή αλυσίδα, μπορούν να χωριστούν σε μονοαιθέρα και μικτό αιθέρα. Το MC που συνήθως χρησιμοποιούμε είναι ο μονοαιθέρας και το HPMC είναι μικτός αιθέρας. Ο αιθέρας μεθυλοκυτταρίνης MC είναι το προϊόν μετά την αντικατάσταση της υδροξυλομάδας στη μονάδα γλυκόζης της φυσικής κυτταρίνης από μεθοξυομάδα. Είναι ένα προϊόν που λαμβάνεται με την υποκατάσταση ενός μέρους της υδροξυλομάδας στη μονάδα με μια μεθοξυομάδα και ενός άλλου μέρους με μια υδροξυπροπυλομάδα. Ο δομικός τύπος είναι [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Υδροξυαιθυλομεθυλοκυτταρίνη αιθέρας HEMC, αυτές είναι οι κύριες ποικιλίες που χρησιμοποιούνται ευρέως και πωλούνται στην αγορά.
Όσον αφορά τη διαλυτότητα, μπορεί να χωριστεί σε ιοντικό και μη ιοντικό. Οι υδατοδιαλυτοί μη ιονικοί αιθέρες κυτταρίνης αποτελούνται κυρίως από δύο σειρές αλκυλαιθέρων και υδροξυαλκυλαιθέρων. Η ιοντική CMC χρησιμοποιείται κυρίως σε συνθετικά απορρυπαντικά, εκτύπωση και βαφή υφασμάτων, εξερεύνηση τροφίμων και πετρελαίου. Οι μη ιονικές MC, HPMC, HEMC κ.λπ. χρησιμοποιούνται κυρίως σε δομικά υλικά, επιστρώσεις λάτεξ, φάρμακα, καθημερινές χημικές ουσίες κ.λπ. Χρησιμοποιούνται ως πυκνωτικό, παράγοντας συγκράτησης νερού, σταθεροποιητής, διασπορέας και παράγοντας σχηματισμού φιλμ.
Κατακράτηση νερού από αιθέρα κυτταρίνης
Στην παραγωγή δομικών υλικών, ειδικά ξηρού κονιάματος, ο αιθέρας κυτταρίνης παίζει αναντικατάστατο ρόλο, ειδικά στην παραγωγή ειδικού κονιάματος (τροποποιημένο κονίαμα), είναι ένα απαραίτητο και σημαντικό συστατικό.
Ο σημαντικός ρόλος του υδατοδιαλυτού αιθέρα κυτταρίνης στο κονίαμα έχει κυρίως τρεις πτυχές: η μία είναι η εξαιρετική ικανότητα συγκράτησης νερού, η άλλη είναι η επίδραση στη συνοχή και τη θιξοτροπία του κονιάματος και η τρίτη είναι η αλληλεπίδραση με το τσιμέντο.
Η επίδραση συγκράτησης νερού του αιθέρα κυτταρίνης εξαρτάται από την απορρόφηση νερού του βασικού στρώματος, τη σύνθεση του κονιάματος, το πάχος του στρώματος κονιάματος, την απαίτηση νερού του κονιάματος και τον χρόνο πήξης του υλικού πήξης. Η συγκράτηση νερού του ίδιου του αιθέρα κυτταρίνης προέρχεται από τη διαλυτότητα και την αφυδάτωση του ίδιου του αιθέρα κυτταρίνης. Όπως όλοι γνωρίζουμε, αν και η μοριακή αλυσίδα της κυτταρίνης περιέχει μεγάλο αριθμό εξαιρετικά ενυδατώσιμων ΟΗ ομάδων, δεν είναι διαλυτή στο νερό, επειδή η δομή της κυτταρίνης έχει υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας. Η ικανότητα ενυδάτωσης των υδροξυλομάδων από μόνη της δεν επαρκεί για να καλύψει τους ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου και τις δυνάμεις van der Waals μεταξύ των μορίων. Επομένως, μόνο διογκώνεται αλλά δεν διαλύεται στο νερό. Όταν ένας υποκαταστάτης εισάγεται στη μοριακή αλυσίδα, όχι μόνο ο υποκαταστάτης καταστρέφει την αλυσίδα υδρογόνου, αλλά και ο δεσμός υδρογόνου μεταξύ των αλυσίδων καταστρέφεται λόγω της σφήνωσης του υποκαταστάτη μεταξύ γειτονικών αλυσίδων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο υποκαταστάτης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ των μορίων. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση. Όσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση της καταστροφής των δεσμών υδρογόνου, τόσο ο αιθέρας κυτταρίνης γίνεται υδατοδιαλυτός αφού το πλέγμα κυτταρίνης διασταλεί και το διάλυμα εισέλθει, σχηματίζοντας ένα διάλυμα υψηλού ιξώδους. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η ενυδάτωση του πολυμερούς εξασθενεί και το νερό μεταξύ των αλυσίδων εκδιώκεται. Όταν το φαινόμενο αφυδάτωσης είναι επαρκές, τα μόρια αρχίζουν να συσσωματώνονται, σχηματίζοντας ένα τρισδιάστατο πήκτωμα δικτύου και ξεδιπλώνονται. Παράγοντες που επηρεάζουν την κατακράτηση νερού του κονιάματος περιλαμβάνουν το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, την ποσότητα που προστίθεται, τη λεπτότητα των σωματιδίων και τη θερμοκρασία χρήσης.
Όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση συγκράτησης νερού και τόσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του διαλύματος πολυμερούς. Ανάλογα με το μοριακό βάρος (βαθμός πολυμερισμού) του πολυμερούς, καθορίζεται επίσης από το μήκος της αλυσίδας της μοριακής δομής και το σχήμα της αλυσίδας, και η κατανομή των τύπων και των ποσοτήτων των υποκαταστατών επηρεάζει επίσης άμεσα το εύρος του ιξώδους του. [η]=Kmα
[η] Εγγενές ιξώδες διαλύματος πολυμερούς
μοριακό βάρος πολυμερούς m
σταθερά χαρακτηριστικής α πολυμερούς
Συντελεστής ιξώδους διαλύματος K
Το ιξώδες ενός διαλύματος πολυμερούς εξαρτάται από το μοριακό βάρος του πολυμερούς. Το ιξώδες και η συγκέντρωση του διαλύματος αιθέρα κυτταρίνης σχετίζονται με την εφαρμογή σε διάφορους τομείς. Επομένως, κάθε αιθέρας κυτταρίνης έχει πολλές διαφορετικές προδιαγραφές ιξώδους και η ρύθμιση του ιξώδους πραγματοποιείται κυρίως με την αποικοδόμηση της αλκαλικής κυτταρίνης, δηλαδή με τη διάσπαση των μοριακών αλυσίδων της κυτταρίνης.
Όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα αιθέρα κυτταρίνης που προστίθεται στο κονίαμα, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση συγκράτησης νερού και όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση συγκράτησης νερού.
Όσον αφορά το μέγεθος των σωματιδίων, όσο λεπτότερο είναι το σωματίδιο, τόσο καλύτερη είναι η κατακράτηση νερού. Βλέπε Σχήμα 3. Αφού το μεγάλο σωματίδιο του αιθέρα κυτταρίνης έρθει σε επαφή με το νερό, η επιφάνεια διαλύεται αμέσως και σχηματίζει ένα πήκτωμα που τυλίγει το υλικό, αποτρέποντας τη συνέχιση της διείσδυσης των μορίων νερού. Η λιγότερο ομοιόμορφη διασπορά διαλύεται, σχηματίζοντας ένα θολό κροκιδωτικό διάλυμα ή συσσωματώματα. Επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την κατακράτηση νερού του αιθέρα κυτταρίνης και η διαλυτότητα είναι ένας από τους παράγοντες για την επιλογή του αιθέρα κυτταρίνης.
Πύκνωση και Θιξοτροπία του Αιθέρα Κυτταρίνης
Η δεύτερη λειτουργία του αιθέρα κυτταρίνης - η πύκνωση, εξαρτάται από: τον βαθμό πολυμερισμού του αιθέρα κυτταρίνης, τη συγκέντρωση διαλύματος, τον ρυθμό διάτμησης, τη θερμοκρασία και άλλες συνθήκες. Η ιδιότητα πηκτωματοποίησης του διαλύματος είναι μοναδική για την αλκυλοκυτταρίνη και τα τροποποιημένα παράγωγά της. Οι ιδιότητες πηκτωματοποίησης σχετίζονται με τον βαθμό υποκατάστασης, τη συγκέντρωση διαλύματος και τα πρόσθετα. Για τα υδροξυαλκυλο-τροποποιημένα παράγωγα, οι ιδιότητες πηκτωματοποίησης σχετίζονται επίσης με τον βαθμό τροποποίησης του υδροξυαλκυλίου. Για MC και HPMC χαμηλού ιξώδους, μπορεί να παρασκευαστεί διάλυμα 10%-15%, MC και HPMC μεσαίου ιξώδους μπορούν να παρασκευαστούν διάλυμα 5%-10%, και MC και HPMC υψηλού ιξώδους μπορούν να παρασκευαστούν μόνο διάλυμα 2%-3%, και συνήθως η ταξινόμηση ιξώδους του αιθέρα κυτταρίνης βαθμολογείται επίσης με διάλυμα 1%-2%. Ο αιθέρας κυτταρίνης υψηλού μοριακού βάρους έχει υψηλή απόδοση πύκνωσης. Στο ίδιο διάλυμα συγκέντρωσης, πολυμερή με διαφορετικά μοριακά βάρη έχουν διαφορετικά ιξώδη. Υψηλός βαθμός. Το ιξώδες-στόχος μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την προσθήκη μεγάλης ποσότητας αιθέρα κυτταρίνης χαμηλού μοριακού βάρους. Το ιξώδες του εξαρτάται ελάχιστα από τον ρυθμό διάτμησης και το υψηλό ιξώδες φτάνει το ιξώδες-στόχο, και η απαιτούμενη ποσότητα προσθήκης είναι μικρή, και το ιξώδες εξαρτάται από την απόδοση πύκνωσης. Επομένως, για να επιτευχθεί μια ορισμένη συνοχή, πρέπει να διασφαλιστεί μια ορισμένη ποσότητα αιθέρα κυτταρίνης (συγκέντρωση του διαλύματος) και ιξώδες διαλύματος. Η θερμοκρασία γέλης του διαλύματος μειώνεται επίσης γραμμικά με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος και σχηματίζει γέλη σε θερμοκρασία δωματίου αφού φτάσει σε μια ορισμένη συγκέντρωση. Η συγκέντρωση πηκτωματοποίησης του HPMC είναι σχετικά υψηλή σε θερμοκρασία δωματίου.
Η συνοχή μπορεί επίσης να ρυθμιστεί επιλέγοντας το μέγεθος των σωματιδίων και επιλέγοντας αιθέρες κυτταρίνης με διαφορετικούς βαθμούς τροποποίησης. Η λεγόμενη τροποποίηση είναι η εισαγωγή ενός ορισμένου βαθμού υποκατάστασης υδροξυαλκυλομάδων στη δομή του σκελετού του MC. Αλλάζοντας τις σχετικές τιμές υποκατάστασης των δύο υποκαταστατών, δηλαδή τις σχετικές τιμές υποκατάστασης DS και MS των μεθοξυ και υδροξυαλκυλομάδων που συχνά λέμε. Διάφορες απαιτήσεις απόδοσης του αιθέρα κυτταρίνης μπορούν να επιτευχθούν αλλάζοντας τις σχετικές τιμές υποκατάστασης των δύο υποκαταστατών.
Οι αιθέρες κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται σε κονιοποιημένα δομικά υλικά πρέπει να διαλύονται γρήγορα σε κρύο νερό και να παρέχουν την κατάλληλη συνοχή για το σύστημα. Ακόμα και αν του δοθεί ένας ορισμένος ρυθμός διάτμησης, μετατρέπεται σε κροκιδωτικό και κολλοειδές μπλοκ, το οποίο είναι ένα προϊόν κατώτερης ποιότητας ή κακής ποιότητας.
Υπάρχει επίσης μια καλή γραμμική σχέση μεταξύ της συνοχής της τσιμεντόπαστας και της δόσης του αιθέρα κυτταρίνης. Ο αιθέρας κυτταρίνης μπορεί να αυξήσει σημαντικά το ιξώδες του κονιάματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η δόση, τόσο πιο εμφανές είναι το αποτέλεσμα.
Το υδατικό διάλυμα αιθέρα κυτταρίνης υψηλού ιξώδους έχει υψηλή θιξοτροπία, η οποία είναι επίσης ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του αιθέρα κυτταρίνης. Τα υδατικά διαλύματα πολυμερών MC συνήθως έχουν ψευδοπλαστική και μη θιξοτροπική ρευστότητα κάτω από τη θερμοκρασία γέλης τους, αλλά Νευτώνειες ιδιότητες ροής σε χαμηλούς ρυθμούς διάτμησης. Η ψευδοπλαστικότητα αυξάνεται με το μοριακό βάρος ή τη συγκέντρωση του αιθέρα κυτταρίνης, ανεξάρτητα από τον τύπο του υποκαταστάτη και τον βαθμό υποκατάστασης. Επομένως, οι αιθέρες κυτταρίνης του ίδιου βαθμού ιξώδους, ανεξάρτητα από MC, HPMC, HEMC, θα εμφανίζουν πάντα τις ίδιες ρεολογικές ιδιότητες εφόσον η συγκέντρωση και η θερμοκρασία διατηρούνται σταθερές. Δομικά πηκτώματα σχηματίζονται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία και εμφανίζονται έντονα θιξοτροπικές ροές. Οι αιθέρες κυτταρίνης υψηλής συγκέντρωσης και χαμηλού ιξώδους εμφανίζουν θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία γέλης. Αυτή η ιδιότητα είναι πολύ επωφελής για τη ρύθμιση της ισοπέδωσης και της χαλάρωσης στην κατασκευή δομικών κονιαμάτων. Πρέπει να εξηγηθεί εδώ ότι όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, τόσο καλύτερη είναι η κατακράτηση νερού, αλλά όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο υψηλότερο είναι το σχετικό μοριακό βάρος του αιθέρα κυτταρίνης και η αντίστοιχη μείωση της διαλυτότητάς του, η οποία έχει αρνητικό αντίκτυπο στη συγκέντρωση του κονιάματος και την κατασκευαστική απόδοση. Όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο πιο εμφανής είναι η επίδραση πύκνωσης στο κονίαμα, αλλά δεν είναι εντελώς ανάλογη. Κάποιο ιξώδες είναι μεσαίο και χαμηλό, αλλά ο τροποποιημένος αιθέρας κυτταρίνης έχει καλύτερη απόδοση στη βελτίωση της δομικής αντοχής του υγρού κονιάματος. Με την αύξηση του ιξώδους, η κατακράτηση νερού του αιθέρα κυτταρίνης βελτιώνεται.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Νοεμβρίου 2022